Nghiên cứu cải tiến quá trình than hóa trong quy trình điều chế than hoạt tính từ vỏ hạt

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TÊN HV VÕ THỊ DIỄM KIỀU TÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN QUÁ TRÌNH THAN HÓA TRONG QUY TRÌNH ĐIỀU CHẾ THAN HOẠT TÍNH TỪ VỎ HẠT ĐIỀU Chuyên ngành: Kỹ thuật hóa học Mã số: 13051181 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2015 Công trình hoàn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQGHCM Cán hướng dẫn khoa học : (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét : (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét : (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày tháng năm Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập-Tự do-Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: VÕ THỊ DIỄM KIỀU MSHV: 13051181 Ngày, tháng, năm sinh: 11/10/1990 Nơi sinh: Phú Yên Chuyên ngành: Kỹ thuật hóa học Mã số: 60520301 I TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu cải tiến trình than hóa quy trình điều chế than hoạt tính từ vỏ hạt điều NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Nghiên cứu cải tiến trình than hóa quy trình điều chế than hoạt tính để tạo than hoạt tính chất lượng cao áp dụng vào quy mô nhà máy ứng dụng dược phẩm, lọc nước,… đem lại hiệu kinh tế cao tăng tính cạnh tranh Đồng thời nghiên cứu giải vấn đề ô nhiễm trường từ nguyên liệu vỏ hạt điều II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 06/07/2015 III NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 20/12/2015 IV.CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: Tiến sĩ Lý Cẩm Hùng Tp HCM, ngày tháng CÁN BỘ HƯỚNG DẪN năm 2015 CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO TRƯỞNG KHOA LỜI CẢM ƠN Với lòng cảm ơn sâu sắc, em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy Lý Cẩm Hùng giao đề tài nhiệt tình giúp đỡ Thầy giúp em có kiến thức quý báu trình nghiên cứu Cảm ơn phòng thí nghiệm hóa Viện Hàn Lâm Trung Quốc tạo điều kiện giúp em hoàn thành đề tài nghiên cứu Chân thành cảm ơn chị Hòa, Duy bạn Viện Hàn Lâm Trung Quốc giúp đỡ trình tìm kiếm tài liệu hoàn thành luận văn Để hoàn thành luận văn, nổ lực cố gắng nghiên cứu thân, giúp đỡ người xung quanh, đặc biệt thầy góp phần không nhỏ trình nghiên cứu Tôi xin chân thành cảm ơn TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ TÓM TẮT Việc tận dụng vỏ hạt điều ép lấy dầu để sản xuất than hoạt tính đem lại hiệu kinh tế mà giải vấn đề lao động, giảm ô nhiễm môi trường, tăng giá trị điều Tuy nhiên, việc sản xuất than hoạt tính từ vỏ hạt điều chưa tập trung nghiên cứu Quá trình sản xuất than hoạt tính gồm giai đoạn than hóa hoạt hóa, trình than hóa diễn môi trường khí trơ trình hoạt hóa than thường sử dụng tác nhân KOH CO2; nhiên chất lượng than chưa tốt Trong nghiên cứu này, qui trình sản xuất than hoạt tính cải tiến giai đoạn than hóa nước dùng làm tác nhân hoạt hóa 8500C Cụ thể, trình than hóa chia làm giai đoạn với tốc độ gia nhiệt khác để kiểm soát tốc độ chuyển hóa hemicellulose cellulose vỏ hạt điều, giúp giai đoạn hoạt hóa nước đạt hiệu cao Sản phẩm than hoạt tính thu từ nghiên cứu có chất lượng tốt than hoạt tính điều chế theo qui trình nghiên cứu trước đó; diện tích bề mặt riêng có giá trị 1170 m2/g tổng thể