NGHIÊN cứu CHẾ tạo THAN HOẠT TÍNH từ vỏ cà PHÊ ỨNG DỤNG để hấp PHỤ các CHẤT hữu cơ độc hại dễ BAY hơi (VOCs) TRONG KHÔNG KHÍ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI KHOA MÔI TRƯỜNG BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN NĂM HỌC 2019 – 2020 NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO THAN HOẠT TÍNH TỪ VỎ CÀ PHÊ ỨNG DỤNG ĐỂ HẤP PHỤ CÁC CHẤT HỮU CƠ ĐỘC HẠI DỄ BAY HƠI (VOCs) TRONG KHƠNG KHÍ Thuộc lĩnh vực khoa học công nghệ: KHOA HỌC KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ Hà Nội - 2020 TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI KHOA MÔI TRƯỜNG BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN NĂM HỌC 2019 – 2020 NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO THAN HOẠT TÍNH TỪ VỎ CÀ PHÊ ỨNG DỤNG ĐỂ HẤP PHỤ CÁC CHẤT HỮU CƠ ĐỘC HẠI DỄ BAY HƠI (VOCs) TRONG KHƠNG KHÍ Thuộc lĩnh vực khoa học công nghệ: KHOA HỌC KỸ THUẬT VÀ CƠNG NGHỆ Sinh viên chịu trách nhiệm thực hiện: Chu Thị Hồng Giang Nữ Dân tộc: Kinh Lớp, Khoa: ĐH7M2, Khoa Môi trường Năm thứ: 3/ Số năm đào tạo: Ngành học: Công nghệ kỹ thuật môi trường Người hướng dẫn: TS Trịnh Thị Thắm Hà Nội - 2020 TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MƠI TRƯỜNG HÀ NỘI KHOA MƠI TRƯỜNG CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Thông tin chung: - Tên đề tài: Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ vỏ cà phê ứng dụng để hấp phụ chất hữu độc hại dễ bay (VOCs) khơng khí - Sinh viên thực hiện: Chu Thị Hồng Giang Lớp ĐH7M2/Khoa Môi trường Nguyễn Thị Phương Lớp ĐH7M2/Khoa Môi trường Nguyễn Phan Quân Lớp ĐH7M2/Khoa Môi trường Nguyễn Quang Huy Lớp ĐH6BK/Biến đổi khí hậu & Phát triển bền vững - Năm thứ: Số năm đào tạo: - Người hướng dẫn: TS Trịnh Thị Thắm Mục tiêu đề tài: - Chế tạo than hoạt tính từ vỏ hạt cà phê - Ứng dụng than hoạt tính chế tạo từ vỏ cà phê để hấp thụ chất hữu độc hại dễ bay khơng khí Tính sáng tạo: - Điều chế than hoạt tính từ vỏ hạt cà phê với phương pháp hoạt hóa hóa học dùng ZnCl2 phịng thí nghiệm kỹ thuật dễ thực với chi phí thấp Ngồi ra, việc ứng dụng than hoạt tính chế tạo để loại bỏ khí VOCs mơi trường khơng khí (trong tơ) kết nghiên cứu Việt Nam có khả ứng dụng cao Kết nghiên cứu: - Đã khảo sát chế tạo than hoạt tính từ vỏ hạt cà phê với chất phụ gia khác q trình hoạt hóa hóa học (gồm FeCl 3, ZnCl2 FeCl3/ZnCl2) điều kiện nhiệt độ khác - Đã khảo sát để lựa chọn loại than hoạt tính có dung lượng hấp thụ tốt (than hoạt tính hoạt hóa sử dụng ZnCl2) - Đã xác định đặc tính than hoạt tính qua việc xác định cấu trúc than dung lượng hấp phụ cực đại - Đã sử dụng than hoạt tính chế tạo để hấp thụ VOCs số tơ Đóng góp mặt kinh tế - xã hội, giáo dục đào tạo, an ninh, quốc phòng khả áp dụng đề tài: - Vỏ hạt cà phê loại phế phẩm nơng nghiệp có trữ lượng lớn nước ta, vậy, kết nghiên cứu đề tài góp phần sử dụng hiệu phế phẩm nông nghiệp Điều vừa mang lại hiệu kinh tế vừa giảm thiểu chất thải