Nghiên cứu ổn định các thông số công nghệ chính nhằm tạo ra lỗ xốp có kích thước nano để nâng cao hoạt tính than trấu việt nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI o0o -LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CHUYÊN NGÀNH VẬT LIỆU KIM LOẠI Tên đề tài NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠNG NGHỆ CHÍNH NHẰM TẠO RA LỖ XỐP CĨ KÍCH THƢỚC NANO ĐỂ NÂNG CAO HOẠT TÍNH THAN TRẤU VIỆT NAM Họ tên học viên: Nguyễn Văn Thành Giáo viên hƣớng dẫn: PGS TS Nguyễn Văn Tƣ TS Trịnh Văn Trung Hà Nội-2015 Lời cam đoan Tơi xin cam đoan luận văn cơng trình nghiên cứu tôi, đƣợc thực môn Vật liệu học xử lý nhiệt bề mặt Viện Khoa học công nghệ Vật liệu, trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội dƣới hƣớng dẫn PGS.TS Nguyễn Văn Tƣ Tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm trƣớc Pháp Luật với kết luận văn Hà Nội, ngày 10 tháng năm 2015 MỤC LỤC Trang phụ bìa Trang Lời cam đoan Mục lục Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình vẽ, đồ thị MỞ ĐẦU CHƢƠNG I: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT …………………… .4 1.1 Tổng quan than than hoạt tính (AC) 1.1.1 Than hoạt tính 1.1.3 Tính chất than hoạt tính 1.1.4 Nguyên liệu chế tạo than hoạt tính 1.1.5 Quy trình chế tạo than hoạt tính từ vỏ trấu 1.1.6 Ứng dụng cacbon hoạt tính 11 1.2 Tìm hiểu cơng nghệ nanơ cabon nano hoạt tính (NAC) 14 1.2.1 Tìm hiểu cơng nghệ nano 14 1.2.2 Cacbon nano hoạt tính 19 1.3 Cơ sở lý thuyết phƣơng pháp hoạt tính 21 1.3.1 Cơ sở lý thuyết hoạt tính với muối cacbonat 21 1.3.2 Cơ sở lý thuyết hoạt tính khí CO2 23 1.3.3 Cơ sở lý thuyết hoạt tính nước 24 CHƢƠNG II THIẾT BỊ VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU……………26 2.1 Quy trình thực 26 2.2 Phƣơng pháp thiết bị tách SiO2 27 2.2.1 Cơ sở phương pháp 27 2.2.2 Quy trình tách SiO2 28 2.2.3 Thiết bị sử dụng hóa chất: 28 2.3 Phƣơng pháp thiết bị thực nghiệm nâng cao hoạt tính 29 2.3.1 Hoạt hóa than trấu muối cacbonat 29 2.3.2 Hoạt tính với nước 31 2.3.3 Hoạt tính với khí CO2 33 2.4 Các phƣơng pháp phân tích trình tự tiến hành 34 2.4.1 Phân tích hàm lượng cacbon than 34 2.4.2 Xác định tỷ lệ thu hồi than 35 2.4.3 Xác định bề mặt riêng than hoạt tính theo phương pháp BET 36 2.4.4 Thiết bị xác định cấu trúc NAC 41 CHƢƠNG III KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ GIẢI THÍCH 42 3.1 Tách SiO2 42 3.2 Xử lý hoạt hóa than nƣớc 43 3.3 Xử lý hoạt hóa than CO2 45 3.4 Hoạt hóa muối cacbonat 46 3.4.1 Kết nghiên cứu 47 3.4.2 Phân tích ảnh hưởng thơng số cơng nghệ 50 3.4.3 Tác dụng rửa sau hoạt hóa 63 3.5 So sánh hiệu phƣơng pháp hoạt hóa 65 CHƢƠNG V KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………………………… PHỤ LỤC…………………………………………………………………………… Danh mục ký hiệu chữ viết tắt Kí hiệu Định nghĩa Thứ nguyên AC Cacbon hoạt tính NAC Cacbon nano hoạt tính BET Bề mặt riêng ĐBSCL Đồng sông Cửu Long ĐBBB Đồng sông Bắc Bộ FESEM Hiển vi điện tử quét %C Phần trăm cacbon % Hth Hiệu suất thu hồi than % m2/g Danh mục bảng Bảng 1.1 Thành phần cacbon hoạt tính Bảng 1.2 Bảng thống kê sản lƣợng lúa gạo, trấu qua năm Bảng 1.3 Thành phần trấu than trấu ĐBSCL ĐBBB Bảng 1.4 Áp suất phân ly hai muối Na2CO3 K2CO3 Bảng 1.5 Thơng số kỹ thuật than hoạt tính Bảng 1.6 Sự hấp phụ ion CrO42- Fe3+ than hoạt tính thơng thƣờng (AC) than hoạt tính có cấu trúc nanơ (NAC) Bảng 1.7 Áp suất phân ly hai muối Na2CO3 K2CO3 Bảng 3.1 Kết thí nghiệm tách SiO2 Bảng 3.2 Kết xử lý than nƣớc Bảng 3.3 Kết xử lý than CO2 Bảng 3.4 Thơng số than sau tách SiO2 (trƣớc hoạt tính) Bảng 3.5 Ảnh hƣởng khối lƣợng mẫu đem hoạt tính Bảng 3.6 Ảnh hƣởng vị trí lấy mẫu tới BET Bảng 3.7 Ảnh hƣởng nƣớc than Bảng 3.8 Kết phân tích mẫu hoạt tính xử lý hoạt tính Na2CO3 K2CO3 Bảng 3.9 Ảnh hƣởng việc rửa mẫu sau hoạt tính tới BET Bảng 4.1 Tổng kết với chất hoạt tính Danh mục hình vẽ, đồ thị Hình 1.1 Hình ảnh than hoạt tính Hình 1.2 Cấu trúc dạng lớp graphit than hoạt tính (a) mơ cấu trúc nano than hoạt tính (b) Hình 1.3 Một số ngun liệu chế tạo than hoạt tính Hình 1.4 Sản lƣợng lúa Việt Nam từ năm 1995 đến 2013 Hình 1.5 Các dạng cung cấp than hoạt tính Hình 1.6 Phân bố tiêu thụ than hoạt tính khu vực giới năm 2007 Hình 1.7 Ảnh hƣởng kích thƣớc lỗ xốp đến nhiệt độ nóng chảy Vycor (một họ nhà silicon) Hình 1.8 Sự vƣợt qua hàng rào lƣợng vật liệu nano Hình 1.9 Cơ chế hấp phụ cacbon hoạt tính Hình 1.10 Quan hệ nhiệt độ áp suất phân ly muối cabonat Hình 1.11 Cân Boudouard Hình 1.12 Cấu tạo phân tử khí CO2 Hình 2.1 Quy trình nghiên cứu tổng quát Hình 2.2 Sơ đồ tách SiO2 phƣơng pháp hóa học Hình 2.3 Thiết bị xử lý áp suất cao Hình 2.4 Hóa chất NaOH rắn dùng tách SiO2 Hình 2.5 Lị sấy Hình 2.6 Lị xử lý nâng cao hoạt tính cho than Hình 2.7 Hình ảnh thiết bị xử lý hoạt tính nƣớc Hình 2.8 Đo điều khiển lƣu lƣợng khí N2 Hình 2.9 Sơ đồ thiết bị xử lý hoạt tính nƣớc Hình 2.10 Bình khí CO2 Hình 2.11 Ảnh than sau tách SiO2 Hình 2.12 Thuyền sứ cân phân tích Hình 2.13 Biểu đồ quan hệ p/ ν(p0-p) p/p0 Hình 2.14 Pha dung dịch chuẩn độ Hình 2.15 Màu dung dịch cho thuốc thử Hình 2.16 Màu dung dịch cho 3-5 giọt hồ tinh bột Hình 2.17 Màu dung dịch vừa kết thúc chuẩn độ Hình 2.18 Quan hệ lƣợng iốt hấp phụ bề mặt riêng Hình 3.1 Ảnh hƣởng nhiệt độ lƣu lƣợng đến bề mặt riêng than (t = h) Hình 3.2 Ảnh hƣởng nhiệt độ, lƣu lƣợng khí đến bề mặt riêng than (t = h) Hình 3.3 Ảnh FESEM bề mặt than sau nâng cao hoạt tính nƣớc Hình 3.4 Phân tích nhiệt