tích lỗ xốp 0.7 cm3/g Kết chứng tỏ kiểm soát hiệu tốc độ chuyển hóa hemicellose cellulose đóng vai trò quan trọng quy trình sản xuất than hoạt tính; đồng thời, sở để xây dựng quy trình sản xuất than hoạt tính quy mô công nghiệp ABSTRACT The cashew nuts shell residue after oil extraction was utilized for the production of the activated carbon in order to enhance economic benefits, gain more job opportunities as well as reduce environmental pollution However, the process of producing the activated carbon from the cashew nuts shell residue have not been seriously investigated and commercialized The process has two steps – carbonization and activation, in which the former normally occur in inert condition whereas the latter involves the use of KOH and CO2; but the quality of activated carbon is still not good enough In this paper, the process of carbonization has been improved by adapting the heating rate in order to controlling the conversion rate of cellulose and hemicellulose; and the steam was used to activate carbon at 850oC The activated carbon was obtained with better quality, e.g BET surface area of 1171 m2/g and total pore volume of 0.7 cm3/g The results show that the conversion rate of cellulose and hemicellulose in the residue have to be controlled effectively and it is the key step in the process The results from this fundamental research also provide a new concept of carbonization process for activated carbon production at an industrial scale LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIẢ LV Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu thân, xuất phát từ yêu cầu phát sinh công việc để hình thành hướng nghiên cứu Các số liệu có nguồn gốc rõ ràng tuân thủ theo quy định Kết trình bày luận văn thu thập trình nghiên cứu trung thực chưa công bố trước Tp Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2015 Võ Thị Diễm Kiều MỤC LỤC NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ LỜI CẢM ƠN .2 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ .3 LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIẢ LV MỤC LỤC DANH SÁCH CÁC BẢNG 10 DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH 11 MỞ ĐẦU 14 CHƯƠNG TỔNG QUAN .16 1.1 Than hoạt tính 16 1.1.1 Khái niệm 16 1.1.2 Đặc điểm than hoạt tính .16 1.1.3 Ứng dụng than hoạt tính 17 1.2 Công nghệ sản xuất than hoạt tính 19 1.2.1 Phương pháp hoạt hóa vật lý 20 1.2.2 Phương pháp hoạt hóa hóa học 22 1.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới phương pháp điều chế than hoạt tính 23 1.2.4 Tình hình sản xuất than hoạt tính nước giới 24 1.3 Lý thuyết hấp phụ [18, 19] 26 1.3.1 Các khái niệm phân loại hấp phụ 26 1.3.1.1 Hấp phụ vật lý .26 1.3.1.2 Hấp phụ hóa học 27 1.3.2 Các dạng đường hấp phụ đẳng nhiệt 28 1.4 Vỏ hạt điều tình hình nghiên cứu điều chế than hoạt tính 34 1.4.1 Vỏ hạt điều .34 1.4.2 Tình hình nghiên cứu điều chế than hoạt tính từ vỏ hạt điều 36 1.4.2.1 Tình hình nghiên cứu nước 36 1.4.2.2 Tình hình nghiên cứu nước 36 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM 38 2.1 Đối tượng nghiên cứu .38 2.2 Mục tiêu nghiên cứu 38 2.3 Hóa chất, dụng cụ thiết bị phục vụ nghiên cứu .38 2.3.1 Hóa chất 38 2.3.2 Dụng cụ .39 2.3.3 Thiết bị 40 2.4 Phương pháp nghiên cứu 40 2.4.1 Phương pháp điều chế than hoạt tính 40 2.4.2 Cơ sở lý thuyết trình nhiệt phân 43 2.4.3 Nghiên cứu cải tiến giai đoạn than hóa quy trình điều chế than hoạt tính 45 2.5 Các phương pháp xác định cách tiến hành 47 2.5.1 Xác định hàm lượng chất dễ bay hơi, hàm lượng cacbon, hàm lượng tro 47 2.5.2 Xác định hiệu suất trình than hóa hoạt hóa 48 2.5.3 Xác định số Iot 48 2.5.4 Xác định số Methylen blue 50 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 53 3.1 Quá trình than hóa quy trình sản xuất than hoạt tính trước 53 3.2 Quá trình cải tiến giai đoạn than hóa 53 3.2.1 Giai đoạn 53 3.2.2 Giai đoạn 57 3.2.2.1 Ảnh hưởng nhiệt độ T2 57 3.2.2.2 Ảnh hưởng tốc độ gia nhiệt .63 3.3 Quá trình hoạt hóa 68 3.3.1 Đối với mẫu BBC 68 3.3.2 Đối với mẫu CC6 73 3.3.3 Đối với mẫu CC3 78 3.3.4 So sánh đánh giá mẫu hoạt hóa 82 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 89 4.1 Kết luận 89 4.1.1 Quy trình sản xuất than hoạt tính dựa vào phương pháp hoạt hóa nước trước 89 4.1.2 Quy trình sản xuất than hoạt tính cải tiến giai đoạn than hóa .89 4.2 Kiến nghị 90 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ .92 84 hóa 90 phút (902 m2/g) Điều khẳng định việc cải tiến thời gian tốc độ nung giai đoạn than hóa trước mang lại hiệu tích cực giai đoạn hoạt hóa; cải thiện chất lượng than hoạt tính mà giúp giảm chi phí trình thông qua việc giảm thời gian hoạt hóa Iodine value (mg/g) Methylen Blue (mg/g) 240 Iodine value (mg/g) 1200 200 1000 160 800 120 600 80 400 Methylen Blue (mg/g) 1400 40 200 0 BCC-AC3 CC6-AC3 CC3-AC3 AC Hình 3.21 So sánh khả hấp phụ mẫu thời gian hoạt hóa 90 phút Kết cho thấy, hai qui trình, thời gian hoạt hóa tăng (từ 30 đến 90 phút) tổng thể tích lỗ xốp, số Iot số methylen blue tăng; hiệu suất trình lại giảm mạnh Ở 90 phút số Iot số methylen blue than đạt giá trị 1149,8 mg/g 225,7 mg/g mẫu CC6); mẫu BCC giá trị 1000,8 mg/g, 168,5 mg/g; mẫu CC3-AC3 1027.7 mg/g 184.5 mg/g Điều dễ dàng nhận thấy, thời gian hoạt hóa từ 30 phút lên 90 phút lỗ xốp có kích 85 thước bé bề mặt than bị bào mòn (cụ thể phần thể tích lỗ xốp có kích thước micro giảm từ 76% xuống 51% mẫu CC6) ; lỗ xốp bé gần kề kết hợp với thành lỗ xốp lớn phần thể tích lỗ xốp có kích thước meso tăng 23% lên 48% , điều dẫn đến việc tăng khả hấp phụ than hoạt tính; nhiên, tiếp tục tăng thời gian hoạt hóa mạch carbon bị nhiệt phân thành tro làm bít lỗ xốp dẫn đến giảm khả hấp phụ than hoạt tính, tượng đề cập đến số nghiên cứu trước [42-45] Tóm lại, thời gian hoạt hóa tăng, chất lượng than cải thiện; nhiên cần cân nhắc đến yếu tố kinh tế thời gian hoạt hóa cao chi phí sản xuất lớn hiệu suất trình lại giảm mạnh Phân tích SEM đánh giá ảnh hưởng giai đoạn than hóa tới giai đoạn hoạt hóa quy trình điều chế than hoạt tính Để khảo sát đặc tính bề mặt than sau nung hoạt hóa tiến hành chụp ảnh kính hiển vi điện tử quét (SEM), gồm hai mẫu, mẫu sản phẩm than hóa CC6 mẫu than CC6 hoạt hóa với nước 850oC thời gian 60 phút Kết trình bày hình 3.22 3.23 86 (a) (b) Hình 3.22 Ảnh SEM than sau than hóa 4500C: a Độ phóng đại 250; b độ phóng đại 1000 87 (a) (b) Hình 3.23 Ảnh SEM mẫu than hoạt tính a Độ phóng đại 250; b độ phóng đại 1000 88 Đầu tiên, bề mặt sản phẩm than hóa có lỗ xốp nhỏ độ phóng đại 250 bề mặt sản phẩm than hóa phóng đại lên tới 1000 bề mặt than có lỗ xốp mao quản