Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ vỏ sắn và ứng dụng làm vật liệu hấp phụ một số hợp chất hữu cơ

Header Page of 126 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRẦN VĂN HÙNG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO THAN HOẠT TÍNH TỪ VỎ SẮN VÀ ỨNG DỤNG LÀM VẬT LIỆU HẤP PHỤ MỘT SỐ HỢP CHẤT HỮU CƠ Chuyên ngành : Hóa hữu : 60 44 27 Mã số TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Đà Nẵng – Năm 2011 Footer Page of 126 Header Page of 126 Công trình ñược hoàn thành ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS LÊ TỰ HẢI Phản biện 1: GS TS Đào Hùng Cường Phản biện 2:TS Trịnh Đình Chính Luận văn ñược bảo vệ Hội ñồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ khoa học họp Đại học Đà Nẵng vào ngày 30 31 tháng 12 năm 2011 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Thông tin – Học liệu, Đại học Đà Nẵng - Thư viện trường Đại học Sư Phạm, Đại học Đà Nẵng Footer Page of 126 Header Page of 126 MỞ ĐẦU Lý chọn ñề tài Việc tìm kiếm vật liệu hấp phụ có dung lượng hấp phụ lớn, tính chọn lọc cao, khả tái chế tốt có giá thành thấp ñã ñang thu hút nhiều quan tâm nghiên cứu nhà khoa học Các vật liệu hấp phụ có nhiều ứng dụng Trong lĩnh vực xử lý môi trường, chất hấp phụ thường ñược sử dụng như: THT, nhựa tổng hợp có khả trao ñổi ion, chất hấp phụ tự nhiên (ñất sét, silicagen, vật liệu xenlulozơ…) Trong ñó, THT ñược xem có hiệu ñã ñược sử dụng rộng rãi Tuy nhiên, THT thương mại có giá thành tương ñối cao nên việc ứng dụng vào thực tế bị hạn chế mặt kinh tế Vì vậy, cần phải tìm quy trình ñiều chế THT từ nguồn nguyên liệu rẻ tiền, sẵn có ñể thay Các nguồn nguyên liệu bao gồm sản phẩm thải sản phẩm phụ sản xuất công nông nghiệp như: vỏ trấu [1], [3], [26]; vỏ hạt cà phê [16], [24]; xơ dừa [6], [25]; mùn cưa [19], [20]; bụi [5]; vỏ hạt dầu cọ [9], [11], [12]; tre [10]; lõi ngô [13], [21]; vỏ xoài [27]… Theo nghiên cứu Y.Sudryanto [34], vỏ sắn có hàm lượng cacbon cao (59,1 %) hàm lượng tro thấp (0,3 %) Những nguyên liệu thích hợp cho ñiều chế THT Nếu tận dụng ñược sản phẩm thải góp phần vào bảo vệ môi trường Xuất phát từ thực tế ñó chọn ñề tài luận văn Thạc sĩ là: “Nghiên cứu chế tạo THT từ vỏ sắn ứng dụng làm vật liệu hấp phụ số hợp chất hữu cơ” Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu tổng hợp than hoạt tính từ vỏ sắn ứng dụng làm vật liệu hấp phụ số hợp chất hữu Phạm vi nghiên cứu Vỏ sắn: Lấy từ nguồn thải nhà máy tinh bột sắn Quảng Nam Nội dung phương pháp nghiên cứu Footer Page of 126 Header Page of 126 Điều chế than