vi sai muối K2CO3 Hình 3.5 Phân tích nhiệt vi sai muối Na2CO3 Hình 3.6 Ảnh hƣởng tỷ lệ muối/ than tới bề mặt riêng than sau hoạt hóa nhiệt độ hoạt hóa 850 oC giữ nhiệt giờ, Hình 3.7 Ảnh hƣởng tỷ lệ muối/than tới bề mặt riêng than sau hoạt hóa nhiệt độ hoạt hóa 900 oC giữ nhiệt Hình 3.8 Ảnh hƣởng thời gian tới bề mặt riêng than sau hoạt hóa nhiệt độ hoạt tính 850 oC Hình 3.9 Ảnh hƣởng thời gian tới bề mặt riêng than sau hoạt hóa nhiệt độ hoạt tính 900 oC Hình 3.10 Ảnh hƣởng nhiệt độ tới bề mặt riêng than sau hoạt hóa thời gian hoạt tính giờ, (tỷ lệ muối/than khảo sát 10 %) Hình 3.11 Ảnh hƣởng nhiệt độ tới bề mặt riêng than sau hoạt hóa thời gian hoạt tính (tỷ lệ muối/than khảo sát 10 %) Hình 3.12 Ảnh hƣởng thông số công nghệ tới bề mặt riêng than sau hoạt hóa giữ nhiệt Hình 3.13 Ảnh hƣởng nhiệt độ tới bề mặt riêng than sau hoạt hóa thời gian hoạt tính (tỷ lệ muối/than khảo sát 10 %) Hình 3.14 Ảnh FESEM mẫu sau hoạt tính Na2CO3 điều kiện tỷ lệ muối/than 10%, 900 oC h với độ phóng đại 10.000 lần Hình 3.15 Ảnh FESEM mẫu sau hoạt tính Na2CO3 điều kiện tỷ lệ muối/than 10%, 900 oC h với độ phóng đại 15.000 lần Hình 3.16 Ảnh FESEM mẫu sau hoạt hóa Na2CO3 điều kiện tỷ lệ muối/than 13%, 850 oC h với độ phóng đại 15.000 lần Hình 3.17 Ảnh FESEM mẫu sau hoạt hóa K2CO3 điều kiện tỷ lệ muối/than 10%, 900 oC h với độ phóng đại 150.000 lần Hình 3.18 Ảnh FESEM mẫu sau hoạt hóa K2CO3 điều kiện tỷ lệ muối/than 10%, 900 oC h với độ phóng đại 150.000 lần Hình 3.19 Thay đổi %C mẫu sau hoạt hóa trƣớc rửa mẫu (mẫu sau hoạt hóa) mẫu sau rửa nƣớc Hình 3.20 Thay đổi BET mẫu sau hoạt hóa trƣớc rửa mẫu (mẫu sau hoạt hóa) mẫu sau rửa nƣớc LỜI CẢM ƠN Luận văn kết trình nghiên cứu nghiêm túc tác giả hướng dẫn nhiệt tình chu đáo PGS TS Nguyễn Văn Tư TS Trịnh Văn Trung Trước tiên, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn cảm ơn sâu sắc đến hai Thầy hướng dẫn, định hướng ủng hộ tác giả suốt trình thực đề tài Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới quý thầy cô giáo Viện khoa học kỹ thuật vật liệu, người đem lại cho tác giả kiến thức bổ trợ, tạo tảng lý luận cần thiết để nghiên cứu đề tài Đặc biệt đóng góp giúp đỡ tận tình q thầy môn Vật liệu học, xử lý nhiệt & bề mặt - Đại học Bách Khoa Hà Nội Cuối cùng, tác giả xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè ln ủng hộ, động viên tạo điều kiện để tác giả hồn thành cơng trình Với kiến thức thời gian hạn chế, luận văn khơng tránh khỏi cịn nhiều thiếu sót, mong nhận ch bảo, đóng góp ý kiến thầy cô bạn để luận văn trở nên hoàn thiện Tác giả Hà Nội-2015 b)Na10.900.2 Hình 3.15 Ảnh FESEM mẫu sau hoạt tính Na2CO3 điều kiện tỷ lệ muối/than 10%, 900 oC h với độ phóng đại 15.000 lần