chưa ăn sâu vào cấu trúc than (hình 3.22) Nhưng sản phẩm than hóa đem hoạt hóa độ phóng đại khác (hình 3.23) thấy bề mặt than sau hoạt hóa xốp so với bề mặt than hóa Hơn nữa, bề mặt than hoạt tính xù xì sản phẩm than hóa, lỗ mao quản hình thành nhiều sâu sau hoạt hóa Than sau hoạt hóa có cấu trúc mao quản phân bố tương đối đồng so với than hóa, độ bền học than sau hoạt hóa tốt than hóa Như sơ đánh giá khả hấp phụ than sau hoạt hóa tốt sau với sản phẩm than hóa 89 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận 4.1.1 Quy trình sản xuất than hoạt tính dựa vào phương pháp hoạt hóa nước trước Ở Việt Nam giới, than hoạt tính chủ yếu sản xuất từ tre, vỏ dừa, gáo dừa, than bùn, vỏ trấu Đề tài nghiên cứu sản xuất than hoạt tính từ nguyên liệu vỏ hạt điều sau ép lấy dầu Kết thu sản phẩm than hoạt tính dựa vào phương pháp hoạt hóa nước trước có kết tốt so với nguyên vật liệu khác phương pháp hoạt hóa khác Các kết cụ thể đạt sau: • Quy trình sản xuất than hoạt tính gồm giai đoạn: than hóa hoạt hóa - Giai đoạn than hóa: nguyên liệu gia nhiệt đến 4500C, giữ nhiệt độ 1h thu sản phẩm than hóa - Giai đoạn hoạt hóa: sản phẩm than hóa đem hoạt hóa 8500C thời gian hoạt hóa khác nhau, thu than hoạt tính • Cùng nguyên liệu vỏ hạt điều khác phương pháp hoạt hóa, diện tích bề mặt BET than hoạt tính hoạt hóa nước cao 100 m2/g so với than hoạt tính hoạt hóa CO2 [27] 4.1.2 Quy trình sản xuất than hoạt tính cải tiến giai đoạn than hóa Qui trình sản xuất than hoạt tính nghiên cứu để cải tiến giai đoạn than hóa tốc độ gia nhiệt yếu tối quan trọng để kiểm soát tốc độ chuyển hóa hemicellulose cellulose vỏ hạt điều Kết thu sản phẩm than hoạt tính có chất lượng tốt so với sản phẩm than hoạt tính điều chế theo qui trình nghiên cứu trước Các kết cụ thể mà nghiên cứu đạt sau: 90 • Kiểm soát tốt trình phân hủy hemicellulose celluolose trình than hóa với qui trình gia nhiệt gồm giai đoạn: - Giai đoạn 1: Từ nhiệt độ phòng đến 2000C với tốc độ gia nhiệt 100C/phút - Giai đoạn 2: Từ 2000C đến 3400C với tốc độ gia nhiệt 10C/phút - Giai đoạn 3: Từ 3400C đến 4500C với tốc độ gia nhiệt từ 100C/phút trở lên • Than hoạt tính thu có diện tích bề mặt riêng 1171m2/g, thể tích lỗ xốp gần 0.7 cm3/g với thời gian hoạt hóa 90 phút 8500C; • Để giảm chi phí sản xuất, tiến hành hoạt hóa thời gian 60 phút với chất lượng than thu tốt sản phẩm hoạt hóa thời gian 90 phút theo qui trình truyền thống trước • Than thu có khả hấp thụ tốt hợp chất hữu vô cơ, cụ thể số Iot số MB 1150 mg/g 226 mg/g 4.2 Kiến nghị Sau số kiến nghị: • Kết thí nghiệm cho thấy việc giảm tốc độ gia nhiệt giúp cho việc cải thiện chất lượng sản phẩm trình than hóa • Tuy nhiên, cần lưu ý cân đối việc giảm tốc độ gia nhiệt thời gian than hóa tăng lên đáng kể • Thực tế sản xuất, sau kết thúc giai đoạn giảm tốc độ gia nhiệt (3400C), để giảm thời gian than hóa, tốc độ gia nhiệt tăng cao 100C/phút (ví dụ 200C/phút 300C/phút tùy thuộc vào hệ thống lò nung) 91 • Ngoài ra, sản phẩm trình than hóa tốt, xem xét việc giảm thời gian nhiệt độ hoạt hóa cho trình hoạt hóa để giảm chi phí sản xuất • Than hoạt tính thu nên dùng để xử lý nước uống dược phẩm Tuy nhiên, sản phẩm cần phải đánh giá thêm số tiêu dược phẩm • Trong trình nhiệt phân việc thu sản phẩm rắn ta thu sản phẩm lỏng khí Do tận