Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ đa năng sử dụng xử lý độc tố trong khói thuốc lá

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI -  - LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP PHỤ ĐA NĂNG SỬ DỤNG XỬ LÝ ĐỘC TỐ TRONG KHÓI THUỐC LÁ NGÀNH : CƠNG NGHỆ HỐ HỌC NGUYỄN QUỐC ĐẠT Người hướng dẫn khoa học : TS TẠ NGỌC ĐÔN HÀ NỘI - 2007 MỞ ĐẦU Hút thuốc thói quen khơng nước ta mà cịn tồn giới Số người hút thuốc có xu hướng gia tăng, đặc biệt nước phát triển Do khói thuốc có khoảng 4000 loại hố chất khác nhau, có 200 loại hố chất có hại, nên khói thuốc gây tác hại nghiêm trọng mặt sức khoẻ cho người hút thuốc người hít phải khói thuốc Chúng gây bệnh ung thư phổi, ung thư vòng họng, quản, thực quản, bệnh tim mạch đường hô hấp … Hàng năm giới có khoảng 4,9 triệu người chết hút thuốc Ngồi ra, khói thuốc cịn làm nhiễm mơi trường xung quanh Mỗi năm giới phải bỏ 100 tỷ USD để khắc phục hậu khói thuốc gây Chính vậy, việc làm giảm tác hại khói thuốc đến sức khoẻ người môi trường xung quanh cần thiết quan trọng Các nhà khoa học giới bỏ nhiều thời gian cơng sức để tìm phương pháp hữu hiệu để làm giảm lượng khí độc khói thuốc sử dụng than hoạt tính cho vào đầu lọc để hấp phụ cacbon monoxit, sử dụng loại giấy quấn có khả thẩm thấu tốt để làm giảm lượng khói dùng sợi thuốc nhân tạo kết hợp với sử dụng giấy quấn đầu lọc có đục lỗ … Ở Việt Nam có số nghiên cứu bước đầu để xử lý độc tố khói thuốc Zeolit Aluminosilicat tinh thể, thuộc họ vi mao quản, kích thước đồng đều, bề mặt riêng dung lượng trao đổi cation lớn, có khả hấp phụ tốt, có hoạt tính xúc tác độ chọn lọc cao, lại bền cơ, bền nhiệt tái sinh Nhờ ưu điểm mà zeolit ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp nông nghiệp, đặc biệt ngành cơng nghiệp lọc hố dầu, tổng hợp hữu cơ, bảo vệ môi trường y tế Bên cạnh zeolit, nhiều vật liệu hấp phụ khác có mao quản lớn zeolit γ-Al2O3, vật liệu mao quản trung bình, vật liệu hấp phụ khác, kết hợp với zeolit hấp phụ tốt độc tố có kích thước khác khói thuốc Chính vậy, luận văn tác giả xin trình bày phương pháp tổng hợp chất hấp phụ đa chứa zeolit X, P1 γ-Al2O3 kết hợp với chất kết dính thích hợp để hấp phụ độc tố khói thuốc Nếu thành cơng có ý nghĩa to lớn mặt khoa học thực tiễn, góp phần mở hướng phịng ngừa có hiệu sức khỏe cộng đồng làm giảm nhiễm mơi trường khói thuốc gây Chương I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU I.1 GIỚI THIỆU VỀ THUỐC LÁ I.1.1 Giới thiệu thuốc khói thuốc I.1.1.1 Khái niệm thuốc Thuốc điếu tên gọi loại sản phẩm làm chủ yếu từ nguyên liệu thuốc thái sợi, hay nhồi định hình giấy, có dạng hình trịn (thường có độ dài 120mm, đường kính 10mm) Thuốc điếu thường đốt cháy đầu, để cháy âm ỉ nhằm mục đích tạo khói khói theo dịng khí vào miệng người hút từ đầu đối diện (thường có gắn đầu lọc) [34], [69] Thuật ngữ thuốc thường dùng theo nghĩa chung liên quan đến thuốc thuốc điếu nhằm cụ thể loại sản phẩm thuốc sợi thành điếu Tuy nhiên, thuật ngữ sử dụng để loại thuốc hút khói làm từ số loại thực vật khác Thuốc thương mại thuốc sợi có chứa sợi tinh khiết Các nhà sản xuất thường thêm phụ gia để giữ hương vị lâu, tăng chất lượng màu sợi chí thay đổi hồn tồn chất lượng cảm nhận khói thuốc I.1.1.2 Khái niệm khói thuốc Có kiểu khói thuốc: dịng khói chính, dịng khói phụ khói thuốc mơi trường [69] Dịng khói (MS) dịng khói người hút thuốc hít vào Đó luồng khí qua gốc điếu thuốc Dịng khói phụ (SS) khói thuốc từ đầu điếu thuốc cháy toả vào khơng khí, khơng bao gồm phần khói thuốc