Mẫu Na13.850.1: Với muối Na2CO3 hoạt hóa nhiệt độ thấp (850 oC), giữ nhiệt thời gian h Mẫu cho BET đạt 990 m2g-1 Quan sát hình 3.16 ta thấy bề mặt có phản ứng lan bề mặt, nhƣng quan sát thấy lỗ xốp có kích thƣớc nano Na13.850.1 Hình 3.16 Ảnh FESEM mẫu sau hoạt hóa Na2CO3 điều kiện tỷ lệ muối/than 13%, 850 oC h với độ phóng đại 15.000 lần Nguyễn Văn Thành Page 61 Mẫu K10.900.1: Mẫu có BET đạt 1129 m2g-1 ảnh FESEM (hình 3.19) cho thấy lỗ xốp tạo có kích thƣớc chủ yếu trung bình nhỏ K10.900.1 Hình 3.17 Ảnh FESEM mẫu sau hoạt hóa K2CO3 điều kiện tỷ lệ muối/than 10%, 900 oC h với độ phóng đại 150.000 lần Mẫu K10.900.2: Mẫu có BET đạt 1329 m2g-1 Mẫu tạo lỗ xốp chủ yếu loại trung nhỏ So với mẫu K10.900.2 thấy có bào mịn mạnh hơn, tạo nhiều lỗ xốp so với K10.900.1 Nhƣ so sánh 3.19 3.20 thấy tăng thời gian giữ nhiệt khí CO2 tiếp tục đào sâu vào bên hạt than K10.900.2 Nguyễn Văn Thành Page 62 Hình 3.18 Ảnh FESEM mẫu sau hoạt hóa K2CO3 điều kiện tỷ lệ muối/than 10%, 900 oC h với độ phóng đại 150.000 lần Nhƣ kết phân tích FESEM phù hợp với kết BET mẫu Những mẫu có BET lớn có kích thƣớc lỗ xốp nano, bề mặt mẫu khơng bị ăn mịn phản ứng bề mặt Những mẫu có BET thấp bề mặt bị ăn mòn mạnh áp suất phân ly lớn phản ứng hoạt hóa kéo dài dẫn đến ăn mòn bề mặt 3.4.3 Tác dụng rửa sau hoạt hóa Bảng 3.9 thể chênh lệch giá trị BET mẫu than khơng đƣợc rửa có rửa sau hoạt hóa Kết thu đƣợc BET sau rửa tăng Nhƣ mẫu K10.900.1 khơng đƣợc rửa BET đạt 1329 m2g-1 đƣợc rửa tăng lên 1595 m2g-1 Khi so sánh hai mẫu rửa Na2CO3 Na13.850.1 Na13.850.1R thấy BET tăng 15 m2g-1, hai mẫu xử lý K2CO3 lần lƣợt tăng 294 m2g-1 (K10.900.2R so với K10.900.2) 266 m2g-1 (K10.900.1R so với K10.900.1) Ngun nhân mẫu khơng rửa cịn thành phần tạp chất sản phẩm hoạt hóa dƣ (các mẫu sau rửa có %C tăng cao 93%) nên ảnh hƣởng đến cản trở trình hấp phụ iốt, kết đo BET thấp Kết đƣợc biểu diễn hình 3.19 3.20 Bảng 3.9 Ảnh hƣởng rửa mẫu sau xử lý hoạt hóa tới BET Mẫu %C BET (m2g-1) Mẫu %C BET (m2g-1) Na13.850.1 81 990 Na13.850.1R 93.1 1005 K10.900.1 84 1004 K10.900.1R 93.7 1298 K10.900.2 86 1329 K10.900.2R 94.8 1595 Nguyễn Văn Thành Page 63 Hình 3.19 Thay đổi %C mẫu sau hoạt hóa trƣớc rửa mẫu (mẫu sau hoạt hóa) mẫu sau rửa nƣớc Nguyễn Văn Thành Page 64 Hình 3.20 Thay đổi BET mẫu sau hoạt hóa trƣớc rửa mẫu (mẫu sau hoạt hóa) mẫu sau rửa nƣớc 3.5 So sánh hiệu phƣơng pháp hoạt hóa Trong khn khổ luận văn khảo sát hoạt hóa than sau tách SiO2 với hai nhóm hoạt hóa phƣơng pháp vật lý phƣơng pháp hóa học Trong nhóm hoạt hóa phƣơng pháp vật lý nghiên cứu hoạt hóa khí CO2 nƣớc Trong nhóm hoạt hóa hóa học nghiên cứu phƣơng pháp hoạt hóa muối cacbonat với hai muối Na2CO3 K2CO3 Khi so sánh hai chất nhóm