hoạt tính từ vỏ sắn Đánh giá ảnh hưởng nhiệt ñộ thời gian nung ñến hiệu suất tạo than khả hấp phụ THT thu ñược Khảo sát ñặc tính vật lý THT ñiều chế Ứng dụng THT ñiều chế làm vật liệu hấp phụ số hợp chất hữu So sánh khả hấp phụ THT ñiều chế THT TM Ý nghĩa khoa học thực tiễn ñề tài Điều chế ñược THT từ nguồn thải nhà máy tinh bột sắn ñể ứng dụng làm vật liệu hấp phụ số hợp chất hữu có khả gây ô nhiễm môi trường Ngoài phần mở ñầu, kết luận tài liệu tham khảo luận văn gồm có chương sau: Chương Tổng quan tài liệu Chương Nguyên liệu phương pháp nghiên cứu Chương Kết thảo luận Footer Page of 126 Header Page of 126 CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Giới thiệu THT 1.1.1 Giới thiệu chung 1.1.2 Khả ứng dụng THT thực tế 1.1.3 Tình hình nghiên cứu ñiều chế THT 1.1.4 Phương pháp chung ñể ñiều chế THT Nguyên liệu Phơi, sấy Hoạt hoá hoá học Hoạt hoá vật lý Trộn chất hoạt hoá Than hoá Than hoá, hoạt hoá Than,hoạt hoá Hoạt hoá Rửa Sấy Nghiền THT Hình 1.2 Quy trình ñiều chế THT dạng bột Footer Page of 126 Header Page of 126 1.1.5 Các thông số ñánh giá THT 1.1.6 Các yếu tố ảnh hưởng ñến cấu trúc than 1.1.7 Một số quy trình ñiếu chế THT (dạng bột) sử dụng nguyên liệu phụ phẩm phế phẩm từ ngành công nông nghiệp 1.2 Tổng quan sắn nguồn thải 1.2.1 Giới thiệu sắn 1.2.2 Nguồn thải tình hình xử lý từ nhà máy chế biến tinh bột săn 1.3 Hấp phụ 1.3.1 Khái niệm phân loại hấp phụ 1.3.2 Các dạng ñường hấp phụ ñẳng nhiệt 1.3.3 Đặc tính trình hấp phụ 1.3.4 Các yếu tố ảnh hưởng ñến khả hấp phụ vật liệu hấp phụ Footer Page of 126 Header Page of 126 CHƯƠNG NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Nguyên liệu 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Phương pháp hiển vi ñiện tử truyền qua (SEM) 2.2.2 Phương pháp ñẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ nitơ 77K 2.2.3 Phương pháp UV – VIS 2.3 Thực nghiệm 2.3.1 Hóa chất 2.3.2 Điều chế THT 2.3.3 Đánh giá hiệu suất tạo than 2.3.4 Khảo sát khả hấp phụ THT 2.3.5 Xây dựng ñường ñẳng nhiệt hấp phụ 2.3.6 Khảo sát lượng hấp phụ thời gian ñạt cân 2.3.7 Khảo sát ảnh hưởng pH 2.3.8 Đánh giá khả hấp phụ THT ñiều chế so với THT TM Footer Page of 126 Header Page of 126 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Điều chế THT 3.1.1 Ảnh hưởng nhiệt ñộ thời gian nung ñến hiệu suất tạo than Tiến hành ñiều chế nhiều mẫu THT khác theo chương trình nhiệt ñộ - thời gian khảo sát (5000 – 8000C; h – h) Kết việc khảo sát theo hiệu suất tạo than ñược trình bày bảng 3.1 Bảng 3.1 Hiệu suất tạo than Thời gian (h) 1,0 1,5 2,0 500 34,6 31,1 