người hút thở Khoảng 80% điếu thuốc cháy bỏ Khói thuốc mơi trường (ETS) hỗn hợp dịng khói phụ khói thở dịng khói chất tạp nhiễm khuếch tán qua giấy quấn thuốc đầu điếu thuốc lần hút ETS giống với MS: bao gồm 3800 loại hố chất SS có nhiều hỗn hợp gây ung thư mạnh MS Bởi SS thường bị tạp nhiễm MS SS khác với MS chỗ sản phẩm độc tồn dạng khác ví dụ nicotin chủ yếu dạng hạt rắn dịng khói chính, lại dạng khí khói thuốc mơi trường Kích thước hạt phân tử khác loại khói thuốc khác Kích thước phân tử rắn dao động khoảng từ 0,1 ÷ micromet dịng khói chính, từ 0,01 ÷ micromet dịng khói phụ Khi dịng khói phụ bị pha lỗng kích thước hạt trở nên nhỏ hơn, vào sâu tổ chức phổi I.1.2 Thành phần độc tính khói thuốc Về khói thuốc có nguyên tố giống thuốc điếu có thay đổi thành phần trạng thái chất Trong khói thuốc có chứa 4000 loại hố chất, có 200 loại có hại cho sức khoẻ người bao gồm chất độc chất gây nghiện Người ta chia chúng thành nhóm sau [34], [69]: 1) Nicotin Nicotin chất gây nghiện thuốc có cơng thức cấu tạo là: CH3 N N β-nicotin Nicotin chất không màu, chuyển thành màu nâu cháy có mùi tiếp xúc với khơng khí Nicotin hấp thụ qua da, miệng niêm mạc mũi hút vào phổi Người hút thuốc trung bình đưa vào thể ÷ mg nicotin điếu thuốc Hút thuốc đưa nicotin cách nhanh chóng đến não, vịng 10 giây sau hít vào Cơ quan kiểm sốt dược thực phẩm Hoa Kì xếp nicotin vào nhóm chất có tính chất dược lý gây nghiện chủ yếu, tương tự chất ma túy, heroin cocain Tác dụng gây nghiện nicotin chủ yếu lên hệ thần kinh trung ương với có mặt thụ thể nicotin cấu trúc não [69] Ngồi ra, nicotin cịn chất gây độc Nicotin thuốc trừ sâu có tác dụng tiếp xúc, vị độc xơng Nó tác dụng lên hệ thần kinh trung ương sâu gây tê liệt chết [34] 2)Cacbon monoxit Cacbon monoxit chất gây độc thuốc có cơng thức cấu tạo là: C=O Cacbon monoxit chất khí khơng màu, khơng mùi, dễ bốc cháy có độc tính cao Nó sản phẩm cháy khơng hồn tồn cacbon hợp chất chứa cacbon Cacbon monoxit nguy hiểm việc hít phải lượng lớn Cacbon monoxit dẫn tới thương tổn giảm oxy máu hay tổn thương hệ thần kinh gây tử vong Nồng độ khoảng 0,1% không khí gây nguy hiểm đến tính mạng Khí Cacbon monoxit có nồng độ cao khói thuốc hấp thụ vào máu, gắn với hemoglobin với lực mạnh 20 lần oxy Với người hút trung bình bao thuốc ngày hàm lượng hemoglobin khử tới 78% Sự tăng hemoglobin khử làm chuyển dịch đường cong phân tách oxy – hemoglobin, dẫn đến giảm lượng oxy chuyển đến tổ chức gây thiếu máu tổ chức hình thành mảng xơ vữa động mạch [34], [69] 3) Các chất gây ung thư Trong khói thuốc có 40 chất gồm hợp chất thơm có vịng đóng benzopyren gây ung thư Các chất tác động lên tế bào bề mặt đường hơ hấp gây nên tình trạng viêm mãn tính, phá hủy tổ chức phổi, biến đổi tế bào dẫn đến bệnh ung thư Cơng thức hóa học benzopyren: Benzo[a]pyrene Trong thuốc chứa chất vòng thơm benzen dẫn xuất, hợp chất đa vòng ngưng tụ, hợp chất chứa nitơ nitroamin… chất gây ung thư Benzen gây ung thư máu chúng phá hủy lỗ xốp xương gây nên suy giảm tế bào máu, suy giảm hệ thống miễn dịch Do mà nguy mắc bệnh nhiễm trùng tăng cao Nguyên nhân gây ung thư chủ yếu chất tar khói thuốc Đây sản phẩm trình cháy hợp chất hữu thuốc tạo thành ngưng tụ Theo nhiều báo cáo chất hít vào phổi bám vào màng phổi gây ung thư phổi Các chất tar khói thuốc chiếm hàm lượng lớn gồm nhiều chất, nhiên đến cụ thể gồm chất chưa có tài liệu đưa cách hoàn chỉnh Nguyên nhân gây bệnh khơng thể chối cãi nên nhiều hãng thuốc quan tâm đến biện pháp để loại bỏ hàm lượng nhiều tốt 4) Các