rắn thải vào mơi trường - Bên cạnh đó, với loại than chế tạo có diện tích mặt lớn độ xốp cao, ứng dụng để hấp thụ chất hữu dễ bay phát sinh từ nội thất nhà, phương tiện giao thông vận tải, phát sinh từ sơn mỹ phẩm,… Đây nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn cao, có khả áp dụng vào thực tế nhằm bảo vệ môi trường bảo vệ sức khỏe người dân Công bố khoa học sinh viên từ kết nghiên cứu đề tài (ghi rõ tên tạp chí có) nhận xét, đánh giá sở áp dụng kết nghiên cứu (nếu có): Ngày…… tháng…….năm 2020 Sinh viên chịu trách nhiệm thực đề tài Nhận xét người hướng dẫn đóng góp khoa học sinh viên thực đề tài: - Nhóm sinh viên chủ động tìm kiếm ý tưởng thực đề tài nghiên cứu khoa học, xây dựng đề cương nghiên cứu kế hoạch nghiên cứu hướng dẫn góp ý giáo viên; - Trong q trình thực đề tài nghiên cứu, bạn sinh viên chủ động thực tìm hiểu để đề xuất giải pháp thực tối ưu nhằm thu kết nghiên cứu tốt nhất; - Kết nghiên cứu đề tài nỗ lực thành viên nhóm với vai trị trưởng nhóm sinh viên Chu Thị Hồng Giang Sinh viên, Nguyễn Phan Quân Nguyễn Quang Huy thường chịu trách nhiệm hoạt động yêu cầu kỹ thuật (cơng nghệ) chế tạo Box thí nghiệm, chế tạo than khắc phục cố trình chế tạo than, q trình thử nghiệm,…Ngồi ra, hai sinh viên nam chịu trách nhiệm trình thử nghiệm than tơ Sinh viên Chu Thị Hồng Giang Nguyễn Thị Phương chịu trách nhiệm q trình hoạt hóa xử lý trước sau điều chế than, nghiên cứu thử nghiệm sử dụng Box thí nghiệm phép phân tích Ngày…… tháng…… năm 2020 Xác nhận trường đại học Người hướng dẫn (ký tên đóng dấu) TS Trịnh Thị Thắm MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Việt Nam quốc gia có nhiều sản phẩm nông nghiệp tiếng giới Một loại sản phẩm nông nghiệp xuất với giá trị kinh tế uy tín cao cà phê Do vậy, sản lượng cà phê Việt Nam ngày gia tăng đáp ứng nhu cầu sử dụng xuất cà phê thị trường giới Sản lượng cà phê tăng đồng nghĩa với việc lượng phế phẩm phát sinh từ hoạt động trồng trọt chế biến cà phê ngày tăng cao Chính thế, nhiệm vụ đặt cho nhà nước, quyền nhiều nhà khoa học làm để tận dụng lượng phế phẩm từ trình chế biến cà phê nhằm tăng hiệu kinh tế bảo vệ môi trường Một số nghiên cứu giới Việt Nam tận dụng phế phẩm nông nghiệp có vỏ hạt cà phê để điều chế than hoạt tính sử dụng để loại bỏ kim loại mơi trường nước Ngồi ra, nhiều nghiên cứu than hoạt tính có khả hấp phụ tốt chất hữu mơi trường khơng khí Các chất chủ yếu phát sinh từ đồ nội thất nhà, ô tô, chúng chất dễ bay nên có chất tương đối độc hại, gây ảnh hưởng đến sức khỏe người Tại nước phát triển nhanh chóng kinh tế Việt Nam, hàm lượng chất ô nhiễm môi trường không khí có xu hướng gia tăng, đặt biệt chất hữu độc hại Vì vậy, việc loại bỏ chúng khỏi môi trường cần thiết để bảo vệ đời sống người sinh vật Chính lý trên, nhóm nghiên cứu lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ vỏ cà phê ứng dụng để hấp phụ chất hữu độc hại dễ bay (VOCs) không khí” với mục tiêu nội