vật lý thấy khả tƣơng tác CO2 với C so với nƣớc đƣợc xem hiệu Do kích thƣớc phân tử cồng kềnh, liên kết O=C=O bền vững Ở dạng liên kết 180o có khả xảy Một phân tử CO2 chui lọt vào lỗ xốp theo chiều dọc nguyên tử O tác dụng trực tiếp vào đáy lỗ dần tạo thành hốc nhỏ sâu vào bên khối than Hai phân tử CO2 tƣơng tác với than theo chiều ngang, lấy phân tử C lớp Nguyễn Văn Thành Page 65 bề mặt than, tạo lỗ rộng tƣơng tác bề mặt Do phản ứng xảy hoàn toàn ngẫu nhiên nên hai phƣơng án xảy ra, nhiên phân tử CO2 bay lên lực Acsimet khả cao mà sử dụng dòng CO2 với lƣu lƣợng lớn Khi so sánh hiệu hai chất hoạt hóa muối cacbonat thấy hoạt hóa muối K2CO3 mang lại hiệu hoạt hóa cao Do áp suất phân ly K2CO3 nhỏ Na2CO3 nên dễ điều khiển phản ứng CO2 với C Ngoài ra, 900 oC hiệu xử lý muối K2CO3 phù hợp kích thƣớc nguyên tử K với graphit Hiệu suất thu hồi than với muối K2CO3 cao Na2CO3 Phƣơng pháp vật lý có ƣu điểm dễ thực hiện, nƣớc nguyên liệu rẻ tiền nhƣng nhƣợc điểm hiệu suất thu hồi than thấp (nhỏ 50%) bề mặt than sau hoạt hóa bị bào mịn mạnh nên BET thƣờng không cao Hiện nay, giới chủ yếu nghiên cứu phƣơng pháp hoạt hóa hóa học, hiệu suất thu hồi cao, ổn định đặc biệt cho BET cao Đề tài lựa chọn muối cacbonat làm chất hoạt hóa, hóa chất thân thiện với ngƣời sử dụng mơi trƣờng chất hoạt hóa nhƣ NaOH, ZnCl2… Bảng 4.1 Tổng kết kết phƣơng pháp hoạt hóa Chất hoạt hóa Kết -Giá trị BET lớn đạt 1345 m2/g, với nhiệt độ hoạt hóa 850 oC, lƣu lƣợng 0,08 (l/ph), thời gian hoạt hóa Hơi H2O -Hiệu suất thu hồi thấp (nhỏ 50 %) -Bề mặt than hoạt hóa bị ăn mịn mạnh, khơng quan sát rõ phân bố lỗ xốp Có quan sát thấy lỗ xốp có kích thƣớc nano nhƣng khơng nhiều so với xử lý hóa học -Giá trị BET lớn đạt 1054 m2/g nhiệt độ 850 oC, lƣu lƣợng CO2 dịng khí 0,1 lít/phút, với thời gian -Hiệu suất thu hồi thấp Muối Na2CO3 -Giá trị BET lớn thu đƣợc đạt 1005 m2/g nhiệt độ 850 oC, Nguyễn Văn Thành Page 66 với tỷ lệ muối/than 13 %, giữ nhiệt -Hiệu suất thu hồi thay đổi lớn chế độ khảo sát, mẫu hoạt hóa với tỷ lệ muối/than thấp nhiệt độ thấp thời gian hoạt hóa ngắn thu đƣợc hiệu suất cao Trong mẫu hoạt hóa tỷ lệ muối/than cao, nhiệt độ cao thời gian kéo dài có tỷ lệ thu hồi thấp nhƣng hiệu suất thu hồi than trƣờng hợp khảo sát đạt từ 60 đến 70 % -Với mẫu có BET cao, hoạt hóa chế độ phù hợp quan sát FESEM thấy cấu trúc lỗ xốp nano, phân bố không lớn nhƣ K2CO3 nhƣng so sánh với nƣớc thấy tốt nhiều Các mẫu có BET giảm ăn mịn bề bề mặt khơng quan sát thấy lỗ xốp có kích thƣớc nano -Giá trị BET lớn thu đƣợc đạt 1595 m2/g nhiệt độ 900 oC, với tỷ lệ muối/than 10 %, giữ nhiệt Muối K2CO3 -Hiệu suất thu hồi ổn định (đều 70%) -Khi quan sát FESEM thấy cấu trúc lỗ xốp có kích thƣớc