phân tử nhỏ khói thuốc Khói thuốc chứa nhiều chất kích thích dạng khí dạng hạt nhỏ Các chất kích thích gây nên thay đổi cấu trúc niêm mạc phế quản dẫn đến tăng sinh tuyến phế quản, tế bào nhầy làm tế bào có lơng chuyển Các thay đổi làm tăng tiết nhầy giảm hiệu lọc thảm nhầy lông chuyển Phần lớn thay đổi hồi phục sau ngừng hút thuốc I.1.3 Tác hại thuốc Tác hại thuốc đến sức khỏe người mô tả nhiều thập kỷ trước Do khói thuốc có chứa 200 loại hóa chất độc hại cho người nicotin, benzopyren, vinyl clorua, fomal dehit, clorofom, cacbon monoxit …Chính ảnh hưởng nhiều đến sức khỏe người hút Các nghiên cứu Mỹ cho thấy nguy mắc bệnh ung thư phổi người hút thuốc cao nhiều so với người không hút thuốc Tại nước phát triển, nguyên nhân chết hút thuốc chiếm 40 đến 50% tất nguyên nhân chết, 90 đến 95% trường hợp chết ung thư phổi hút thuốc Khơng vậy, hút thuốc cịn gây nên tỷ lệ mắc cao bệnh ung thư quản, họng, khoang miệng, thực quản, thận, bệnh tim mạch xơ vữa động mạch, nhồi máu tim, rối loạn nhịp tim bệnh đường hô hấp bệnh hen, nhiễm đường hô hấp… Trong năm cuối kỷ XX người ta nhắc đến tác hại hút thuốc bị động, có nghĩa tác động khói thuốc đến tình trạng sức khỏe người không hút thuốc bị hít phải khói thuốc Những người hít phải khói thuốc có nguy mắc bệnh đường hô hấp bệnh phổi, ho, bệnh tim mạch , đường tiết niệu… Vai trò gây bệnh thuốc chứng minh qua nhiều nghiên cứu giới nước ta Hút điếu thuốc tức tự làm 5,5 phút sống Tuổi thọ trung bình người hút thuốc ngắn so với người không hút thuốc từ đến năm Hút thuốc cịn làm tăng tỷ lệ tử vong từ 30 ÷ 80%, chủ yếu bệnh ung thư, bệnh phổi tắc nghẽn mãn tính bệnh tim mạch…Mức độ tăng nguy phụ thuộc vào tuổi bắt đầu hút thuốc (hút thuốc sớm nguy cao), số lượng thuốc hút trung bình với đơn vị bao/ năm tính cách lấy số bao thuốc hút trung bình ngày nhân với số năm hút (số lượng thuốc hút lớn nguy cao) thời gian hút thuốc dài nguy cao [69] Theo báo cáo tổ chức sức khoẻ giới (WHO) hội nghị Geneva năm 2002 có 4,9 triệu người chết năm hút thuốc với tốc độ gia tăng số người chết hút thuốc vào năm 2020 8,4 triệu người năm [75] Ngồi ra, hút thuốc cịn độc hại cho mơi trường Hàng năm có khoảng 4,5 tỷ mẩu thuốc xả môi trường công viên, vỉa hè, nơi công cộng Mỹ Đa số đầu lọc thuốc không bị phân huỷ vi khuẩn Trên thực tế, 95% đầu lọc làm từ chất dẻo xenlulo axetat cần nhiều năm phân huỷ Có khoảng 165 chất thuốc mà chim động vật nhỏ khác ăn vào bụng nghĩ thức ăn Điều dẫn tới chúng bị chết đói thiếu dinh dưỡng đầu lọc thuốc làm tắc đường ruột ngăn chặn trình tiêu hố, tích tụ đường tiêu hố, khiến chúng cảm thấy no không muốn ăn [69] Khi thuốc giới sản xuất nhiều thải lượng lớn rác thải, có nhiều rác thải hoá chất độc hại làm nhiễm đất, nước, khơng khí có hại cho sức khoẻ người tiếp xúc với chúng Ví dụ theo thống kê Bộ Mơi Trường nước Mỹ năm 1995 ngành công nghiệp thuốc thải 2.262 triệu kg rác, 209 triệu kg chất thải hoá học Hút thuốc nguyên nhân gây đám cháy Theo thống kê Châu Âu hàng năm có khoảng 11.000 đám cháy lớn nhỏ mà nguyên nhân thuốc gây Các đám cháy làm khoảng 1.600 bị thương, 520 người chết năm tổn thất đám cháy gây lên đến vài trăm triệu USD [75] Do tác hại thuốc gây nên nhiều quốc gia giới đưa biện pháp nhằm hạn chế phát triển ngành thuốc chẳng hạn không mở rộng qui mô sản xuất, đầu tư dây chuyền công nghệ đại, sử dụng nguyên liệu để giảm lượng chất độc hại, đánh thuế cao vào sản phẩm thuốc đưa luật cấm hút thuốc nơi công cộng, cho in lời cảnh báo nguy hại thuốc bao thuốc cấm quảng cáo