dung nghiên cứu sau Mục tiêu nghiên cứu - Chế tạo than hoạt tính từ vỏ hạt cà phê - Ứng dụng than hoạt tính chế tạo từ vỏ hạt cà phê để hấp thụ chất hữu độc hại dễ bay khơng khí Đối tượng nghiên cứu, phạm vi thời gian nghiên cứu - Vỏ hạt cà phê thải trình tinh cà phê - Một số chất hữu dễ bay hơi: benzene, toluen, n-Hexan, etanol, DCM, aceton Địa điểm nghiên cứu: Phịng thí nghiệm trường Đại học Tài ngun Môi trường Hà Nội Thời gian thực nghiên cứu: từ 10/2019 đến 07/2020 10 3.4 Kết xác định dung lượng hấp phụ cực đại a) Xác định dung lượng hấp phụ cực đại Benzen Qua thử nghiệm box thí nghiệm miêu tả phần 2.4.6 ta có kết ảnh hưởng nồng độ Benzen đến tải trọng hấp phụ Bảng 3.6: Ảnh hưởng nồng độ Benzen đến tải trọng hấp phụ Ce Tải trọng hấp phụ q(mg/g) Ce/q Kí hiệu mẫu C0 (mg/m3) (mg/m3) AC-Zn- CĐ01 4672 3058,78 270,07 11,32 AC-Zn - CĐ02 9344 8237,67 189,61 43,44 AC-Zn - CĐ03 18688 17507,17 195,93 89,35 AC-Zn - CĐ04 28032 26946,04 172,55 156,15 AC-Zn - CĐ05 56064 54879,89 156,02 351,74 AC-Zn - CĐ06 65408 64654,80 139,13 464,68 Qua kết bảng cho thấy thời gian tải trọng hấp phụ than hoạt tính Benzen tăng từ 139,14 đến 270,07 mg/g Từ kết thực nghiệm, giá trị Ce/q Ce ta có đồ thị biểu diễn tuyến tính tỉ số C/q nồng độ benzen lại pha khí thể qua hình sau: Hình 3.4: Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir 52 Hình thể dạng tuyến tính tỉ lệ C e/q Ce theo phương trình Langmuir có hệ số tương quan tương đối tốt, R 0.9909 Với hàm lượng lớn, ion lớp sovat hóa lớn, khuếch tán benzen vào lỗ xốp bị hạn chế Như vậy, hàm lượng tăng đến giá trị tải trọng hấp phụ đạt đến giá trị cực đại (qmax) qmax tính theo cơng thức qmax= =(mg/g) b) Xác định dung lượng hấp phụ cực đại Toluen Qua thử nghiệm box thí nghiệm miêu tả phần 2.4.6 ta có kết ảnh hưởng nồng độ Toluen đến tải trọng hấp phụ Bảng 3.7: Ảnh hưởng nồng độ Toulen đến tải trọng hấp phụ Kí hiệu mẫu C0 (mg/m3) Ce (mg/m3) Tải trọng hấp phụ q(mg/g) 260,76 422,91 573,91 605,48 629,22 644,77 Ce/q AC-Zn- CĐ01 4624 11,75 3066,35 AC-Zn - CĐ02 9248 16,03 6780,42 AC-Zn - CĐ03 18496 26,20 15037,17 AC-Zn - CĐ04 27744 39,52 23933,45 AC-Zn - CĐ05 55488 80,59 50712,58 AC-Zn - CĐ06 64736 94,98 61245,64 Qua kết bảng cho thấy thời gian tải trọng hấp phụ than hoạt tính Toluen tăng từ 260.76 đến 644.77 mg/g Từ kết thực nghiệm, giá trị Ce/q Ce ta có đồ thị biểu diễn tuyến tính tỉ số Ce/q nồng độ benzen cịn lại pha khí thể qua hình sau: Hình 3.5 : Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Hình thể dạng tuyến tính tỉ lệ C e/q Ce theo phương trình Langmuir có hệ số tương quan tương đối tốt, R 0.9989 Với hàm lượng lớn, ion lớp sovat hóa lớn, khuếch tán Toluen vào lỗ xốp bị hạn chế Như vậy, hàm lượng tăng đến giá trị tải trọng hấp phụ đạt đến giá trị cực đại (q max) qmax tính theo cơng thức qmax= =(mg/g) c) Xác định dung lượng hấp phụ cực đại n-Hexan Qua thử nghiệm box thí nghiệm miêu tả phần 2.4.6 ta có kết ảnh hưởng