biến tính than hoạt tính bằng phương pháp phủ các oxit kim loại chuyển tiếp meox đồ án tốt nghiệp

I HC BÀ R CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA HÓA HỌC & CNTP Độc lập - Tự do - Hạnh phúc o0o NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP H tên sinh viên: Nguyễn Thị Thu Hiền MSSV: 1052010073 01/12/1992 : Bình Định Ngành: Công nghệ kỹ thuật hóa học  TÀI: Biến tính than hoạt tính bằng phương pháp phủ các oxit kim loại chuyển tiếp MeOx II. NHIM V VÀ NI DUNG:  Bin tính than hot tính nhc sn phm có tính cht t ng dng trong các lnh vc hp ph mt s hp ch  Tin hành ph Fe 2 O 3 và CuO lên than ho c cht hp ph - xúc tác.  Kho sát kh  p ph ca cht hp ph - u ch i vi mt s ch III. NGÀY GIAO NHIM V  ÁN: IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIM V: V. H TÊN CÁN B NG DN: PGS. TS. Nguyễn Văn Thông KS. Dương Khắc Hồng Bà Ra  CÁN BỘ HƯỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN (Ký và ghi rõ h tên) (Ký và ghi rõ h tên) TRƯỞNG BỘ MÔN TRƯỞNG KHOA (Ký và ghi rõ h tên) (Ký và ghi rõ h tên) i LỜI CAM ĐOAN  án này là công trình nghiên cu thc s ca cá nhân tôi, c thc hin i s ng dn ca PGS. TS. Nguyễn Văn Thông và KS. Dương Khắc Hồng. Các s liu và nhng kt lun nghiên cu c trình bày trong lu là trung thc công b i bt c hình thc nào. Tôi xin chu trách nhim v nghiên cu ca mình. Sinh Viên Nguyễn Thị Thu Hiền ii LỜI CẢM ƠN Vi lòng kính trng và bi   c, tôi xin chân thành c  PGS.TS. Nguyễn Văn Thông và KS. Dương Khắc Hồng i trc ti tài và tng dn tôi trong sut th tài tt nghip. Th ra ng gii quyp tài li c bn báo cáo này. tôi y Cô trong Khoa Hoá Hc Và Công Ngh Thc Phi Hc Bà Ra   cho tôi kin thc trong nhc tp t hôm nay tôi có th hoàn thành bn  tài tt nghip cng thi, tôi xin chân thành cn và anh Nguyn Chí Thun trong phòng thí nghim cng cùng tôi  ý ki tôi  tài. Trong quá trình nghiên c     tài này, chc chn không tránh c nhng sai sót và khuym, rt mong s góp ý ca th tôi nm vng n thc v  tài ca mình. Mt ln na tôi xin chân thành c Sinh viên Nguyễn Thị Thu Hiền iii MỤC LỤC TRANG DANH MỤC BẢNG vi DANH MỤC HÌNH viii LỜI MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG I. TỔNG QUAN 3 1.1. Tổng quan về than hoạt tính 3 1.1.1. Gii thiu chung 3 1.1.2. Lch s hình thành và phát trin 4 1.1.3. Phân loi 5 1.1.4. Kh ng dng ca than hot tính trong thc t 7 1.2. Sơ lược về các phương pháp biến tính bề mặt than 8 1.2.1. Bin tính than hot tính bng N 2 9 1.2.2. Bin tính b mt than bng halogen 9 1.2.3. Bin tính b mt than bng s nh hóa 10 1.2.4. Bin tính than hot tính bng cách tm 10 1.3. Các thông số đánh giá than hoạt tính 12 1.4. Hấp phụ 13 1.4.1. Khái nim và phân loi hp ph 13 1.4.2. Các dng hp ph ng nhit 