L h quang

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ - CSTH  BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỀU CHẾ THAN SINH HỌC TỪ SỰ AXIT HĨA XƯƠNG BỊ ỨNG DỤNG HẤP PHỤ CHẤT MÀU Giảng viên hướng dẫn: TRỊNH ANH VIÊN Sinh viên thực hiện: LÊ VĂN QUANG MSSV: 14000483 Lớp: CDHO16AKSTH Thanh hóa 15 - 6- 2017 LỜI CẢM ƠN Qua năm học tập rèn luyện trường Trường ĐH Cơng nghiệp Tp Hồ Chí Minh bảo giảng dạy nhiệt tình quý thầy cô, đặc biệt quý thầy cô khoa Công nghệ truyền đạt cho em kiến thức nhà trường sống suốt thời gian học trường Trên thực tế khơng có thành cơng mà không gắn liền với hỗ trợ, giúp đỡ dù hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp người khác Trong suốt thời gian từ bắt đầu học tập trường đến nay, em nhận nhiều quan tâm, giúp đỡ q Thầy Cơ, gia đình bạn bè Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi đến quý Thầy Cô Khoa Công nghệ – Trường ĐH Cơng nghệp TP Hồ Chí Minh với tri thức tâm huyết để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em suốt thời gian học tập trường Đặc biệt, học kỳ Nếu khơng có lời hướng dẫn, dạy bảo tân tình thầy em nghĩ thu hoạch em khó hồn thiện Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi đến quý Thầy Cô Khoa Công Nghệ Trường Đại Học Cơng Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh Cơ Sở Thanh Hóa với tri thức tâm huyết để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em suốt thời gian học tập trường Và đặc biệt, thời gian làm đồ án Em xin chân thành cảm ơn Thầy Trịnh Anh Viên tận tâm hướng dẫn chúng em qua buổi buổi nói chuyện, thảo luận lĩnh vực sáng tạo nghiên cứu khoa học Nếu khơng có lời hướng dẫn, dạy bảo thầy em nghĩ thu hoạch em khó hồn thiện Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn thầy Bước đầu vào thực tế kiến thức em hạn chế cịn nhiều bỡ ngỡ Do vậy, khơng tránh khỏi thiếu sót điều chắn, em mong nhận ý kiến đóng góp quý báu quý Thầy Cô bạn học lớp để kiến thức em lĩnh vực hoàn thiện MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Bối cảnh Mục tiêu đề tài Chương TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu than sinh học 1.2 Phương pháp sản xuất than sinh học 1.2.1 Tình hình sản xuất than sinh học .3 1.2.2 Một số công nghệ điều chế than sinh học 1.2.2.1 Điều chế than sinh học từ gáo dừa 1.2.2.2 Điều chế than sinh học từ xương động vật .6 1.2.2.3 Điều chế than sinh học phương pháp phân huỷ hạt cà phê .7 1.2.2.4 Điều chế than sinh học từ phế phẩm dầu oliu 1.2.2.5 Điều chế than sinh học từ xương heo .8 1.2.2.6 Điều chế than sinh học từ gỗ 1.3 Ứng dụng than sinh học .12 1.3.1 Đối với nông nghiệp quản lý chất thải 13 1.3.2 Giảm nhẹ biến đổi khí hậu 16 1.3.3 Giải pháp cho trái đất từ than sinh học 17 1.4 Hạn chế than sinh học 18 Chương PHƯƠNG PHÁP VÀ THỰC NGHIỆM .21 2.1 Các phương pháp khảo sát cấu trúc 21 2.1.1 Phương pháp XRD 21 2.1.2 Phương pháp SEM 22 2.1.3 Hấp phụ đẳng nhiệt đa lớp BET 23 2.1.5 Phương pháp UV-VIS .25 2.2 Thực nghiệm .26 Sơ đồ quy trình thực nghiệm .26 2.2.1 Xử lý mẫu 27 2.2.2 Quy trình tẩm axit 27 2.2.3 Phương pháp xác định khả hấp phụ 28 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 29 3.1 Sản phẩm than sinh học thu .29 3.2 Kết khảo sát 30 3.2.1 Kết khảo sát XRD 30 3.2.2 Kết khảo sát SEM 31 3.2.3 Kết khảo sát BET .32 3.2.4 Kết hấp phụ chất màu 33 3.2.4.1 Kết xây dựng đường chuẩn hấp phụ Methylen Blue máy UVVIS .33 3.2.4.2 Kết khảo sát trình hấp phụ MB UV-VIS 34 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 37 TÀI LIỆU THAM KHẢO 38 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Tỉ lệ sản phẩm thu theo công nghệ nhiệt phân 11 Bảng 2.1: dụng cụ, hóa chất thiết bị .26 Hình 3.6 Đường chuẩn Pb2+ 34 Bảng 3.2: Kết hấp phụ MB loại than sinh học theo thời gian 35 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Than sinh học (ảnh chụp từ mẫu than tổng hợp được) .3 Hình 1.2: Cơng nghệ nung lị xoay Hình 1.3: Cơng nghệ sản xuất than sinh học từ gỗ 10 Hình 1.4: Sơ đồ chế sản xuất than sinh học 11 Hình 1.5: Cơng nghệ sản xuất than sinh học doanh nghiệp lựa chọn 12 Hình 1.6: Đặc tính than sinh học thay đổi theo nhiệt