nano ăn sâu vào hạt than Nguyễn Văn Thành Page 67 CHƢƠNG V KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: - Nghiên cứu khảo sát quy trình tách SiO2 từ than sau than hóa thu đƣợc chế độ tách tốt tách đƣợc 96 % với tỷ lệ NaOH/than 0,6 133 oC, nồng độ NaOH M -Nghiên cứu lý thuyết khảo sát với loại chất hoạt hóa: khí CO2, nƣớc, muối Na2CO3 K2CO3 tập trung nghiên cứu với hai muối cacbonat để từ tạo than có lỗ xốp nano với bề mặt riêng BET cao Những kết với muối cacbonat tác giả xin đƣợc tổng kết gồm có : + Bằng việc nghiên cứu thay đổi điều kiện để tạo áp suất riêng phần khí CO2 khác tác giả tạo than hoạt tính có lỗ xốp kích thƣớc nano với với thơng số thích hợp thu đƣợc giá trị BET cao +Xử lý hoạt hóa than muối Na2CO3 thu đƣợc kết tốt Na13.850.1 đạt 990 m2g-1, lỗ xốp có kích thƣớc lớn ( 0,1 m), phân bố không đều, lỗ xốp xuất cục bề mặt hạt than +Các mẫu hoạt hóa với muối K2CO3 nhiệt độ 900 oC mang lại hiệu xử lý cao Mẫu có bề mặt riêng lớn thu đƣợc K10.900.2, bề mặt riêng đạt 1329 m2g-1 Lỗ xốp có kích thƣớc nano với chủ yếu lỗ xốp loại trung bình (10÷40 nm) lỗ xốp loại nhỏ ( nm) phân bố hạt than +Xử lý nhiệt độ 950 oC thời gian giữ nhiệt không đem lại hiệu quả, bề mặt riêng hiệu suất thu hồi than thấp nhiệt độ thời gian thấp khảo sát +Việc rửa mẫu sau hoạt hóa làm tăng bề mặt riêng Cụ thể mẫu hoạt hóa Na2CO3 Na1.13 trƣớc rửa 990 m2g-1 tăng lên 1005 m2g-1 Các mẫu hoạt hóa K2CO3 tăng nhiều cụ thể mẫu K10.900.1 trƣớc rửa 1004 tăng lên 1298 m2g-1, mẫu K10.900.2 trƣớc rửa 1329 m2g-1 sau rửa 1595 m2g1 Thành phần %C mẫu sau rửa tăng cao 93% Nguyễn Văn Thành Page 67 +Ngoài việc nghiền nhỏ muối khuấy trộn than với muối mang lại hiệu xử lý cao +Xử lý hoạt hóa muối Na2CO3 so với K2CO3 phân ly Na2CO3 mạnh làm sát áp suất riêng phần khí CO2 tăng (lớn dùng muối K2CO3) dẫn đến phản ứng lan bề mặt than làm mát than mà không đào sâu vào để tạo lỗ xốp nên hiệu tăng bề mặt riêng không lớn việc sử dụng K2CO3 +Sử dụng chất hoạt hóa K2CO3 nhiệt độ 900 oC giờ, tỷ lệ muối 10 % tạo đƣợc than hoạt tính với cấu trúc nanơ Kiến nghị: -Nghiên cứu tỷ lệ CO/CO2 lị từ điều khiển tốc độ phản ứng hoạt hóa -Hồn thiện nghiên cứu ứng dụng than hoạt tính cho lọc khí lọc nƣớc -Nghiên cứu hoạt hóa than với khối lƣợng than hoạt tính lớn để ứng dụng với khối lƣợng lớn sản xuất -Với than có bề mặt riêng 1000 m2/g ngồi ứng dụng lọc nƣớc có nghiên cứu ứng dụng y tế, tụ điện… Nguyễn Văn Thành Page 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hary Marsh, Francisco Rodriguez-Reinoso, Activated Carbon, Elsevier, 2006 [2] R.C Bansal, Goyal, Activated Carbon Adsorption, Taylor & Francis Group, USA, 2005 [3] B Viswanathan, P Indra Neel and T K Varadarajan, Methods