thu hết sản phẩm lợi nhuận kinh tế tăng lên 92 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ Võ Thị Diễm Kiều, Mã Thái Hòa, Lý Cẩm Hùng, “Nghiên cứu cải tiến trình than hóa quy trình điều chế than hoạt tính từ vỏ hạt điều”, tạp chí khoa học trường đại học Cần Thơ KONG Yan, YAO Chang-bin, ZENG Ming, CHU Mo, Vo Thi Diem Kieu, XU Guang-wen, “Coproduction of Activated Carbon and Silica from Rice Husk”, The Chinese Journal of Process Engineering, Vol.15, 2015 93 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Thị Diễm My, "Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ vỏ sắn," trường đại học sư phạm Hà Nội, Luận văn tốt nghiệp đại học, 2012 [2] Trịnh Xuân Đại, "Nghiên cứu biến tính than hoạt tính làm vật liệu xử lý kim loại nước amoni," trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên Hồ Chí Minh, Luận văn tốt nghiệp cao học, 2010 [3] H Marsh F.R Reinoso, Activated Carbon UK: Elsevier, 2006 [4] M Goyal, R.C Bansal, Activated carbon adsorption UK: Taylor&Francis group, 2005 [5] Than hoạt tính Internet: http://www.xulynuocthaicongnghiep.net/than-hoattinh [6] Trịnh Văn Dũng, Cao Thị Nhung, Bùi Xuân Hòa, Phạm Thì Bình, Nguyễn Thị Diễm Phúc, "Công nghệ sản xuất than hoạt tính từ trấu," Hội Nghị Khoa Học & Công Nghệ lần 9, 2011 [7] W Sh Jung, L.T Horng, "Characteristics of microporous/mesoporous carbons prepared from rice husk under base- and acid-treated conditions," Journal of Hazardous Materials, vol 171, pp 693–703, 2009 [8] A.H Basta et al, "2-Steps KOH activation of rice straw: An efficient method for preparing high-performance activated carbons," Bioresource Technology, vol 100, pp 3941–39, 2009 94 [9] W Man et al, "Preparation and characteristics of medicinal activated carbon powders by CO2 activation of peanut shells," Powder Technology , vol 247, pp 188–196, 2013 [10] A Kwaghger J.S Ibrahim, "Optimization of Conditions for the Preparation of Activated Carbon from Mango Nuts using HCl," American Journal of Engineering Research, pp 74-85 , 2013 [11] S Hirunpraditkoon et al, "Adsorption Capacities of Activated Carbons Prepared from Bamboo by KOH Activation," World Academy of Science, Engineering and Technology, vol 5, pp 647-6515, 2011 [12] S.P Singha, M K N Yenkie, P K Chayande, "Characterization of Activated Carbon Prepared from Almond Shells for Scavenging Phenolic Pollutants," Chemical Science Transactions, vol 2(3), pp 835-840, 2013 [13] T Suravattanasakul, S Damronglerd, T Vitidsant, "Production of Activated Carbon from Palm-oil Shell by Pyrolysis and Steam Activation in a Fixed Bed Reactor," Science Asia, pp 211-222, 1999 [14] R Zakaria, M.K Lam, "Production of activated carbon from sawdust using fluidized bed reaction," International Conference on Environmen, 2008 [15] Y.J Zhang et al, "Effects of steam activation on the pore structure and surfacechemistry of activated carbon derived from bamboo waste," Applied Surface Science, pp 279–286, 2014 [16] M Valix et al, "Preparation of activated carbon using low temper ature carbonisation and physical activation of high ash raw bagasse for acid dye 95 adsorption," Chemosphere , vol 56, pp 493–501, 2004 [17] M.P Srinivasan , Yaming Nia, Zhonghua Hu, "Novel activation process for preparing highly microporous and mesoporous