15 1.4.3. Mt s n ca s hp ph 16 c tính ca quá trình hp ph 19 1.4.5. Các yu t n kh p ph ca vt liu hp ph 20 1.5. Phương pháp trắc quang 21 c 21 a min quang ph 22  cc quang 22 ng chu nh n các cht 23 1.6. Sơ lược về phương pháp phủ 24 1.6.1. M 24 iv 1.6.2. Tác dng 25  25 1.6.4. H thng lò nung 26 CHƯƠNG II. THỰC NGHIỆM 27 2.2. Hóa chất 27 2.3. Xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ của các chất 27 2.3.1. Xây dng chunh n ca mt s cht cn thit 27 2.3.2. Metylen xanh 28 2.3.3. Phenol 30 2.3.4. NiCl2.6H 2 O (Nickel chloride herahydrate M=237,59g/mol) 33 2.3.5. CoCl 2 .6H 2 O (Cobalt chloride herahydrate M=237,93g/mol) 34 2.3.6. FeCl 3 .6H 2 O 36 2.3.7. CuCl 2 .6H 2 O 37 2.4. Khảo sát phương pháp phủ trên than hoạt tính 38 2.4.1. Nhúng than hot tính trong dung dch FeCl 3 38 2.4.2. Nhúng than hot tính (lo   c nhúng FeCl 3 ) trong dung dch CuCl 2 42 2.4.3. Kho sát th t nhúng các dung dch mui lên than 43 2.5. Sấy và nung than 44 2.5.1. Kho sát ng ca nhi và thi gian nung than 45 2.5.2. Khc tính vt lý ca cht hp ph - xúc tác 45 2.6. Khảo sát khả năng hấp phụ chất hấp phụ-xúc tác và các yếu tố ảnh hưởng . 45 2.6.1. Xây dng nhit hp ph 45 2.6.2. ng ca pH lên kh p ph ca cht hp ph - xúc tác 46 2.6.3. n thn kh p ph ca cht hp ph - xúc tác 46 2.6.4. ng ca t l rn - lng lên kh p ph ca cht hp ph - xúc tác 46 CHƯƠNG III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 47 3.1. Điều chế chất hấp phụ - xúc tác 47 3.1.1. ng ca vic ph các oxit Fe 2 O 3 và CuO lên than hot tính ti kh p ph ca than hot tính sau khi ph 47 v 3.1.2. ng ca nhi và thn kh p ph ca than hot tính sau khi nhúng 49 3.2. Đặc tính của chất hấp phụ - xúc tác điều chế 54 c tính vt lý ca cht hp ph - u ch 54 3.2.2. Xây dng nhit hp ph 61 3.2.3. ng ca pH lên kh p ph ca cht hp ph - xúc tác 70 3.2.4. ng ca thi gian hp ph n kh p ph ca cht hp ph - xúc tác 72 3.2.5. ng ca t l rn  lng lên kh p ph ca than 74 CHƯƠNG IV. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 77 Kết luận 77 4.1. 4.1.1. Quá trình to thành cht hp ph - xúc tác 77 4.1.2. Kh p ph ca cht hp ph - xúc tác vi mt s chu  77 Kiến nghị 79 4.2. TÀI LIỆU THAM KHẢO 80 vi DANH MỤC BẢNG TRANG Bng 2.1. S liu thc t xây dng ng chun metylen xanh 29 Bng 2.2. Bng pha hóa cht xây dng chun phenol 31 B hp th Abs ca hp cht phenol 32 Bng 2.4. S liu thc t xây dng chun dung dch Ni 2+ 34 Bng 2.5. S liu thc t xây dng chun dung dch CoCl 2 35 Bng 2.6. S liu thc t xây dng chun dung dch FeCl 3 36 Bng 2.7. S liu thc t xây dng chun dung dch CuCl 2 37 Bng 2.8. N ng ca các mu 38 Bng 2.9. N Fe 3+ còn tha trong dung dch sau khi nhúng ln 3 39 Bng 2.10. Ch s a dung dc hp ph bi than ho Fe 2 O 3 40 Bng 2.11. Ch s uang ca dung dch CoCl 2 c hp ph bi than hot  Fe 2 O 3 41 Bng 2.12. Ch s a dung dch NiCl 2 c hp ph bi than hot  Fe 2 O 3 41 Bng 2.13. N dung dch Cu 2+ lt nhúng lên tng mu 42 Bng 2.14. N Cu 2+ còn tha trong dung dch sau khi nhúng ln 3. 