of Activation and Specific Applications of Carbon Materials, Nation centre for catalysis research department of chemistry, Indian institute of technology madras, chennai 600 036, February 2009 [4] Qing Cao, Ke-Chang, Yong-Kang Lv, Wei-Ren Bao, Bioresource Technology 97 (2006) [5] Jorge Laine, Alvaro Calafat, Carbon 29 (7) (1991) 949 [6] Nguyễn Văn Tƣ, Vũ Văn Khánh, Nghiên cứu yếu tố ảnh hƣởng đến công nghệ chế tạo than thô từ trấu, Tạp chí KH&CN Kim loại, 45, 2012 [7] Taik Nam Kim, Nguyễn Văn Tƣ, Nguyễn Ngọc Minh, Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ vỏ trấu Việt Nam, Tạp chí KH&CN Kim loại, 38, 2011 [10].Bansal R.C., Goyal M., “Activated Carbon Adsorption”, Taylor & Francis Group, USA (2005) [11] www.thanhoattinh.vn [12] www.bharabook.com [13] Saini, Rajiv; Saini, Santosh, Sharma, Sugandha (2010) "Nanotechnology: The Future Medicine" Journal of Cutaneous and Aesthetic Surgery (1): 32–33 [14] Yi-Jun Xu, Gisela Weinberg, Xi Liu, Olaf Timpe, and Dang Shen Su, Nanoarchitecturing of Activated Carbon: Facile strategy for chemical Functionalization of the surface of activated Carbon, Advanced Functional Materials 18 (2008), 3613-3619 [15] Nguyễn Đức Vận, Hóa học vơ tập 2, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội, năm 2001 [16] www.solvaychemicals.us, Heat of Formation of Trona from the Elements-Heat Effects of the Trona System [17] Kiyoshi Okada, Nohuo Yamamoto, Yoshikazu Kameshima and Atsuo Yasumor, Journal of Colloid and Interface Science, 262, 2003 [18] Chiung – Fen Chang, Ching – Yuan Chang, Wen – Tien Tsai, Jouranl of Colloid and Interface Science, 232 (2000) 45 [19] Junichi Hayashi, Atsuo Kazehaya, Katsuhiko Muroyama, A Paul Watkinson, Carbon 28 (2000) 1873-1878 [20] www.ameco.com.vn [21] www.cesti.gov.vn [22] www.denho.info [23] M Endo, C Kim, K Nishimura, T Fujino, K Miyashita, Carbon 38 (2000) 183 [24] Mansooreh Soleimani, Tahereh Kaghazchi, Chinese Journal of Chemical Engineering 16 (1) (2008) 112 [25] F Suarez-Garcia, A Martinez-Alonso, J M D Tascon, Journal of Analytica Applied Pyrolysis, 62 (2002) 93 [26] J D Rocha, A R Coutinho and C A Luengo, Brazilian Journal of Chemical Engineering, 19 (2002) 127-132 PHỤ LỤC 1.Ứng dụng than hoạt tính làm chất hấp phụ Than hoạt tính đóng vai trị quan trọng công nghệ hấp phụ khả hấp phụ hầu hết chất khí độc hại, oxit, muối kim loại,… Khả đƣợc phát vào khoảng năm 1500 trƣớc công nguyên thời Ai Cập cổ đại, ngày chúng đƣợc sử dụng phổ biến máy lọc nƣớc, khử mùi, thuốc khử độc y tế * Một số ứng dụng than hoạt tính: Thí nghiệm xác định BET Xây dựng hệ thống lọc khí Tỷ lệ phần trăm khí CO CO2 sinh q trình hoạt tính a) mẫu Na13.900.2 Nhiệt độ 340 530 600 635 