activated carbons," Carbon , vol 39, pp 877–886, 2001 [18] Nguyễn Trần Huyền Anh, "Nghiên cứu khả xử lý nước thải dệt nhuộm than hoạt tính," trường Đại học bách khoa Hcm, luận văn tốt nghiệp đại học 2008 [19] Mai Hữu Khiêm, Hóa keo Hồ Chí Minh: NXB Đại học quốc gia Tp [20] M Yuliana et al, "Defatted cashew nut shell starch as renewable polymeric material: Isolation and characterization," Carbohydrate Polymers, vol 87, pp 2576– 2581, 2012 [21] M Yuliana et al, "Isolation and characterization of protein isolated from defatted cashew nut shell: Influence of pH and NaCl on solubility and functional properties," Food science and Technology, vol 55, pp 621-626, 2014 [22] Xuất hạt điều http://www.tintucnongnghiep.com/2015/10/nam-2015xuat-khau-hat-ieu-at-25-ty-usd.html [23] Quy trình xuất hạt điều http://luanvan.co/luan-van/tim-hieu-quy-trinhsan-xuat-hat-dieu-2649/ [24] trường đại học Bà rịa – Vũng tàu, Đồ án tốt nghiệp [25] S Tangjuank et al, "Adsorption of Lead(II) and Cadmium(II) ions from 96 aqueous solutions by adsorption on activated carbon prepared from cashew nut shells," Engineering and Technology, vol 3, 2009 [26] S.P Kumar et al, "Removal of methylene blue dye from aqueous solution by activated carbon prepared from cashew nut shell as a new low-cost adsorbent," Korean Journal of Chemical Engineering, pp 149-155, 2011 [27] S.H Jung et al, "Production and characterization of microporous activated carbons and metallurgical bio-coke from waste shell biomass," Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 2014 [28] X Han et al, "Optimization of preparation conditions of activated carbon from the residue of desilicated rice husk using response surface methodology," Korean Jounal of Chemical Engineering, pp 1-8, 2014 [29] V.N Sych et al, "Porous structure and surface chemistry of phosphoric acid activated carbon from corncob," Applied Surface Science, pp 75-82, 2012 [30] H Yang et al, "Characteristics of hemicellulose, cellulose and lignin pyrolysis," Fuel, vol 86, pp 1781-1788, 2007 [31] I Naruse, A Gani, "Effect of cellulose and lignin content on pyrolysis and combustion characteristics for several types of biomass," Renewable Energy, vol 32, pp 649–661, 2007 [32] W Yang, W Blasiak, J.A Tsamba, "Pyrolysis characteristics and global kinetics of coconut and cashew nut shells," Fuel Processing Technology, vol 87, pp 523–530, 2006 [33] W.G Chan, M.R Hajaligol, T.E McGrath, "Low temperature mechanism for 97 the formation of polycyclic aromatic hydrocarbons from the pyrolysis of cellulose," Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, vol 66, pp 51-70, 2013 [34] I Pastorova et al, "Cellulose char structure: a combined analytical Py-GC–MS, FTIR, and NMR study," Carbohydrate Research, vol 262, 1994 [35] G Camino, W Tumiatti J Scheirs, "Overview of water evolution during the thermal degradation of cellulose," European Polymer Jounal, vol 37, pp 933942, 2001 [36] J.L Banyasz, "Gas evolution and the mechanism of cellulose pyrolysis," Fuel, vol 80, pp 1757-1763, 2001 [37] L Blin F.X Collard, "A review on pyrolysis of biomass constituents: Mechanisms and composition of the products obtained from the conversion of cellulose, hemicelluloses and lignin," Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol 38, pp 594–608, 2014 [38] P.I Neel and T.K Varadarajan B Viswanathan, "Methods of Activation and Specific Applications of Carbon Materials," National center for catalysis research department of chemistry Idian institute of technology madras, 2009 [39] S Wu Y Peng, "The structural and thermal characteristics of wheat straw hemicellulose," Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, vol 88, pp 134139, 2010 [40] A Kowalczyk M Ihnatowicz, "Carbonization of extract from gas-flame coal: Effects of heating conditions and final temperature on yields and 98 properties of products," Fuel, vol 66, pp 692-696, 1987 [41] E.C Martin et al, "The effect of carbonization heating rate on charcoal and active yields," Applied Biochemistry and Biotechnology, vol 28, pp 21-32, 1991 [42] J Yang et al, "Upgrading Ash-Rich Activated Carbon from Distilled Spirit Lees," Industrial & Engineering Chemistry Research, vol 51, pp 6037-6043, 2012 [43] C Bouchelta et al, "Preparation and characterization of activated carbon from date stones by physical activation with steam," Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, vol 82, pp 70-77, 2008 [44] J Nabais et al, "Production of activated carbons from coffee endocarp by CO2 and steam activation," Fuel processing technology, vol 89, pp 262-268, 2008 [45] P Hadi et al, "A critical review on preparation, characterization and utilization of sludge-derived activated carbons for wastewater treatment," Chemical Engineering Journal, vol 260, pp 895-906, 2015 [46] Y Chen et al, "Application studies of activated carbon derived from rice husks produced by chemical-thermal process— A review," Advances in Colloid and Interface Science, vol 163, pp 39-52, 2011 [...]... sản xuất than hoạt tính từ vỏ hạt điều chưa được nghiên cứu sâu và chất lượng không cao Điều này làm tăng chi phí sản xuất và chất lượng than không có tính kinh tế cao Mục đích Nghiên cứu cải tiến quá trình than hóa trong quy trình điều chế than hoạt tính từ vỏ hạt điều nhằm mục đích tận dụng nguồn nguyên liệu rẻ tiền, dễ tìm và bảo vệ môi trường Đồng thời nâng cao giá trị kinh tế của vỏ hạt điều là... phạm vi nghiên cứu - Quy mô phòng thí nghiệm - Phòng thí nghiệm (State Key Laboratory of Multi-Phase Complex Systems) của giáo sư Guangwen Xu, Viện Kỹ thuật ứng dụng, Viện Hàn Lâm Trung Quốc Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 15 Ý nghĩa khoa học: Tiếp nối các nghiên cứu về điều chế than hoạt tính với việc cải tiến quá trình than hóa trong quy trình điều chế than hoạt tính để tạo than hoạt tính chất... và tác nhân hoạt hóa Trong đó, những nhóm chức chức oxy là những nhóm quan trọng nhất vì chúng làm ảnh hưởng tới đặc tính bề mặt than hoạt tính, cụ thể tính hút ẩm, tính phân cực, tính axit, tính chất hóa lý [3, 4] 1.1.3 Ứng dụng của than hoạt tính Than hoạt tính ngoài khả năng hấp phụ tốt thì than hoạt tính còn có các ưu điểm như: không độc hại, giá thành rẻ, sản xuất Vì vậy than hoạt tính được sử... than hoạt tính chất lượng cao từ vỏ hạt điều Ý nghĩa thực tiễn: Tạo than hoạt tính chất lượng cao có thể áp dụng vào quy mô nhà máy ứng dụng trong dược phẩm, lọc nước,… đem lại hiệu quả kinh tế cao và tăng tính cạnh tranh Đồng thời nghiên cứu này giải quy t vấn đề ô nhiễm môi trường