nồng độ Toluen đến tải trọng hấp phụ Bảng 3.8: Ảnh hưởng nồng độ N-hexan đến tải trọng hấp phụ Kí hiệu mẫu C0 (mg/m3) Ce (mg/m3) Tải trọng hấp phụ q(mg/g) Ce/q AC-Zn- CĐ01 3493,33 2204,72 215,72 10,22001 53 AC-Zn - CĐ02 AC-Zn - CĐ03 AC-Zn - CĐ04 AC-Zn - CĐ05 AC-Zn - CĐ06 6986,66 13973,33 20960 41920 48906,66 5857,64 12838,8 19907,23 40839,23 48164,13 193,50 188,25 167,28 142,40 137,16 30,27 68,2 119,00 286,77 351,13 Qua kết bảng cho thấy thời gian tải trọng hấp phụ than hoạt tính Toluen tăng từ 137,16 đến 215,72 mg/g Từ kết thực nghiệm, giá trị C e/q Ce ta có đồ thị biểu diễn tuyến tính tỉ số Ce/q nồng độ n-Hexan cịn lại pha khí thể qua hình sau: Hình 3.6 : Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Hình thể dạng tuyến tính tỉ lệ C e/q Ce theo phương trình Langmuir có hệ số tương quan tương đối tốt, R 0.9953 Với hàm lượng lớn, ion lớp sovat hóa lớn, khuếch tán n-Hexan vào lỗ xốp bị hạn chế Như vậy, hàm lượng tăng đến giá trị tải trọng hấp phụ đạt đến giá trị cực đại (q max) qmax tính theo cơng thức qmax= =(mg/g) d) Xác định dung lượng hấp phụ cực đại Axeton Qua thử nghiệm box thí nghiệm miêu tả phần 2.4.6 ta có kết ảnh hưởng nồng độ Axeton đến tải trọng hấp phụ Bảng 3.9: Ảnh hưởng nồng độ Axeton đến tải trọng hấp phụ Kí hiệu mẫu C0 (mg/m3) Ce (mg/m3) Tải trọng hấp phụ q(mg/g) Ce/q AC-Zn- CĐ01 AC-Zn - CĐ02 AC-Zn - CĐ03 4181,33 8362,66 16725,33 3739,46 7988,17 16386,23 73,97 64,18 56,26 3739,46 7988,17 16386,23 54 AC-Zn - CĐ04 AC-Zn - CĐ05 AC-Zn - CĐ06 25088 50176 58538,66 24804,56 49864,57 58331,14 45,03 41,03 38,33 24804,56 49864,57 58331,14 Qua kết bảng cho thấy thời gian tải trọng hấp phụ than hoạt tính Axeton tăng từ 38,33 đến 73,97 mg/g Từ kết thực nghiệm, giá trị C e/q Ce ta có đồ thị biểu diễn tuyến tính tỉ số Ce/q nồng độ Axeton cịn lại pha khí thể qua hình sau: Hình 3.7 : Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Hình thể dạng tuyến tính tỉ lệ C e/q Ce theo phương trình Langmuir có hệ số tương quan tương đối tốt, R 0.9953 Với hàm lượng lớn, ion lớp sovat hóa lớn, khuếch tán Axeton vào lỗ xốp bị hạn chế Như vậy, hàm lượng tăng đến giá trị tải trọng hấp phụ đạt đến giá trị cực đại (q max) qmax tính theo cơng thức qmax= =(mg/g) 3.5 Kết thử nghiệm hấp phụ VOCs khơng khí Kết thử nghiệm hấp phụ VOCs khơng khí cụ thể ô tô thể qua bảng 3.10 Bảng 3.10:Kết thử nghiệm hấp phụ VOCs ô tơ Benzen Thí Nghiệm Toluen Nồng độ Nồng độ sau Nồng độ Nồng độ sau Hiệu Hiệu trước hấp hấp phụ trước hấp hấp phụ Suất % Suất % phụ (µg/m3) (µg/m3) phụ (µg/m3) (µg/m3) Car 179,93 130,26 27,60 Car 186,95 140,36 24,92 374,860 55 250,96 338,78 9,62 186,99 25,48 Qua bảng số liệu dễ thấy than chế tạo có khả xử lý Benzen Toluen khơng khí bên tơ Tuy nhiên hiệu xử lý xe chưa cao Trong thí nghiệm xe tơ than có hiệu suất xử lý cao Benzen Toluen với hiệu suất 27.60% 9.62 % Đối với thí nghiệm tơ hiệu suất xử lý than chất benzen toluen gần Từ ta thấy Benzen Toluen có mặt tơ cần xử lý Bảng 3.11: Dung lượng hấp phụ than Benzen Toluen KH mẫu Dung lượng hấp phụ Benzen( mg/g) Dung lượng hấp phụ Toluen(mg/g) AC - Zn5-C1 0.023 0.039 AC - Zn6-C1 0.02 0.042 AC - Zn7-C1 0.026 0.056 AC - Zn8-C1 0.028 0.049 AC - Zn1- C2 0.008 0.010 AC - Zn2- C2 0.008 0.012 56 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Sau thời gian nghiên cứu, nhóm nghiên cứu thực kết sau: - Đã chế tạo than hoạt tính hoạt hóa hóa chất điều kiện nhiệt độ khác nhau, tiến hành hấp phụ VOCs để xác định loại than hoạt tính có khả hấp phụ VOCs tốt Loại than lựa chọn than AC-Zn (hoạt hóa ZnCl2, nhiệt độ nung 5500C, thời gian nung giờ) - Đã khảo sát lựa chọn thời gian đạt cân hấp phụ than ACZn với thời gian - Đã xác định cấu trúc số tính chất đặc trưng than hoạt tính AC-Zn - Đã xác định dung lượng hấp phụ cực đại than AC-Zn với kết đạt 138.8 mg/g Benzen, 37,03 mg/g Axeton, 133,33 mg/g N-hxan, 666,67mg/g Toluen - Đã thử nghiệm khả hấp phụ than hoạt tính AC-Zn khơng khí xe tơ cho thấy than hoạt tính điều chế từ vỏ cà phê ứng dụng để xử lý VOCs mơi trường khơng khí Kiến nghị Do thời gian nghiên cứu cịn hạn chế nên nhóm nghiên cứu chưa khảo sát nhiệt độ thời gian nung than với hóa chất hoạt hóa khác Bên cạnh đó, nhóm chưa khảo sát khả hấp phụ than với mơ hình động Hi vọng, thời gian tiếp theo, nhóm nghiên cứu có thời gian điều kiện để thực nghiên cứu sâu với mơ hình động nhiệt độ hấp phụ khác 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO Bùi Thị Hà, (2016), Chế tạo than hoạt tính từ vỏ trấu phương pháp oxi hóa, Khóa luận tốt nghiệp trường Đại học Dân lập Hải Phòng Đặng Trần Phịng, Trần Hiếu Nhuệ, (2005), Xử lí nước cấp nước thải dệt nhuộm, NXB Khoa học kĩ thuật, Hà Nội Lê Văn Khu, Đặng Văn Cử, Lương Thị Thu Thủy, (2015), Nghiên cứu tính chất hấp phụ BTX than hoạt tính Trà Bắc, Tạp chí hóa học, pp 63-70 Lê Văn Khu, Nguyễn Minh Tuấn, (2009), Nghiên cứu tính chất hấp phụ phenol đỏ số than hoạt tính, Tạp chí Hóa học, T.47 (6A), pp 269 Lê Văn Khu, Trần Thị Nam, Nguyễn Minh Tuấn, Nguyễn Ngọc Hà, (2010), Nghiên cứu hấp phụ hợp chất CI Direct Red 23 Rhodamine B Extra dung dịch nước than hoạt tính Z1, Tạp chí Hóa học, T.48 (4C), pp 188-193 Nguyễn Đình Huề - Trần Kim Thanh – Nguyễn Thị Thu, (2002), Động hóa học xúc tác, NXB Giáo dục, pp 198-121 Nguyễn Hữu Phú, (1998), Giáo trình hấp phụ xúc tác bề mặt vật liệu vô mao quản, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Hữu Phú, (1998), Hấp phụ xúc tác bề mặt vật liệu vô mao quản, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Hữu Phú, (2003), Hoá lý hoá keo, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 10 Nguyễn Ngọc Như Quỳnh, (2016), Vật liệu lọc than hoạt tính sản xuất nước cấp, Khóa luận tốt nghiệp trường Đại học Dân lập Hải Phòng 11 Nguyễn Thanh Hà, (2017), Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ phụ phẩm nơng nghiệp ứng dụng làm chất hấp phụ, Đề tài khoa học trường