29,1 600 30,3 28,3 26,0 700 26,3 20,9 16,0 800 16,9 13,7 11,1 Nhiệt ñộ (0C) Hiệu suất tạo than (%) Dựa vào kết khảo sát ñồ thị hình 3.1 ta thấy hiệu suất tạo than phụ thuộc mạnh vào nhiệt ñộ thời gian nung, tăng nhiệt ñộ thời gian nung hiệu suất ñều giảm So với thời gian nung hiệu suất tạo than phụ thuộc vào nhiệt ñộ nung nhiều (khi tiến hành nung mẫu 9000C 1h lượng than thu ñược gần 0) Kết cho thấy trình than hóa tro hoá xảy mạnh tăng thời gian nhiệt ñộ nung 40 H% 30 20 10 400 500 1,0 h 1,5 h 2,0 h 600 700 800 Hình 3.1 Hiệu suất tạo than Footer Page of 126 900 Nhiệt ñộ Header Page of 126 3.1.2 Ảnh hưởng nhiệt ñộ thời gian nung ñến khả hấp phụ Khả hấp phụ THT hiệu suất tạo than hai thông số quan trọng trình ñiều chế than Để ñánh giá ảnh hưởng nhiệt ñộ, thời gian nung lên khả hấp phụ THT môi trường nước, chọn khảo sát khả hấp phụ THT lên cấu tử phenol metylen xanh (MB) Việc lựa chọn hai cấu tử khảo sát lý do: Một ñặc trưng quan trọng ảnh hưởng ñến khả hấp phụ THT phát triển hệ mao quản bề mặt than THT có khả hấp phụ tốt, hiệu cấu tử có kích thước biểu kiến nhỏ kích thước mao quản Phenol có kích thước phân tử trung bình nên khó bị hấp phụ vào vi mao quản mà bị hấp phụ vào mao quản có kích thước trung bình lớn Còn MB có kích thước lớn, khó bị hấp phụ vào mao quản có kích thước nhỏ trung bình mà có khả bị hấp phụ vào mao quản có kích thước lớn Vì khả hấp phụ THT lên MB ñặc trưng cho phát triển hệ mao quản có kích thước lớn, khả hấp phụ THT lên phenol ñặc trưng cho phát triển hệ mao quản có kích thước trung bình Kết khảo sát khả hấp phụ THT Để khảo sát chất lượng THT thu ñược, tiến hành thí nghiệm khảo sát khả hấp phụ với phenol MB Chọn nồng ñộ phenol 500 mg/l, nồng ñộ MB 500 mg/l, khối lượng THT 0,2 g, pH = Kết khảo sát ñược trình bày bảng 3.2 3.3 Nhận xét Khả hấp phụ than ñiều chế phụ thuộc mạnh vào nhiệt ñộ thời gian nung Đặc biệt khả hấp phụ than phụ thuộc lớn vào nhiệt ñộ nung phụ thuộc yếu vào thời gian nung Thời gian nung dài nhiệt ñộ nung cao khả hấp phụ than thu ñược tăng, ñồng thời hiệu suất tạo than giảm (bảng 3.1) Chúng Footer Page of 126 Header Page 10 of 126 Bảng 3.2 Khả hấp phụ phenol THT Thời gian (h) 1,0 1,5 2,0 500 65,8 71,9 79,7 Độ hấp 600 68,7 78,9 81,6 phụ tương 700 74,4 82,1 83,6 ñối 800 78,1 84,1 88,5 (A %) Nhiệt ñộ (0C) 90 A% 1,0 h 1,5 h 2,0 h 80 70 60 400 500 600 700 Nhiệt ñộ 800 900 Hình 3.2 Khả hấp phụ phenol THT Bảng 3.3 Khả hấp phụ MB THT Thời gian (h) 1,0 1,5 2,0 500 57,9 64,4 70,1 600 66,5 72,5 75,9 700 73,6 79,1 80,3 800 78,6 82,3 84,2 Nhiệt ñộ (0C) Footer Page 10 of 126 Độ hấp phụ tương ñối (A %) Header Page 12 of 126 10 cứu chọn mẫu than ñiều kiện nung 8000C/2h ñể nghiên cứu ñặc tính than thu ñược sau 3.2 Khảo sát ñặc tính THT ñiều chế 3.2.1 Khảo sát tính chất vật lý THT ñiều chế Để tiến hành khảo sát ñặc tính THT ñiều chế chọn mẫu THT (M1: 5000C/2h, M2: 6000C/2h, M3: 7000C/2h, M4: 8000C/2h) ñể chụp SEM và mẫu M4 (8000C/2h) ñể ño BET Kết chụp SEM ñược trình bày tử hình 3.4 ñến 3.7 Mỗi mẫu ñược chụp nhiều ñộ phóng ñại khác Dựa vào kết chụp SEM kết khảo sát ảnh hưởng nhiệt ñộ thời gian nung ñến hiệu suất tạo than khả hấp phụ than nhận thấy có phù hợp hình ảnh cấu trúc bề mặt với chất lượng than thu ñược Ảnh chụp SEM mẫu M1 ñến mẫu M4 ñộ phóng ñại 30k 100k cho thấy tăng nhiệt ñộ nung, bề mặt than thu ñược có cấu trúc khác Cụ thể là, với mẫu M1, ñộ phóng ñại 30k, ta thấy bề mặt than xù xì, ñộ phóng ñại 100k ta nhận thấy lỗ mao quản ñược tạo thành chưa nhiều chưa ăn sâu vào cấu trúc bên Với mẫu M2 ñến M4, ñộ phóng ñại 30k, ta thấy bề mặt than trở nên xốp hơn, nhìn rõ ñược lỗ mao quản ñang giai ñoạn tạo thành có bề mặt riêng phát triển nhanh Ở ñộ phóng ñại 100k ta thấy có ñột biến từ mẫu M2 ñến M3, trình than hóa hoạt hóa xảy triệt ñể hơn, ñó than thu ñược có bề mặt riêng phát triển sâu hơn, sản phẩm thu ñược có chất lượng tốt Footer Page 12 of 126 Header Page 13 of 126 11 Hình 3.4 Ảnh chụp SEM mẫu M1 (5000C/2h) Hình 3.5 Ảnh chụp SEM mẫu M2 (6000C/2h) Hình 3.6 Ảnh chụp SEM mẫu M3 (7000C/2h) Footer Page 13 of 126 Header Page 14 of 126 12 Hình 3.7 Ảnh chụp SEM mẫu M4 (8000C/2h) Tính chất xốp cấu trúc mao quản THT ñược nghiên cứu phương pháp hấp phụ giải hấp nitrogen 77K với mẫu THT M4 (hình 3.8) Dựa vào ñồ thị ta nhận thấy hình dạng ñường cong hấp phụ - giải hấp phụ thuộc dạng loại IV theo phân loại IUPAC Như vậy, THT ñiều chế thuộc loại vật liệu hấp phụ có cấu trúc vi mao quản Hình 3.8 Đường cong hấp phụ, giải hấp phụ THT mẫu M4 Footer Page 14 of 126 Header Page 15 of 126 13 Hình 3.9 Đường cong phân bố kích thước mao quản mẫu M4 Đường phân bố kích thước mao quản mẫu M4 ñược hình 3.9 cho thấy mẫu tổng hợp ñược có ñường phân bố kích thước mao quản hẹp có cường ñộ lớn chứng tỏ hệ thống mao quản tạo thành ñồng ñều Kết phân tích mẫu ñể xác ñịnh diện tích BET hình 3.10 cho biết SBET = 430,05 m2/g, ñó SMicropore = 333,15 m2/g Với kết thu ñược ta thấy THT ñiều chế có cấu trúc xốp tương ñối tốt, ñó loại vi mao quản phát triển tốt nhiều so với mao quản trung bình lớn Kết tương thích với hình ảnh SEM ñồ thị hình 3.7 Footer Page 15 of 126 Header Page 16 