42 Bng 2.15. Ch s a dung dch metylen xanh c hp ph bi than ho Fe 2 O 3 và CuO 43 Bng 2.16. Ch s a dung dch CoCl 2 c hp ph bi than hot  Fe 2 O 3 và CuO 43 Bng 2.17. Ch s a dung dch NiCl 2 .6H 2 O c hp ph bi than hot tín Fe 2 O 3 và CuO 43 Bng 2.18. Kho sát t hp ph metylen xanh ca Mu 5 và 6 44 vii Bng 3.1. Kh p ph ca 0,2gam than hoc ph oxit Fe 2 O 3 i vi các mu 47 Bng 3.2. Kh p ph ca 0,2g than hoc ph oxit Fe 2 O 3 và CuO i vi các mu 48 Bng 3.3. Bng so sánh kh p ph ca 0,2g than ho oxit Fe 2 O 3 và CuO (Mi mu than hou (Mu 0) 48 Bng 3.4. N metylen xc hp ph bi cht hp ph - xúc tác 51 B hp ph i metylen xanh ca cht hp ph - xúc tác 51 Bng 3.6. N c hp ph bi cht hp ph - xúc tác 52 B hp ph i phenol ca cht hp ph - xúc tác 52 Bng 3.8. Bng s liu S BET ca các mu theo nhi nung trong 2,5h 58 Bng 3.9. Xây dng nhit hp ph ca metylen xanh 62 Bng 3.10. Xây dng nhit hp ph ca phenol 64 Bng 3.11. Xây dng nhit hp ph ca dung dch CoCl 2 66 Bng 3.12. Xây dng nhit hp ph ca dung dch NiCl 2 68 Bng 3.13. ng ca pH lên kh p ph ca cht hp ph - xúc tác 70 Bng 3.14. ng ca thi gian hp ph n kh p ph ca cht cht hp ph - xúc tác 73 Bng 3.15. ng ca t l rn  lng lên kh p ph ca than 74 viii DANH MỤC HÌNH TRANG Hình 1.1. Cu trúc minh ha ca than hot tính 12 ng hp ph theo Brunauer 15 ng hp ph ng nhit Freundlich 16 ng hp ph ng nhit Langmuir 18 Hình 1.5. D th ng nhit hp ph BET 19  khi p oxit kim loi lên than hot tính 25  h thng nung than 26 ng chunh n metylen xanh. 30 Hình 2.4. Các mu chun ca phenol 32 ng chunh n phenol 32 ng chunh n dung dch NiCl 2 34 ng chunh n dung dch CoCl 2 35 ng chunh n dung dch FeCl 3 36 ng chunh n dung dch CuCl 2 38 Hình 2.10. Dung dc hp ph bng than ho Fe 2 O 3 40 Hình 2.11. Kho sát t hp ph metylen xanh ca Mi giây th 610 44 Hình 3.1. Kh p ph metylen xanh ca cht hp ph - xúc tác 51 Hình 3.2. Kh p ph phenol ca cht cht hp ph - xúc tác 52 Hình 3.3. Kt qu a mu than hou (Mu 0) 54 Hình 3.4. Kt qu  300 o C trong 2,5h (Mu A) 55 Hình 3.5. Kt qu  350 o C mu trong 2,5h (Mu B) 56 Hình 3.6. Kt qu u  400 o C trong 2h30ph (Mu C) 57 ix Hình 3.7. Kt qu u  450 o C trong 2h30ph (Mu D) 58 Hình 3.8. nh SEM Mu 0 (thang 1m) 59 Hình 3.9. nh SEM Mu C (thang 1m) 59 Hình 3.10. nh SEM Mu 0 (thang 5m) 59 Hình 3.11. nh SEM Mu C (thang 5m) 59 Hình 3.12. nh SEM Mu 0 (thang 500nm) 60 Hình 3.13. nh SEM Mu C (thang 500nm) 60 ng nhit hp ph metylen xanh 63 ng nhit Freundlich và dng tuyn tính 63 Hình 3.16. ng nhit Langmuir dng tuyn