độ trình nhiệt phân 12 Hình 2.1 Sơ đồ chùm tia tới chùm tia nhiễu xạ tinh thể .21 Hình 2.2 Các dạng đường đẳng nhiệt hấp phụ-khử hấp phụ theo phân loại IUPAC .24 Hình 3.1: Than sinh học qua trình hoạt hóa 29 Hình 3.2: Kết khảo sát XRD .30 Hình 3.3: Kết khảo sát SEM .31 Hình 3.4 Biểu đồ BET than sinh học tẩm axit H2SO4 nồng độ 0.01 M 32 Hình 3.5 Biểu đồ BET than sinh học nung 800oC 33 MỞ ĐẦU Bối cảnh Những báo cáo thị trường năm gần cho thấy gia tăng mạnh mẽ nhu cầu tiêu thụ loại thịt Việt Nam; dự báo đến năm 2019, tổng sản lượng tiêu thụ thịt Việt Nam vượt mốc bốn triệu Chiếm gần 65% tổng sản lượng tiêu thụ, thịt lợn chiếm tỷ trọng lớn bữa ăn người Việt Trong có phần bỏ sử dụng [1] Than sinh học có tiềm tạo lợi ích xã hội, kinh tế môi trường, sử dụng nơng nghiệp góp phần giảm thiểu biến đổi khí hậu Vì vậy, dù sử dụng từ lâu công nghệ đại cho than sinh học nhà khoa học quan tâm nghiên cứu Nhận thấy lợi ích từ việc sử dụng xương động vật định lựa chọn đề tài “Nghiên cứu điều chế than sinh học từ axit hóa xương bị - Ứng dụng hấp phụ Methylen Blue” Mục tiêu đề tài - Tổng hợp than sinh học từ xương bò - Khảo sát trình tẩm axit cấu trúc than sinh học thu - Khảo sát trình hấp phụ Methylen Blue than sinh học thu Chương TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu than sinh học Than sinh học (Biochar) Biocarbon than sinh học, gọi than đen, có hạt mịn sản xuất phương pháp nhiệt phân từ nguyên liệu có nguồn gốc sinh khối thực vật (gỗ, thân, cành, phụ phẩm nông nghiệp, rác thải hữu cơ) Nhiệt phân phân hủy hóa học vật liệu hữu cách đun nóng vắng mặt oxy [2] Theo kết nghiên cứu đây, nhà khoa học phát cách người cổ đại tạo làm cho đất dồi dinh dưỡng, đất sản xuất từ bột than, phân trâu bị cỏ rác tự nhiên, có tác dụng làm tăng độ phì nhiêu đất, ảnh hưởng tốt đến sinh trưởng, phát triển trồng Than sinh học làm tăng suất trồng đáng kể đất tình trạng nghèo dinh dưỡng, giúp ngăn chặn dịng chảy thất phân bón, cho phép sử dụng phân bón giảm bớt ô nhiễm môi trường xung quanh mà giữ độ ẩm, giúp qua thời kỳ hạn hán dễ dàng Quan trọng nhất, bổ sung dưỡng chất cho đất, trì độ phì nhiêu Than sinh học có diện tích bề mặt lớn cấu trúc lỗ rỗng phức tạp (1g có diện tích bề mặt 1.000 m2) nên có khả hấp thụ nước, tạo thành “hồ”, “bể” nước mặt đất để giữ lại lượng nước dinh dưỡng cho đất Nhờ cung cấp mơi trường sống an tồn cho vi sinh vật đất Các nhà nghiên cứu cho rằng: Biochar “người bạn” tốt đất [2] Gần đây, cacbon xem nguyên tố tuyệt vời cách mạng khoa học vật liệu Từ cacbon có than sinh học, chất hấp phụ tốt, với đặc tính tuyệt vời, ứng dụng rộng rãi công nghiệp Than sinh học thuật ngữ thường sử dụng cho nhóm chất hấp phụ dang vơ định hình, có cấu trúc dạng mao quản làm cho diện tích bề mặt lớn, khả hấp phụ tốt Than sinh học có thành phần chủ yếu cacbon, chiếm từ 85 đến 95% khối lượng Phần lại nguyên tố khác hydro, nitơ, lưu huỳnh, oxi,… có sẵn nguyên liệu ban đầu liên kết với cacbon trình hoạt hóa Thành phần than sinh học thơng thường là: 88% C; 0.5% H; 0.5% N; 1% S 6-7% O Hàm lượng oxi thay đổi từ đến 20% tùy thuộc vào nguyên liệu cách điều chế than sinh học Bản thân biochar quan trọng có đặc điểm quan trọng cấu trúc nano nó, với nhiều lỗ hổng Hình 1.1: Than sinh học (ảnh chụp từ mẫu than tổng hợp được) Than sinh học có diện tích bề mặt ngồi lớn, tính đơn vị khối lượng từ 500 đến 1500 m2/g chủ yếu lỗ nhỏ có bán kính nm tạo ra, thể tích mao quản từ 0.2 – 0.6 cm3/g Do mà chất lý tưởng dùng để lọc hút nhiều loại hóa chất Bề mặt riêng lớn than sinh học hệ cấu trúc xơ rỗng mà chủ yếu thừa hưởng từ nguyên liệu hữu cơ, qua q trình chưng khơ (sấy) nhiệt độ cao, điều kiện thiếu khí Thuộc tính làm tăng ý nghĩa than sinh học khơng độc (kể ăn phải nó), giá thành sản xuất rẻ (được tạo từ gỗ thành than sinh học từ nhiều phế chất hữu khác, ví dụ: từ vỏ, xơ dừa ) đồng thời xử lý chất thải dễ sau dùng (bằng cách đốt) Nếu chất lọc kim loại nặng việc thu hồi lại, từ tro đốt, dễ [3] 1.2 Phương pháp sản xuất than sinh học 1.2.1 Tình hình sản xuất than sinh học Than sinh học điều chế từ tiền chất thiên nhiên (sợi đay dừa)