of 126 14 Hình 3.10 Đồ thị xác ñịnh diện tích bề mặt BET mẫu M4 Các thông số cấu trúc THT ñiều chế ñược trình bày bảng 3.4 Footer Page 16 of 126 Header Page 17 of 126 15 Bảng 3.4 Đặc tính THT ñiều chế mẫu THT M4 Vậy thông số ñặc tinh cấu trúc THT ñiều chế là: + Diện tích bề mặt riêng: SBET = 430,05; SMicropore = 333,15 m2/g + Thể tích mao quản: VMicropore = 0,15 cm3/g 3.2.2 Xây dựng ñường ñẳng nhiệt hấp phụ Dạng ñường cong hấp phụ chế hấp phụ ñịnh, ñường ñẳng nhiệt hấp phụ mô tả thông qua nhiều dạng phương trình ñẳng nhiệt Chúng chọn khảo sát dạng ñường ñẳng nhiệt Freundlich Footer Page 17 of 126 16 Header Page 18 of 126 Langmuir Tiến hành thí nghiệm hấp phụ 50 ml dung dịch MB có nồng ñộ khác 0,2 g THT Kết khảo sát bảng 3.5 hình 3.12, 3.13 Bảng 3.5 Xây dựng ñường ñẳng nhiệt hấp phụ C0 (mg/l) 500 600 700 800 900 1000 Ccb (mg/l) 78 121,8 197,4 293,6 389,7 486 A (%) 84,4 79,7 71,8 63,3 56,7 51,4 a (mg/g) 105,5 119,5 125,6 126,6 127,6 128,5 Ta nhận thấy ñộ hấp phụ tăng tăng nồng ñộ MB, nồng ñộ MB thấp, ñộ hấp phụ tăng nhanh so với nồng ñộ MB cao 140 a (mg/g) 130 120 110 C MB (mg/l) 100 100 200 300 400 500 600 Hình 3.11 Đường ñẳng nhiệt hấp phụ MB 2.2 lg a 2.1 y = 0.0957x + 1.8625 R = 0.79 lg C 1.9 1.5 2.5 Hình 3.12 Đường ñẳng nhiệt Freundlich dạng tuyến tính Footer Page 18 of 126 17 Header Page 19 of 126 Ccb/a y = 0.0075x + 0.1166 R = 0.96 Ccb 0 100 200 300 400 500 600 Hình 3.13 Đường ñẳng nhiệt Langmuir dạng tuyến tính Khi xây dựng ñường ñẳng nhiệt hấp phụ theo Freundlich Langmuir ta thấy dạng ñường ñẳng nhiệt phù hợp với ñường ñẳng nhiệt Langmuir (R2 = 0,96) so với ñường ñẳng nhiệt Freundlich (R2 = 0,79) Theo phương trình ñẳng nhiệt hấp phụ Langmuir ta tìm ñược dung lượng hấp phụ tối ña ñối với MB 135,13 mg/g 3.3 Ứng dụng THT ñể hấp phụ số hợp chất hữu Trong nghiên cứu này, sử dụng THT ñiều chế ñể hấp phụ phenol MB Việc lựa chọn hai hợp chất hữu lý sau: Thứ nhất, phenol dẫn xuất phenol thuộc nhóm chất hữu bền vững nhóm chất gây ô nhiễm môi trường, có nước thải số ngành công nghiệp (lọc hóa dầu, sản xuất bột giấy, sản xuất hóa chất…), hợp chất làm cho nước thải có mùi, gây tác hại cho hệ sinh thái nước, sức khỏe người Một số dẫn xuất phenol có khả gây ung thư Thứ hai, MB hợp chất hữu có thành phần thuốc nhuộm, thuốc sát trùng y tế… hợp chất có màu ñậm, khó bị phân hủy vi sinh vật, ñó nước thải ngành gây ô nhiễm môi trường nước nghiêm trọng Footer Page 19 of 126 18 Header Page 20 of 126 Khảo sát thời gian hấp phụ ñạt cân 3.3.1 Sử dụng THT ñiều chế ñể khảo sát thời gian hấp phụ ñạt cân