từ nguyên liệu vỏ hạt điều 16 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Than hoạt tính 1.1.1 Khái niệm Than hoạt tính là một vật liệu dạng... phẩm than hóa 62 Bảng 3.4 Ảnh hưởng tốc độ gia nhiệt R (0C/phút) đến các tính chất của sản phẩm than hóa 64 Bảng 3.5 Ảnh hưởng của thời gian hoạt hóa đến các tính chất của than hoạt tính BCC-AC 69 Bảng 3.6 Ảnh hưởng của thời gian hoạt hóa đến các tính chất của than hoạt tính CC6-AC 74 Bảng 3.7 Ảnh hưởng của thời gian hoạt hóa đến các tính chất của than hoạt tính. .. xuất than hoạt tính gồm hai quá trình là than hóa và hoạt hóa Than hoá là giai đoạn chuyển hoá nguyên liệu về dạng than, làm tăng hàm lượng cacbon và tạo bề mặt xốp ban đầu Giai đoạn hoạt hoá giúp phát triển lỗ xốp, tăng diện tích bề mặt của than [1] Quá trình than hóa Thông thường, quá trình than hóa được thực hiện ở nhiệt độ cao trong môi trường không có oxy Vì sự có mặt của oxi sẽ đốt cháy than. .. tích bề mặt than hoạt tính thu được cao • Nhược điểm - Gây ăn mòn thiết bị - Gây ô nhiễm môi trường - Tăng chi phí sản xuất 1.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới phương pháp điều chế than hoạt tính • Tác nhân hoạt hóa gồm tác nhân hoạt hóa vật lý (H2O, CO2) và tác nhân hoạt hóa hóa học (NaOH, HCl) • Nồng độ tác nhân hoạt hóa ảnh hưởng tới tính chất của than hoạt tính Nếu nồng độ tác nhân hoạt hóa thấp thì... tác nhân hoạt hóa tạo độ xốp cho than bằng một hệ thống lỗ có kích thước khác nhau, ngoài ra còn tạo các tâm hoạt động trên bề mặt Có hai phương pháp hoạt hóa cơ bản là hoạt hóa vật lý và hoạt hóa hóa học Mục đích của giai đoạn hoạt hóa là phát triển mạnh bề mặt riêng của than thu được sau giai đoạn than hóa 1.2.1 Phương pháp hoạt hóa vật lý Hoạt hóa vật lý luôn đi kèm với giai đoạn than hóa, ở nhiệt... than hoạt tính có cấu trúc lỗ xốp phát triển Cấu trúc lỗ xốp được hình thành trong quá trình carbon hóa và phát triển trong quá trình hoạt hóa, tạo thành các lỗ trống trong mạng tinh thể than hoạt tính Đồng thời quá trình hoạt hóa làm tăng thể tích và kích thước lỗ xốp Cấu trúc xốp của than được thể hiện thông qua các thông số: diện tích bề mặt (Sr), thể tích lỗ mao quản Các thông số này còn được tính. .. Vỏ hạt điều và tình hình nghiên cứu điều chế than hoạt tính 1.4.1 Vỏ hạt điều Cây điều (còn được gọi là Anacardium occidentale L) là cây bản địa của Brazil và phát triển tốt ở một số nước nhiệt đới ở châu Á và châu Phi, như Việt Nam, Sri Lanka, Mozambique, Malaysia, Ấn Độ và Indonesia [20] Trong đó, nhân hạt điều được sản xuất với hơn 3.5 triệu tấn [21] Còn vỏ hạt điều (chiếm 50% trong khối lượng hạt ... thuật hóa học Mã số: 60520301 I TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu cải tiến trình than hóa quy trình điều chế than hoạt tính từ vỏ hạt điều NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Nghiên cứu cải tiến trình than hóa quy trình điều. .. nối nghiên cứu điều chế than hoạt tính với việc cải tiến trình than hóa quy trình điều chế than hoạt tính để tạo than hoạt tính chất lượng cao từ vỏ hạt điều Ý nghĩa thực tiễn: Tạo than hoạt tính. .. chưa nghiên cứu sâu chất lượng không cao Điều làm tăng chi phí sản xuất chất lượng than tính kinh tế cao Mục đích Nghiên cứu cải tiến trình than hóa quy trình điều chế than hoạt tính từ vỏ hạt điều