tính 63 Hình 3.17. Xây dng nhit hp ph phenol 65 ng nhit Freundlich và dng tuyn tính 65 Hình 3.19. ng nhit Langmuir dng tuyn tính 65 Hình 3.20. Xây dng nhit hp ph Co 2+ 67 ng nhit Freundlich dng tuyn tính 67 Hình 3.22. ng nhit Langmuir dng tuyn tính 67 Hình 3.23. Xây dng nhit hp ph Ni 2+ 69 ng nhit Freundlich dng tuyn tính 69 Hình 3.25. ng nhit Langmuir dng tuyn tính 69 Hình 3.26. ng cn kh p ph ca các cht hp ph - xúc tác . 71 Hình 3.27. ng ca thi gian hp ph n kh p ph ca cht cht hp ph - xúc tác 73 Hình 3.28. ng ca t l rn-l hp ph i ca cht hp ph - xúc tác 75 Hình 3.29. ng ca t l rn-l hp ph tuyi ca cht hp ph - xúc tác 75 [...]... Trong đồ án này, tôi chỉ so sánh khả năng hấp phụ của than hoạt tính có và không có tâm oxit kim loại chuyển tiếp 1.6.3 Phương pháp phủ: Than hoạt tính được chọn thử nghiệm là than hoạt tính thị trường (loại than thường được sử dụng trong phòng thí nghiệm ở các trường học) Quy trình phủ được thực hiện trong sơ đồ khối sau: * Sơ đồ khối: Hình 2.1 Sơ đồ khối phương pháp phủ oxit kim loại lên than hoạt tính. .. NiCl2, dung dịch CoCl2) Tùy vào tính chất cần có mà than hoạt tính được biến tính theo những phương pháp riêng Đề tài của em được giao là Biến tính than hoạt tính bằng phương pháp phủ các oxit kim loại chuyển tiếp MeOx Đề tài này em sử dụng phương pháp phủ than hoạt hoạt tính với Fe2O3 và CuO thông qua 2 muối FeCl3.6H2O và CuCl2.6H2O để thu được than hoạt tính có tính chất phù hợp Bản báo cáo này... HCN tăng gấp mười lần so với than hoạt tính thông thường Với điều kiện phòng thí nghiệm tại trường, tôi chọn phương pháp biến tính than hoạt tính bằng phương pháp phủ các oxit kim loại (Fe2O3, CuO) dựa vào nguyên lý của phương pháp tẩm vì các lý do ưu Việt sau: - Phương pháp thực hiện nhanh, đơn giản - Than hoạt tính được phủ kim loại và các oxit của chúng đã phân tán ở dạng các hạt nhỏ đã và đang được... than hoạt tính ban đầu Điều này giúp chúng ta dễ dàng hơn trong việc thu hồi những sản phẩm lỏng dễ bay hơi mà chất hấp phụ - xúc tác hấp phụ được - Phương pháp thực hiện đơn giản, dễ dàng phân tích, so sánh kết quả tại phòng thí nghiệm Đề tài này, tôi chỉ nghiên cứu phương pháp biến tính than hoạt tính bằng cách phủ các oxit của kim loại chuyển tiếp như Fe2O3, CuO lên bề mặt than nhờ nhúng than hoạt tính. .. đó kim loại chuyển tiếp có thể đóng hai vai trò: - Các tâm oxit kim loại chuyển tiếp có thể gia tăng khả năng hấp phụ hóa học đối với các phân tử hợp chất hữu cơ dễ bay hơi - Các tâm oxit kim loại chuyển tiếp xúc tác cho phản ứng oxy hóa các phân tử chất hữu cơ dễ bay hơi bị hấp phụ trên bề mặt than hoạt tính Dựa trên nguyên lý đó, người ta thường chế tạo các chất