thuốc phương tiện thông tin đại chúng… I.1.4 Các phương pháp xử lý khói thuốc Do khói thuốc có nhiều chất gây độc, gây nghiện ung thư, tác hại mà gây cho người môi trường xung quanh rõ ràng khơng thể chối cãi Vì vậy, nhu cầu cấp bách đặt làm để loại bỏ chất độc khói thuốc mà không ảnh hưởng nhiều đến chất lượng giá thành sản phẩm Các nhà khoa học công ty thuốc nghiên cứu để tìm phương pháp tối ưu giải vấn đề Khi có thuốc người ta vặn xoắn hai đầu để tránh thuốc rơi để hút Về sau thuốc làm theo dạng sợi để tránh rơi Cho đến năm 1954, công ty sản xuất thuốc cảnh báo rộng rãi bác sĩ có mối liên hệ bệnh ung thư phổi thuốc lá, lượng 72 Mẫu A3 Mẫu X [1] Hình 3.7: Ảnh SEM mẫu M3 mẫu X [1] Sự nhận dạng đánh giá hàm lượng pha tinh thể zeolit X mẫu A3 xác nhận chuyển hoá metacaolanh thành zeolit X tiếp tục khẳng định qua ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) Hình 3.7 cho thấy tinh thể zeolit X tạo thành đồng đều, tinh thể tạo thành có hình lập phương tương tự tinh thể zeolit NaX theo [1], với kích thước khoảng 370nm Ngồi cịn có tinh thể zeolit P1 hình cầu kích thước khoảng 2µm Mẫu A3 cịn đặc trưng phương pháp đo bề mặt riêng (BET) Kết cho bề mặt riêng mẫu đo 496,05m2/g Như vậy, mẫu A3 tổng hợp chứa zeolit X, P1 có độ tinh thể cao, bề mặt riêng độ hấp phụ lớn nên sử dụng để tổng hợp vật liệu hấp phụ xử lý độc tố khói thuốc III.2 KẾT QUẢ ĐẶC TRƯNG CỦA γ-Al2O3 Mẫu γ-Al2O3 tổng hợp Phòng thí nghiệm lọc hố dầu vật liệu xúc tác, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Mẫu xác định đặc trưng cấu trúc phương pháp hoá lý đại như: phổ nhiễu xạ Rơnghen (XRD), ảnh hiển vi điện tử quét (SEM), bề mặt riêng (BET), khả bền nhiệt (DT-TGA) dung lượng trao đổi cation, độ hấp phụ nước benzen 73 Bảng 3.2: Các kết xác định AH2O, AC6H6, BET γ-Al2O3 Mẫu AH2O (%) AC6H6 (%) BET (m/2g) γ – Al2O3 26,85 33,70 234,00 Kết bảng 3.2 chứng tỏ mẫu γ-Al2O3 có AH2O, AC6H6 lớn bề mặt riêng (BET) cao Điều xác nhận mẫu tổng hợp có độ xốp lớn khả hấp phụ tốt Hình 3.8: Đường cong DT-TGA γ-Al2O3 Mẫu γ-Al2O3 kiểm tra độ bền cấu trúc phương pháp DT-TGA (hình 3.8) Trên đường cong DTA xuất pic thu nhiệt nhỏ nhiệt độ 70oC tương ứng với trình nước vật lý Pic toả nhiệt mạnh xuất nhiệt độ 300oC tương ứng với cháy chất hữu theo vào trình tổng hợp γ-Al2O3 pic toả nhiệt yếu nhiệt độ 750oC chứng tỏ có chuyển pha tạo cấu trúc Trên đường cong TGA mẫu bị nước liên tục từ nhiệt độ phòng đến 500oC 10,54% trọng lượng Mẫu γ-Al2O3 sau tổng hợp đặc trưng phương pháp XRD, SEM, BET, DT-TGA, độ hấp phụ nước benzen, cho thấy γ-Al2O3 có 74 chất lượng tốt nên dùng làm chất hấp phụ để xử lý độc tố khói thuốc III.3 CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP PHỤ XỬ LÝ KHÍ ĐỘC TRONG KHĨI THUỐC LÁ III.3.1 Chế tạo vật liệu hấp phụ với chất kết dính thuỷ tinh lỏng III.3.1.1 Khảo sát tỷ lệ phối trộn tạo hạt hấp phụ Để chế tạo hạt hấp phụ có độ bền cơ, bền nhiệt khả hấp phụ cao ta phải tiến hành khảo sát tỷ lệ phối trộn thành phần chất Theo trình thực nghiệm, tiến hành khảo sát mẫu với tỷ lệ chất khác Sau trình tạo hạt đem sấy nung nhiệt độ 120oC rây qua rây có kích thước lỗ thích hợp thu sản phẩm Kiểm tra sơ độ bền học theo dõi trình tạo hạt thu kết bảng 3.3 Bảng 3.3: Tỷ lệ thành phần phối trộn tạo viên hấp phụ Mẫu Zeolit X, P1, γ-Al2O3, Thuỷ tinh Mức độ Độ bền % % lỏng, % tạo viên BK1 65 30 Khó Kém BK2 60 30 10 Khó Vừa phải BK3 55 30 15 Vừa phải Tốt BK4 50 30 20 Dễ Tốt Theo kết bảng 3.3 ta thấy mẫu hạt: BK3 BK4 có độ bền tốt so với mẫu lại, song mẫu mẫu BK4 dễ tạo hạt cho độ bền cao nên mẫu chọn lựa ứng dụng III.3.1.2 Kết chế tạo vật liệu hấp phụ với chất kết dính thuỷ tinh lỏng Hạt tạo theo tỷ lệ phối trộn mẫu BK4 xác định dung lượng trao đổi cation, hấp phụ nước benzen, bề mặt riêng độ bền cấu trúc Kết đo bảng 3.4 75 Bảng 3.4: Độ hấp phụ nước benzen vật liệu hấp phụ Mẫu CEC AH2O, % AC6H6, % (meq Ba2+/100g) Bề mặt riêng (m2/g) A3 269 21,02 21,05 496,05 γ -Al2O3 - 26,85 33,70 234,00 BK4 - 18,40 17,07 200,73 Từ bảng 3.4, độ hấp phụ nước benzen, bề mặt riêng sản phẩm nhỏ so với nguyên liệu ban đầu Điều lý giải trình tạo hạt, việc cho thêm thủy tinh lỏng để kết dính chất với nên bít phần mao quản vật liệu làm giảm khả hấp phụ chúng Mặt khác, chất đứng riêng rẽ dạng bột có khả hấp phụ chọn lọc loại hợp chất định khói thuốc nên vừa khơng đảm bảo khả hấp phụ, vừa không phù hợp với công nghệ sản xuất ứng dụng công nghiệp thuốc Trong sản phẩm hỗn hợp tạo thành có dạng hạt, có lỗ mao quản có đường kính khác hấp phụ chọn lọc nhiều chất độc cần tách khói thuốc nên sản phẩm thu có tính ứng dụng cao Điều khẳng định kết xác định bề mặt riêng sản phẩm theo phương pháp BET Kết đo 200,73 m2/g Ngoài sản phẩm đặc trưng cấu trúc phương pháp SEM DT-TGA Hình 3.9 cho thấy hạt tạo có chứa tinh thể zeolit X đồng Khi phóng to kích thước hạt lên ta thấy có co cụm hạt nhỏ lại với điều chứng tỏ có kết dính hạt thấy xuất pha lạ Điều giải thích chất kết dính thuỷ tinh lỏng nên chứa tinh thể SiO2 76 Hình 3.9: Ảnh SEM mẫu BK4 Đường cong DT-TGA sản phẩm ghi vùng nhiệt độ 25÷1000oC (hình 3.10) Trên đường cong DTA xuất pic thu nhiệt 62,05oC 115oC tương ứng với trình nước vật lý zeolit γ-Al2O3 Pic toả nhiệt 300oC trình cháy chất hữu γ-Al2O3 Tại điểm toả nhiệt nhiệt độ 835oC có chuyển pha tạo cấu trúc vật liệu hấp phụ Đường cong TGA đo giảm trọng lượng liên tục từ nhiệt độ phòng đến 600oC 14,09% Hình 3.10: Đường cong DT-TGA mẫu BK4 77 Tóm lại, mẫu BK4 sau tổng hợp đặc trưng phương pháp CEC, SEM, BET, DT-TGA cho thấy mẫu có chất lượng tốt, dùng làm chất hấp phụ để xử lý độc tố khói thuốc III.3.2 Chế tạo vật liệu hấp phụ với chất kết dính thuỷ tinh lỏng bemit Hạt sau tạo đặc trưng cấu trúc phương pháp hoá lý đại CEC, SEM, BET, DT-TGA, hấp phụ nước benzen cho kết bảng 3.5 Bảng 3.5: Độ hấp phụ nước benzen vật liệu hấp phụ Mẫu CEC AH2O, % AC6H6, % (meq Ba2+/100g) Bề mặt riêng (m2/g) A3 269 21,02 21,05 496,05 γ -Al2O3 - 26,85 33,70 234,00 CK - 20,35 31,46 280,64 Từ kết ta thấy khả hấp phụ nước benzen mẫu CK cao so với zeolit X thấp γ-Al2O3 Kết hồn tồn phù hợp vật liệu hấp phụ CK có chứa zeolit X, P1 γ-Al2O3 trình tạo hạt sử dụng chất kết dính thuỷ tinh lỏng bemit hạn chế thể tích mao quản chúng Hình 3.11: Ảnh SEM mẫu CK 78 Ảnh hiển vi điện tử quét mẫu CK hình 3.11 cho thấy tinh thể zeolit X đồng Khi phóng to kích thước hạt lên thấy có co cụm hạt zeolit X, P1 γ-Al2O3 lại với thấy xuất pha lạ tinh thể SiO2 chất kết dính Sản phẩm cịn xác định bề mặt riêng phương pháp BET Diện tích bề mặt riêng đo 280,64 m2/g Để đánh giá độ bền cấu trúc vật liệu, tiến hành kiểm tra phương pháp DT-TGA (hình 3.12) Trên đường cong DTA xuất pic thu nhiệt 76,37oC 138oC tương ứng với trình nước vật lý zeolit γ-Al2O3 Điểm toả nhiệt nhiệt độ 355oC q trình cháy chất hữu γ-Al2O3 chuyển pha bemit thành γ-Al2O3 Điểm toả nhiệt nhiệt độ 870oC chuyển pha γ-Al2O3 tạo cấu trúc Trên đường cong TGA đo tổng lượng nước 21,44% Trong lượng nước vật lý có nước mao quản 10,9%, cịn lại nước cấu trúc Hình 3.12: Đường cong DT-TGA mẫu CK Tóm lại, mẫu CK có bề mặt