Đại học Quy Nhơn 12 Nguyễn Thị Hà, Hồ Thị Hòa, (2008), Nghiên cứu hấp phụ màu/xử lý COD nước thải nhuộm cacbon hoạt hóa chế tạo từ bụi bơng, Tạp chí khoa học ĐHQG, Khoa học Tự Nhiên Công nghệ 24, pp 16 13 Nguyễn Thị Huyền Anh, (2013), Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ lõi ngơ phương pháp oxy hóa biến tính để ứng dụng làm chất hấp thụ, Khóa luận tốt nghiệp trường Đại học Dân lập Hải Phòng 58 14 Nguyễn Văn Giáp, (2010), Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính phướng pháp 15 oxi hóa ứng dụng làm chất hấp phụ xr lý nước thải, Khóa luận tốt nghiệp trường Đại học Dân lập Hải Phòng Phạm Thị Minh Thúy, (2013), Chế tạo than hoạt tính từ xơ dừa ứng dụng xử lý Nitrit nước thải, Luận văn thạc sỹ - Khoa Môi trường 16 Trần Văn Nhân, Hồ Thị Nga (2005), Giáo trình cơng nghệ xử lí nước thải, Nxb Khoa học kĩ thuật, Hà Nội 17 Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế, (1998), Hóa lí Tập 2, Nhà Xuất Giáo dục, Hà Nội 18 Trịnh Thi Thu Hương, Vũ Đức Thảo, (2015), Nghiên cứu sử dụng than bã cà phê để xử lý màu chất hữu nước thải dệt nhuộm, Tạp chí phân tích Hóa, Lý Sinh học - Tập 20, Số 2/2015 19 Võ Thị Diễm Kiều, Mã Thái Hòa, Lý Cẩm Hùng, (2016), Nghiên cứu cải tiến trình than hóa quy trình diều chế than hoạt tính từ vỏ hạt điều, Luận văn thạc sĩ trường Đại học Bách Khoa 20 Vũ Lực, (2012), Nghiên cứu tận dụng bãi thải trình sản xuất tinh bột sắn dong riêng để chế tạo than hoạt tính ứng dụng xử lý mơi trường, Luận văn thạc sĩ trường Đại học Khoa học Tự nhiên 21 A.L Cazetta, A.M.M Vargas, E.M Nogami, M.H Kunita, M.R Guilherme, A.C Martins, T.L Silva, J.C.G Moraes, V.C Almeida, (2011), NaOH-activated carbon of high surface area produced from coconut shell: Kinetics and equilibrium studies from the methylene blue adsorption, Chem Eng J 174, pp 117–125 22 H Boehm, (1994), Some aspects of the surface chemistry of cacbon blacks and other cacbons, Cacbon 32, pp 759-769 23 J Rouquérol, D Avnir, C.W Fairbrige, D.H Everett, J.H Haynes, N Pernicone, J.D.F Ramsay, K.S.W Sing, K.K Unger, (1994), Recommendations for the characterization of porous solids, Pure&Appl.Chem., 66, 1739 24 K Annamalai and I Puri, (2007), Combustion Science and Engineering, CRC Press, Boca Raton, Fla, USA 25 Kashyap P, Seonju J, Hankwon L, Hun-Soo B, Sangil H, (2019), Removal of volatile organic compounds from air using activated carbon impregnated cellulose acetate electrospun mats, Environ Eng Res 2019; 24(4): 600-607 p 59 26 Liqing Li , Zheng Sun , Hailong Li & Tim C Keener, (2012) Effects of activated carbon surface properties on the adsorption of volatile organic compounds, Journal of the Air & Waste Management Association, 62:10, 1196-1202, DOI: 10.1080/10962247.2012.700633 27 Luiz C.A Oliveiraa, Elaine Pereira, Iara R Guimaraes, Andrea Vallone, Márcio Pereira, João P Mesquita, Karim Sapag, (2009), Preparation of activated carbons from coffee husks utilizing