Lượng than sử dụng 0,2 g (mẫu M4), nồng ñộ phenol MB ñều 500 mg/l, pH = Sau khoảng thời gian cố ñịnh, tiến hành lọc mẫu ñể xác ñịnh nồng ñộ lại cấu tử khảo sát Kết thí nghiệm bảng 3.6 Bảng 3.6 Khảo sát thời gian hấp phụ ñạt cân phenol MB Thời gian Aphenol 55,7 88,4 88,9 AMB 30,8 51,2 65,1 (ngày) 76,8 84,3 84,7 Kết khảo sát hình 3.14 cho thấy: Đối với phenol, thời gian ngày ñầu, tốc ñộ hấp phụ diễn nhanh chóng ñạt cân ngày Còn MB thời gian ñầu, tốc ñộ hấp phụ tăng dần, ñạt cân sau ngày Do kích thước phân tử phenol nhỏ nhiều so với MB nên thời gian hấp phụ ñạt cân nhanh Đây sở ñể chọn thời gian khảo sát khả hấp phụ phenol MB 100 80 60 40 20 A% MB Phenol Thời gian (ngày) Hình 3.14 Khảo sát thời gian hấp phụ ñạt cân 3.3.2 Ảnh hưởng pH lên khả hấp phụ than pH thông số ảnh hưởng mạnh ñến khả hấp phụ THT môi trường nước Trong nghiên cứu ñể Footer Page 20 of 126 19 Header Page 21 of 126 ñánh giá ảnh hưởng pH lên khả hấp phụ than ñiều chế môi trường nước, chọn khảo sát hấp phụ than ñiều chế lên dung dịch phenol MB Quá trình hấp phụ ñược tiến hành giá trị pH khác Kết khảo sát ñược cho bảng 3.7 Xây dựng mối quan hệ ñộ hấp phụ tương ñối A % pH ta thu ñược ñường cong hình 3.15 mô phụ thuộc khả hấp phụ than ñiều chế vào pH môi trường Hình 3.15 cho thấy pH ảnh hưởng lớn ñến khả hấp phụ than Khả hấp phụ phenol ñiểm pH thấp cao ñiểm pH cao Còn khả hấp phụ MB ñiểm pH thấp thấp ñiểm pH cao Nguyên nhân tượng lý giải sau: THT thường có ñiểm ñẳng ñiện rơi vào vùng pH = 5-8 Trên ñiểm ñẳng ñiện bề mặt than tích ñiện âm, mật ñộ ñiện tích âm cao pH xa pH ñiểm ñẳng ñiện Mặt khác, phenol axít yếu có pKa = 10-10 MB bazơ hữu Khả phân ly phenol tăng pH môi trường hay lượng phenol mang ñiện tích âm tăng tăng pH C6H5OH + H2O ↔ C6H5O - + H3O+ Bảng 3.7 Ảnh hưởng pH ñến khả hấp phụ than pH 1,6 2,5 3,3 4,0 5,4 6,3 8,9 A % (Phenol) 89,3 89,2 88,7 88,4 86,5 83,2 82,5 A % (MB) 81,4 82,8 83,6 84,3 85,5 86,1 86,9 100 A% Phenol MB 90 80 pH 70 Footer Page 21 of 126 10 20 Header Page 22 of 126 Hình 3.15 Ảnh hưởng pH ñến khả hấp phụ than lên Phenol Do mang ñiện tích dấu nên xảy lực ñẩy bề mặt than phân tử phenol, kết khả hấp phụ giảm tăng pH môi trường Ở vùng pH thấp chúng có hình ảnh tương tự, lúc bề mặt than mang ñiện tích âm phần nhỏ phân tử phenol bị proton hóa: C6H5OH + H3O+ ↔ C6H5OH2+ + H2O Tuy nhiên, pH thấp lực hấp phụ thiên tương tác phân tử (Van de Waals), lực chiếm ưu so với lực ñẩy tĩnh ñiện pH nhỏ, nên pH giảm khả hấp phụ tăng Dựa vào kết khảo sát, chọn khoảng pH tối ưu cho trình hấp phụ xử lý là: pH = ÷ (phenol) pH = ÷ (MB) Ảnh hưởng tỷ lệ rắn – lỏng lên khả hấp phụ than 3.3.3 Ở thí nghiệm trên, tiến hành thí nghiệm tỷ lệ rắn – lỏng mặc ñịnh 0,2 g THT 50 ml dung dịch phenol MB ñể khảo sát thời gian hấp phụ ñạt cân bằng, ảnh hưởng pH Trong thí nghiệm này, chọn ñiều kiện tối ưu thời gian hấp phụ ngày (phenol), ngày (MB) pH = (phenol), pH = (MB) Nồng ñộ phenol MB sử dụng ñể khảo sát g/l Kết thí nghiệm bảng 3.8 Bảng 3.8 Ảnh hưởng tỷ lệ rắn – lỏng Phenol MB Khối lượng THT (g) 0,1 0,2 0,3 0,4 A% 28,8 59,9 74,6 89,9 a 144,0 149,7 124,3 112,4 A% 23,1 51,3 69,7 83,5 a 115,5 128,2 116,2 104,4 Footer Page 22 of 126 21 Header Page 23 of 126 Dựa vào kết thí nghiệm ta nhận thấy cố ñịnh nồng ñộ cấu tử g/l tăng khối lượng than ñộ hấp phụ tăng theo Nếu tăng tiếp khối lượng THT lên (> 0,4 g) ñộ hấp phụ tiến ñến 100 % Tuy nhiên, theo mô ñồ thị phụ thuộc khối lượng than với dung lượng hấp phụ (a) (hình 3.16) ta nhận thấy tỷ lệ rắn – lỏng 0,2 g THT/ 50 ml dung dịch dung lượng hấp phụ lớn Khi tăng khối lượng than ñộ hấp phụ tăng, dung lượng hấp phụ lại giảm 100 A% 80 60 Phenol 40 MB 20 khối lượng THT (g) 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 a (mg/g) 160 140 Phenol MB 120 100 80 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 khối lượng THT (g) Hình 3.16 Ảnh hưởng tỷ lệ rắn – lỏng Nên chọn lượng than sử dụng cho dung lượng hấp phụ cao nhất, ñồng thời phải ñảm bảo hiệu hấp phụ Nếu chọn lượng than khả hấp phụ kém, dung dịch lọc sau hấp phụ có nồng ñộ lớn, cần Footer Page 23 of 126 22 Header Page 24 of 126 pha loãng nhiều lần ñể ño mật ñộ quang, dẫn ñến sai số nhiều Ngược lại, chọn lượng than lớn dung dịch lọc bị màu nhiều, kết ño quang không xác (giá trị mật ñộ quang phải nằm khoảng tuyến tính số liệu ño có ý nghĩa) 3.4 So sánh khả hấp phụ THT ñiều chế với THT TM Để ñánh giá trực quan khả hấp phụ than thu ñược tiến hành so sánh khả hấp phụ than ñiều chế so với THTTM Trong thí nghiệm chọn mẫu than 8000C/2h tiến hành so sánh khả hấp phụ lên dung dịch phenol metylen xanh pH = 4, khối lượng THT sử dụng 0,2 g, nồng ñộ MB phenol g/l, thời gian hấp phụ ñối với MB ngày với phenol ngày Kết thu ñược bảng 3.9 Nhận xét: Kết thu ñược cho thấy THT ñiều chế có ñộ hấp phụ tương ñối ñộ hấp phụ tuyệt ñối thấp so với THT TM Có thể THT ñiều chế có diện tích vi mao quản lớn diện tích mao quản trung bình mao quản lớn, ñó có khả hấp phụ cấu tử có kích thước phân tử nhỏ tốt hấp phụ phenol MB Hơn nửa, dung lượng hấp phụ MB THT ñiều chế 135,12 mg/g, thấp so với THT TM (tùy loại THT TM ñiều chế từ nguồn nguyên liệu khác nhau, nói