riêng lớn, khả hấp phụ tốt, đồng thời lại bền bền nhiệt nên dùng làm chất hấp phụ để xử lý độc tố khói thuốc 79 III.4 KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM SẢN PHẨM TẠI VIỆN KINH TẾ VÀ KỸ THUẬT THUỐC LÁ Hai mẫu vật liệu hấp phụ sau chế tạo thử nghiệm trực tiếp sản phẩm thuốc Công ty Thuốc Thăng long hệ thiết bị chuyên ngành Viện Kinh tế Kỹ thuật Thuốc lá, Tổng Công ty Thuốc Việt Nam Kết phân tích đưa bảng 3.6 Bảng 3.6: Kết thử nghiệm Viện Kinh tế Kỹ thuật Thuốc Kí Tổng Nước Nicotin Giảm Nicotin so hiệu chất (mg/đ) (mg/đ) với đối chứng, % (mg/đ) mẫu NTKT ĐC1 (mg/đ) Tar ĐC2 Giảm tar so với Cacbon đối chứng, % monoxit ĐC1 (mg/đ) ĐC2 ĐC1 17,1 1,9 1,09 14,2 - ĐC2 13,4 1,1 0,93 11,4 12,2 BK4 10,9 0,8 0,76 30,3 18,3 9,3 34,5 18,4 9,9 CK 10,9 0,8 0,75 31,2 19,4 9,3 34,5 18,4 10,3 Bảng 3.6 cho thấy khả hấp phụ tar, nicotin, cacbon monoxit tổng lượng khói ngưng tụ hai mẫu vật liệu hấp phụ cao nhiều so với mẫu đối chứng Hàm lượng tar, nicotin giảm 34,5% 30,3÷31,2% so với mẫu đối chứng Sự giảm đáp ứng tiêu hàm lượng độc tố khói thuốc theo tiêu chuẩn Mỹ tiêu mà Chính phủ Việt Nam đặt cho ngành công nghiệp thuốc nước ta năm tới Như vậy, khẳng định bước đầu chế tạo thành công vật liệu hấp phụ đa xử lý độc tố khói thuốc chứa zeolit X, P1 γ-Al2O3 tổng hợp từ nguồn cao lanh rẻ tiền nguyên liệu sẵn có nước Thành công mở hướng giải hiệu xử lý độc tố khói thuốc 80 KẾT LUẬN Đã chế tạo vật liệu hấp phụ để xử lý độc tố khói thuốc có chứa zeolit X, P1 γ-Al2O3 tổng hợp từ nguồn khoáng sản nước Sản phẩm có bề mặt riêng cao 200÷280m2/g, dung lượng hấp phụ 18,4÷31,4%, bền nhiệt đến 835oC Bằng việc bổ sung NaCl, đề xuất qui trình tổng hợp zeolit X lẫn P1 phù hợp cho ứng dụng làm nguyên liệu chế tạo vật liệu hấp phụ xử lý độc tố khói thuốc Vật liệu hấp phụ đa sở zeolit X, P1 γ-Al2O3 sử dụng để hấp phụ độc tố khói thuốc cho kết tốt Hàm lượng nicotin tar giảm mạnh, tương ứng 31,2% 34,5 % thoả mãn u cầu qui định Chính phủ lộ trình giảm tar nicotin đến năm 2020 Các kết bước đầu thu từ luận văn quan trọng, cho phép đặt vấn đề tiếp tục nghiên cứu sâu hơn, điều chỉnh tỷ lệ vật liệu để tạo vật liệu hấp phụ đa xử lý tốt độc tố khói thuốc theo lộ trình qui định Chính phủ giữ hương vị đặc trưng loại thuốc Việt Nam TÀI LIỆU THAM KHẢO I Tài liệu tiếng việt Tạ Ngọc Đôn (2002), Nghiên cứu chuyển hóa cao lanh thành zeolit xác định tính chất hóa lý đặc trưng chúng, Luận án Tiến sĩ, Hà Nội Trần Trung Ninh (1999) , Zeolit ZSM-5: Tổng hợp, đặc trưng tính chất xúc tác, Luận án Tiến sĩ, Hà Nội Hồng Trọng Mai (1970), Khống vật học, Nhà xuất Đại học Trung học chuyên nghiệp, Hà Nội Trịnh Hân, Quan Hán Khang, Lê Nguyên Sóc, Nguyễn Tất Trâm (1979), Tinh thể học đại cương, Nhà xuất Đại học Trung học chuyên nghiệp, Hà Nội Lê Thức (1968), Hoá học Silicat, Nhà xuất Đại học Bách khoa Hà Nội Nguyễn Đức Thạch (1998), Đất sét, Nhà xuất Đồng Nai Huỳnh Đức Minh (2006), Khoáng vật học Silicat, Nhà xuất Đại học Bách khoa Hà Nội Huỳnh Đức Minh (1970), Tinh thể khoáng vật học, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Phan Văn Tường (1980), Đất sét công nghiệp, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 10 A.G.Bechechin (1962), Giáo trình khống vật học (Nguyễn Văn Chiển dịch), Nhà xuất Giáo dục 11 Nguyễn Hữu Trịnh (2002), Nghiên cứu điều chế hydroxit nhơm, oxít nhơm ứng dụng cơng nghiệp lọc hố dầu, Luận án Tiến sĩ, Hà Nội 81 12 Tạ Ngọc Đôn (2003), Ảnh hưởng trình khuấy trộn đến kết tinh zeolit NaA từ cao lanh n Bái, Tạp chí Hóa học ứng dụng, số 