hấp phụ - xúc tác để chuyển hóa các. .. chuẩn để xác định nồng độ các chất [17] Có nhiều cách để xác định nồng độ của các chất bằng phương pháp trắc quang như: - Nguyên tắc và cơ sở định lượng của phương pháp - Phương pháp đường chuẩn - Phương pháp thêm chuẩn - Phương pháp vi sai - Phương pháp chuẩn độ trắc quang - Phương pháp so sánh Ngành Công nghệ kỹ thuật Hóa học 23 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm Đồ án tốt nghiệp đại học – Khóa 2010... tương tác hấp phụ của các than hoạt tính này Thêm vào đó, sự biến tính bề mặt than cũng được thực hiện bằng quá trình khử khí và bằng việc mang kim loại lên bề mặt Ngành Công nghệ kỹ thuật Hóa học 8 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm Đồ án tốt nghiệp đại học – Khóa 2010 – 2014 Trường ĐHBRVT 1.2.1 Biến tính than hoạt tính bằng N2 Than hoạt tính chứa lượng không đáng kể nhóm chức chứa nitơ Tuy nhiên,... sạch nước sinh hoạt - Trong lĩnh vực kim loại: Thu hồi vàng, bạc và các chất vô cơ khác, và làm chất xúc tác, chất mang 1.2 Sơ lược về các phương pháp biến tính bề mặt than [5] Đặc điểm quan trọng và thú vị nhất của than hoạt tính là bề mặt có thể biến tính thích hợp để thay đổi đặc điểm hấp phụ và làm cho than trở nên thích hợp hơn trong các ứng dụng đặc biệt Sự biến tính bề mặt than hoạt tính có thể... để giải phóng các chất hữu cơ hấp phụ Song bằng phương pháp nhiệt, cấu trúc mao quản và tính chất bề mặt của than nhanh chóng suy giảm, do đó khả năng hấp phụ của than hoạt tính cũng mất rất nhanh Để khắc phục nhược điểm đó người ta phân tán lên bề mặt than hoạt tính một lượng oxit kim loại chuyển tiếp để giảm nhiệt độ oxy hóa của các chất hữu cơ bề mặt thấp hơn nhiệt độ bốc cháy của than (khoảng 300... tính chất bề mặt của những vật liệu này 1.2.4 Biến tính than hoạt tính bằng cách tẩm Những loại than này được sử dụng lần đầu tiên trong chiến tranh thế giới thứ nhất để bảo vệ hệ hô hấp của các binh lính chống lại chiến tranh khí Hơn nữa, việc mang các kim loại lên các vật liệu có cacbon làm giảm các đặc điểm khí hóa và thay đổi cấu trúc lỗ xốp của các sản phẩm cacbon cuối cùng Vì vậy, việc mang các . than hoạt tính bằng phương pháp phủ các oxit kim loại chuyển tiếp MeOx II. NHIM V VÀ NI DUNG:  Bin tính than hot tính nhc sn phm có tính cht t ng dng trong các lnh. phương pháp biến tính bề mặt than 8 1.2.1. Bin tính than hot tính bng N 2 9 1.2.2. Bin tính b mt than bng halogen 9 1.2.3. Bin tính b mt than bng s nh hóa 10 1.2.4. Bin tính. 2.3.7. CuCl 2 .6H 2 O 37 2.4. Khảo sát phương pháp phủ trên than hoạt tính 38 2.4.1. Nhúng than hot tính trong dung dch FeCl 3 38 2.4.2. Nhúng than hot tính (lo   c nhúng FeCl 3 )