chung, dung lượng hấp phụ MB THT TM lớn 200 mg/g) Bảng 3.9 So sánh khả hấp phụ THT ñiều chế THT TM Chỉ số Đơn vị THT THT TM AMB (%) 51,5 96,3 aMB (mg/g) 128,7 240,7 Aphenol (%) 60,2 93,1 aphenol (mg/g) 150,5 232,7 Footer Page 24 of 126 Header Page 25 of 126 100 23 A (%) 80 THT ñiều chế 60 THT TM 40 20 Chỉ số MB Chỉ số phenol Hình 3.17 So sánh khả hấp phụ THT ñiều chế THT TM Kết khảo sát ta nhận thấy THT ñiều chế có khả hấp phụ MB phenol thấp THT TM, nhiên, cần tính toán toán kinh tế ñể sử dụng THT ñiều chế từ nguồn nguyên liệu rẻ tiền sẵn có nhằm giải vấn nạn ô nhiễm môi trường Footer Page 25 of 126 Header Page 26 of 126 24 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ * Kết luận Từ kết nghiên cứu ñề tài, rút số kết luận sau: Trong trình ñiều chê THT, nhiệt ñộ thời gian nung ñều ảnh hưởng ñến hiệu suất tạo than, khả hấp phụ than ñặc tính THT thu ñược, nhiên nhiệt ñộ có ảnh hưởng nhiều ñến chất lượng THT THT ñiều chế ñiều kiện 8000C/2h có ñộ hấp phụ lớn (ứng với hiệu suất tạo than H = 11,1 %) THT ñiều chế thu ñược có diện tích SBET = 430,05 m2/g, ñó SMicropore = 333,15 m2/g thể tích VMicropore = 0,15 cm3/g Than hoạt tính ñiều chế từ vỏ sắn ñược sử dụng ñể làm vật liệu hấp phụ số chất hữu phenol, MB Điều kiện tối ưu cho trình hấp phụ là: + Thời gian hấp phụ: ngày (MB) ngày (phenol) + Dung lượng hấp phụ tối ña: 135,13 mg/g (MB) + pH tối ưu: pH = ÷ (phenol) pH = ÷ (MB) + Tỷ lệ rắn – lỏng: 0,2 g THT/50 ml phenol MB (1 g/l) * Kiến nghị Cần tiếp tục nghiên cứu nhằm tìm quy trình hoạt hóa thích hợp ñể phát triển ñộ xốp than thu ñược Đồng thời sử dụng chất tạo môi trường trơ khác cát Nghiên cứu khảo sát khả hấp phụ THT ñiều chế với cấu tử khác gây ô nhiễm môi trường có kích thước phân tử nhỏ phenol MB Sử dụng THT ñiều chế ñể xử lý nước thải công nghiệp (như công nghiệp dệt nhuộm, hóa chất…) ñể ñánh giá chất lượng xử lý hiệu kinh tế so với quy trình xử lý khác Footer Page 26 of 126 ... chọn ñề tài luận văn Thạc sĩ là: Nghiên cứu chế tạo THT từ vỏ sắn ứng dụng làm vật liệu hấp phụ số hợp chất hữu cơ Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu tổng hợp than hoạt tính từ vỏ sắn ứng dụng... ñộ, thời gian nung lên hiệu suất tạo than Điều ñược giải thích trình than hóa xảy lâu THT thu ñược có cấu trúc xốp hay bề mặt riêng than phát triển Quá trình than hóa chủ yếu trình ñề hyñrát hóa,... tạo than khả hấp phụ than nhận thấy có phù hợp hình ảnh cấu trúc bề mặt với chất lượng than thu ñược Ảnh chụp SEM mẫu M1 ñến mẫu M4 ñộ phóng ñại 30k 100k cho thấy tăng nhiệt ñộ nung, bề mặt than