10, trang 31÷35 13 Tạ Ngọc Đôn (2003), Ảnh hưởng chất tạo phức khác đến q trình chuyển hóa cao lanh n Bái thành zeolit NaA, Tạp chí Hóa học ứng dụng, số 11, trang 13÷18 14 Tạ Ngọc Đơn (2002), Vai trị chất tạo phức hữu q trình chuyển hóa cao lanh khơng nung thành zeolit P1, Tạp chí hóa học ứng dụng, số 11, trang 14÷18 15 Tạ Ngọc Đơn, Đào Văn Tường, Hồng Trọng m (1999), Ảnh hưởng nồng độ NaOH chất tạo phức Co đến tính chất trao đổi ion kaolinit mơi trường có độ pH khác nhau, Tạp chí hóa học cơng nghệ hóa chất, số 6, trang 26÷29 16 Tạ Ngọc Đơn, Đào Văn Tường, Hồng Trọng Yêm (1999), Nghiên cứu tổng hợp số zeolit từ khống sét cao lanh, tạp chí hố học cơng nghệ hố chất, số 1, trang 20÷25 17 Tạ Ngọc Đơn, Vũ Đào Thắng, Hồng Trọng m (2001), Ảnh hưởng tỷ lệ SiO2/Al2O3 gel đến trình chuyển hoá cao lanh thành zeolit X, Tuyển tập cơng trình hội nghị khoa học cơng nghệ hữu tồn quốc lần thứ hai, trang 405÷410 18 Tạ Ngọc Đôn, Vũ Đào Thắng (2005), Ảnh hưởng nhiệt độ thời gian nung nguyên liệu đến trình chuyển hố phlogopit thành zeolit NaP1 NaA, Tạp chí Hố học, T.43, trang 22÷26 19 Tạ Ngọc Đơn, Nguyễn Thị Thoa, Vũ Đào Thắng (2006), Nghiên cứu tổng hợp zeolit NaX số yếu tố ảnh hưởng đến q trình tổng hợp zeolit NaX từ phlogopit, Tạp chí Hố học, T.44, trang 30÷34 82 20 Tạ Ngọc Đơn (2003), Ảnh hưởng tạp chất nguyên liệu đến q trình chuyển hố cao lanh khơng nung thành zeolit NaX, Tạp chí Hố học ứng dụng, số 6, trang 36÷40 21 Hồng Trọng m, Vũ Thị Xn, Nguyễn Đức Chuy (2004), Tổng hợp zeolit X từ cao lanh Phú Thọ, Tạp chí Hố học: Các khoa học tự nhiên, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, số 1, trang 56÷61 22 Tạ Ngọc Đơn (2001), Lý thuyết tổng hợp zeolit, chuyên đề 1, Hà Nội 23 Tạ Ngọc Đơn (2001), Các phương pháp hố lý nghiên cứu cấu trúc tinh thể zeolit, chuyên đề 2, Hà Nội 24 Lê Cơng Dưỡng (1994), Kỹ thuật phân tích cấu trúc tia Rơnghen, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 25 Lê Văn Cát (2002), Hấp phụ trao đổi ion, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 26 Từ Văn Mặc (1995), Phân tích hóa lý, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 27 Đinh Thị Ngọ (2006), Hóa học dầu mỏ khí, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 28 Hoàng Trọng Yêm, Dương Văn Tuệ (2001), Hóa học hữu cơ, Tập 4, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 29 Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Cơng nghệ Hố dầu kỉ XXXXI (2002), Nhà xuất Đại học Quốc gia, Hà Nội 30 Võ Vọng (1993), Kính hiển vi điện tử - công cụ khoa học đại, Viện khoa học Việt Nam 31 Nguyễn Hữu Phú (1998), Hấp phụ xúc tác bề mặt vật liệu vô mao quản, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 83 32 Nguyễn Hữu Phú (2005), Cracking xúc tác, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 33 GS.TSKH Mai Tuyên (2004), Xúc tác zeolit lọc hoá dầu, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 34 Công ty thuốc Thăng Long Hà Nội (2000), Tài liệu kỹ thuật thuốc 35 Phạm Phúc Thảo (2000), Nghiên cứu phản ứng dehydrat hóa rượu xúc tác zeolit γ-Al2O3, Luận văn Thạc sĩ, Hà Nội 36 Nguyễn Hữu Phú, Giáo trình hố lý, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 37 Đinh Thị Ngọ (1979), Các phương pháp phân tích hố lý hố hữu cơ, Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội 38 Lê Văn Trảo, Nguyễn Văn Can, Nguyễn Văn Hoành (1999), Địa chất khoáng sản Việt Nam, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 39 Nguyễn Đình Triệu (2002), Ứng dụng phương pháp vật lý nghiên cứu thành phần cấu