FeCl and ZnCl as activating agents, Journal of Hazardous Materials 165, pp 87–94 28 M.A Tadda, A Ahsan, A Shitu, M ElSergany, T Arunkumar, Bipin Jose, M Abdur Razzaque, N.N Nik Daud, (2016), A review on activated carbon: process, application and prospects, Journal of Advanced Civil Engineering Practice and Research 2(1), pp 7-13 29 Shivaji Ganesan Ramalingam, (2012), Adsorption of volatile organic compounds and regeneration of activated carbons – Development of a simulation tool, Chemical and Process Engineering, Ecole des Mines de Nantes 30 T Budinova, E Ekinci, F Yardim, A Grimm, E Björnbom, V Minkova, M.Goranova, (2006), Characterization and application of activated carbon produced by H3PO4 and water vapor activation, Fuel Process Technol 87, pp 899– 905 31 Wee Kong P, Rozita Y and Mohamed Kheireddine A, (2017), A review on activated carbon adsorption for volatile organic compounds (VOCs), Reviews in Chemical Engineering 35 (5), pp 649–668 60 PHỤ LỤC PHƯƠNG PHÁP NIOSH 1501 – XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG MỘT SỐ VOCs TRONG KHÔNG KHÍ Phạm vi áp dụng Phương pháp dùng để xác định hydrocacbon thơm benzen, toluen, etylbenzen, xylen (bao gồm đồng phân p-, m-, o-) môi trường khơng khí với giới hạn phát thông số cỡ 0,02-0,03 ppm Phương pháp tham chiếu Phương pháp phân tích tham chiếu theo NIOSH 1501 Nguyên tắc phương pháp Dùng bơm lấy mẫu hút lượng khơng khí (theo bảng 2) qua ống hấp phụ (than hoạt tính), sử dụng mL dung môi cacbondisunphua (CS 2) giải hấp phụ chất phân tích lọ đựng mẫu mL có nắp PTFE, dựng đứng lọ vòng 30 phút lắc nhẹ Định lượng chất phân tích thiết bị GC/FID Bảng Tốc độ lấy mẫu lượng mẫu cần lấy T T Tên chất Tốc độ bơm (L/phút) Lượng mẫu nhỏ (L) Lượng mẫu lớn (L) Benzen ≤0,2 30 Toluen ≤0,2 30 Xylen (o-,m-,p-) ≤0,2 23 Ethylbenzen ≤0,2 24 Hoá chất, dụng cụ thiết bị thí nghiệm: 4.1 Hố chất Tất hố chất sử dụng có độ tinh khiết phân tích - Dung mơi xử lý mẫu CS2 có hàm lượng benzen thấp; - Chai khí chuẩn BTEX; 4.2 Thiết bị, dụng cụ - Thiết bị sắc ký khí GC/FID; - Máy sinh khí H2 có lọc; - Máy nén khí khơng dầu có lọc ẩm; - Chai khí mang N2 có độ đạt 99,999% phục vụ cho phân tích lọc HC O2; 61 - Bơm lấy mẫu, tốc độ 0,01 mL/phút đến 1,0 mL/phút, với ống nối thích hợp silicon; - Ống hấp phụ chứa than hoạt tính: Ống làm thủy tinh chiều dài cm, đường kính ngồi mm, đường kính mm, có chứa hai phần than hoạt tính (phần trước: 100mg, phần sau: 50mg) ngăn cách mm xốp urethane; - Cột mao quản: Supelcowax-10 Fused silica, Supelco (độ dài cột 30m, đường kính 0,32mm, độ dày lớp pha tĩnh 0,25µm) cột mao quản tương đương; - Lọ đựng mẫu mL với nắp PTFE; - Pipet mL; - Pipet pasteur; - Xilanh dung tích 10 µL, 25 µL, 250 µL; 1000 µL Quy trình thực 5.1 Chuẩn bị mẫu - Than hoạt tính phần trước phần sau ống hấp phụ cho vào hai lọ riêng biệt; - Thêm mL CS2 vào lọ sau đóng kín nắp lọ để tránh mẫu; - Tiếp theo để yên 30 phút có lắc nhẹ máy; 5.2 Chuẩn bị dung dịch chuẩn Hiệu chuẩn thiết bị hàng ngày với dung dịch chuẩn làm việc có nồng độ từ LOD đến gấp 10 lần LOQ Nếu thấy cần thiết trường hợp vượt đường ngoại chuẩn cho thể thêm chuẩn Dung dịch chuẩn chất xây dựng từ chai khí chuẩn BTEX gốc hấp phụ vào ống than hoạt tính nồng độ sau: Bảng Dãy dung dịch chuẩn (µg/mL) TT Benzen Toluen Etylbenzen m-Xylen p-Xylen o-Xylen 0,030 0,035 0,041 0,041 0,041 0,041 0,060 0,071 0,082 0,082 0,083 0,082 0,121 0,143 0,164 0,164 0,167 0,164 0,303 0,358 0,412 0,412 0,418 0,412 62 5.3 Chuẩn bị thiết bị Thiết lập chương trình làm việc GC/FID Lắp đặt hệ GC/FID theo yêu cầu nhà sản xuất lập chương trình với điều kiện sau: Supelcowax-10 Fused silica, Supelco (độ dài cột 30m, đường kính 0,32mm, độ dày lớp pha tĩnh 0,25µm) cột mao quản tương đương Chương trình nhiệt độ: 40oC (10 phút)→ 120oC [10oC/phút] Điều Khí mang: Ni (99,999%) tốc độ 2,5mL/phút kiện GC Nhiệt độ cổng bơm mẫu: 230oC Chế độ bơm mẫu: khơng chia dịng Thể tích mẫu đưa vào máy: 1µL Điều kiện FID Nhiệt độ: 3000C Khí H2: 400ml/phút Khơng khí: 40ml/phút 5.4 Tính tốn kết Nồng độ chất mẫu thực tính theo cơng thức sau: C= (Wt + Ws − Bt − Bs) DE V Trong đó: C: nồng độ chất phân tích (mg/m3) Wt: trọng lượng chất phân tích phần than trước (µg) Ws: trọng lượng chất phân tích phần than sau (µg) Bt: trọng lượng chất phân tích phần than trước mẫu trắng (µg) Bs: trọng lượng chất phân tích phần than sau mẫu trắng (µg) V: thể tích lấy mẫu (lít) DE: độ thu hồi chất phân tích Wt Chú ý: > Ws 10 xảy tượng mẫu 63 Đảm bảo chất lượng - Kiểm sốt chất lượng: - Tồn dụng cụ trước phân tích rửa tráng dung mơi sấy 250oC h để loại bỏ chất ô nhiễm - Dung môi sử dụng loại tinh khiết phân tích - Mẫu blank làm lặp lại sau mẫu thật để kiểm tra nhiễm bẩn hố chất dụng cụ thí nghiệm - Tiến hành làm mẫu lặp mẫu thêm chuẩn sau khoảng 20 mẫu thật 64 PHỤ LỤC 2: MỘT SỐ HÌNH ẢNH TRONG QUÁ TRÌNH THỰC NGHIỆM Rửa vỏ hạt cà phê Phơi vỏ hạt cà phê Sấy vỏ hạt cà phê Ngâm vỏ cà phê với dung dịch ZnCl2 Chuẩn bị cho vỏ hạt cà phê vào lò nung Vỏ hạt cà phê sau nung Rửa than với nước âm đến độ pH=7 Thực nghiệm box Bơm hỗn hợp VOCs vào box 65 Thực nghiệm ô tô Cho than hấp thụ vào ống nghiệm Cho CH2 vào ống nghiệp để giải hấp Than thành phẩm 66 ... Chế tạo than hoạt tính từ vỏ hạt cà phê - Ứng dụng than hoạt tính chế tạo từ vỏ hạt cà phê để hấp thụ chất hữu độc hại dễ bay khơng khí Đối tượng nghiên cứu, phạm vi thời gian nghiên cứu - Vỏ. .. cứu lựa chọn đề tài: ? ?Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ vỏ cà phê ứng dụng để hấp phụ chất hữu độc hại dễ bay (VOCs) khơng khí? ?? với mục tiêu nội dung nghiên cứu sau Mục tiêu nghiên cứu - Chế. .. KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN NĂM HỌC 2019 – 2020 NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO THAN HOẠT TÍNH TỪ VỎ CÀ PHÊ ỨNG DỤNG ĐỂ HẤP PHỤ CÁC CHẤT HỮU CƠ ĐỘC HẠI DỄ BAY HƠI (VOCs) TRONG KHƠNG KHÍ Thuộc