tạo chất, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội II Tài liệu tiếng anh 40 Bruce E Leach (1984), Applied industrial Catalysis, Volume 3, Academic Pres, pp 272 – 388 41 Haag W O (1994), Catalysis by Zeolite: Science and technology, Stud Surf Scie Catal, Elsevier, Amsterdam, 84 42 Meier W M., Olson D H (1992), Atlat of Zeolite Structure Types, Butterworth- Heinemann, London 43 Gates B C., Gatzer J R., Schuit C A (1979), Chemistry of catalytic processes, McGraw-Hill, New York 84 44 Tanabe K (1989), New solid acids and bases, Stud Surf Scie Catal, Elsevier, Amsterdam 45 Chen N Y., Garwood W E., Dwyer G F (1989), Shape selective catalysis in Industrial Applications, Chem Ind 46 Feijen E J P., Martens J A., Jacobs P A (1999), Hydrothermal Zeolite Synthesis, Wiley, New York 47 Roland E., Kleinschmit P.(1996), Zeolites, Ullm Encyclo Ind Chem.,V 28, pp 475 – 504 48 Breck D W (1974), Zeolite Molecular Sieves, A Wiley – Interscience publication, New York 49 Lippens B C., Ph D (1963), Study of the suface hydration of γ-Alumina, J.Catalysis, Vol 50 Szostak R., Hand book of molecular sieves, Van Nostrand Reinhold, New York 51 Young D.A and G A Mickelson (1971), US Patent No 3557024 52 Mein.P (1981), US Patent No 4299735 53 Schoeman, B J.; Sterte, J.; Otterstedt, J.-E.(1999), Zeolites, 14, 110 54 Nair, S.; Tsapatsis, M Handbook of Zeolite Science and Technology; Auerbach, S M., Carrado, K A., Dutta, P K., Eds.; Marcel Dekker: New York, 2003; p 869 55 Eczehart R., Peter K (1996), Zeolite Ullmann’s Encyclopedia of Industrial chemistry, V.28,475÷503 56.Velde B (1992), Introduction to clay minerals, Chapman anh Hall 57 Audrey C Rule (2006), Uses of kaolin clay, Biose State University 58 Vanbeckkum H., Flaingen E.M., Jansen J C., Introduction to Zeolite Science and Practice, Elsevier Science Publishers B V., USA 85 59 Haydn H.M (1990), Clay, Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, A7,109÷136 60 Richard J.B, Bernard H W., Jean W.A (1990), “Mica”, Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, A16, 551÷562 61 Jansen J C (1991), Introduction of zeolite science and practice Elsevier Science, Amstardam 62 Grim R E (1968), Clay mineralogy, Mc Graw-Hill Book Co.Inc 63 Plee., Dominique (1992), US.Patent No 5132260 64 Sung., Michael (2000), US Patent No 6153119 65 Rose., Jed E (1987), US Patent.No 4715387 66 Zhigang Chen., Lisha Zhang., Yiwen Tang., Zhijie Jia (2006), Applied Surface Science, Volume 252, Issue 8, pp 2933÷2937 67 http:// www.bat.com 68 http:// www.pmusa.com 69 http:// www Wikipedia.com.vn 70 http:// www.idrc.com 71 http:// www.newash.Org.uk 72 http:// www.cancerweb.ncl.ac.uk/cancernet/400395.html 73 http:// tobaccocontrol.bmj.com/cgi/content/abtract/7/4/369 74 http:// thorax.bmj.com/cgi/content/full/56/12/960 75 http:// www.Ripcoaltion.com 76 http:// www.jti.com 77 http:// www.vietnamnet.com 86 ... niệm khói thuốc Có kiểu khói thuốc: dịng khói chính, dịng khói phụ khói thuốc mơi trường [69] Dịng khói (MS) dịng khói người hút thuốc hít vào Đó luồng khí qua gốc điếu thuốc Dịng khói phụ (SS) khói. .. khí độc khói thuốc sử dụng than hoạt tính cho vào đầu lọc để hấp phụ cacbon monoxit, sử dụng loại giấy quấn có khả thẩm thấu tốt để làm giảm lượng khói dùng sợi thuốc nhân tạo kết hợp với sử dụng. .. γ-Al2O3, vật liệu mao quản trung bình, vật liệu hấp phụ khác, kết hợp với zeolit hấp phụ tốt độc tố có kích thước khác khói thuốc Chính vậy, luận văn tác giả xin trình bày phương pháp tổng hợp chất hấp