670 700 737 760 783 800 820 835 850 860 870 876 884 890 902 910 Thời gian %CO %CO2 15h23' 1.45 15h58' 1.24 16h10' 6.42 16.69 16h24' 8.52 15.14 16h36' 9.91 14.02 16h46' 11.32 13.2 17h01' 14.98 13.13 17h11' 18.43 15.16 22' 25.84 19.04 30' 28.26 20.28 43' 30.88 21.08 52' 32.23 20.6 18h02' 34.68 20.75 10' 37.81 21.23 19' 39.36 21.18 25' 39.43 21.45 31' 41.38 21.17 43' 42.78 20.67 48' 43.7 20.21 57' 42.6 20.21 19h05' đạt nhiệt độ 920 19h06 43.07 19.12 12' 45.15 18.36 20' 45.43 17.85 26' 45.34 17.18 34' 45.56 16.57 48' 45.21 15.21 54' 44.31 14.13 20h 43.6 14 13' 33.13 14.52 23' 42.13 12.7 43' 42 11 Tỷ lệ 0 0.384661 0.562748 0.706847 0.857576 1.140899 1.215699 1.357143 1.393491 1.464896 1.564563 1.671325 1.78097 1.858357 1.838228 1.954653 2.069666 2.162296 2.107867 2.252615 2.45915 2.545098 2.639115 2.749547 2.972387 3.135881 3.114286 2.28168 3.317323 3.818182 b) Mẫu K10.900.2 Thời gian(phut) 14.34 14.42 14.43 14.48 14.53 14.58 15.14 15.24 15.34 15.44 15.55 16.05 16.15 16.25 16.35 16.43 16.48 16.53 16.58 17.04 17h10 17.14 17.19 17.24 17.29 17.34 13.38 sau phut Nhiệt độ 405 453 458 488 528 580 619 653 688 722 751 779 803 823 843 859 869 878 887 897 906 911 916 920 920 920 920 920 920 920 920 920 920 920 920 920 920 920 920 CO 0.01 0.03 0.15 0.33 0.38 1.24 5.25 8.7 10.6 13.15 15.16 17.99 21.59 24.8 29.42 32.89 33.75 36.31 38.25 40.8 42.26 43.65 45.91 47.07 47.14 48.37 49.24 49.63 49.63 49.73 49.54 49.53 50.29 50.22 50.5 49.13 49.17 49.33 49.37 CO2 0.52 0.75 2.44 4.38 3.98 10.33 13.63 13 12.8 12.76 13.12 14.28 15.6 17.43 18.51 19.15 20 19.79 20.48 20.77 21.4 21.53 21.27 21.21 21.54 21.04 20.83 20.83 20.98 20.54 20.25 20.68 19.7 19.06 18.93 18.75 17.81 17.33 16.74 CO/CO2 0.019231 0.04 0.061475 0.075342 0.095477 0.120039 0.38518 0.669231 0.828125 1.030564 1.155488 1.259804 1.383974 1.422834 1.589411 1.717493 1.6875 1.834765 1.867676 1.964372 1.974766 2.027404 2.158439 2.219236 2.188487 2.298954 2.363898 2.382621 2.365586 2.42113 2.44642 2.395068 2.552792 2.634837 2.667723 2.620267 2.760809 2.846509 2.949223 14h49p tắt lò 920 920 920 920 920 920 920 920 920 920 920 49.35 49.5 50.25 41.33 37.4 47.02 43.58 46.39 22.15 51.5 53.7 16.13 15.5 14.96 13.66 10.5 12.95 8.42 9.6 5.12 10.83 11.07 3.059516 3.193548 3.358957 3.025622 3.561905 3.630888 5.175772 4.832292 4.326172 4.755309 4.850949 ... bình phải có kích thƣớc nano Nhƣ việc tạo lỗ xốp có kích thƣớc nano nâng cao hoạt tính cho than Một ƣu điểm quan trọng than hoạt tính có kích thƣớc nano lỗ xốp kích thƣớc có khả hấp thụ chất độc... ảnh than hoạt tính Hình 1.2 Cấu trúc dạng lớp graphit than hoạt tính (a) mơ cấu trúc nano than hoạt tính (b) Hình 1.3 Một số ngun liệu chế tạo than hoạt tính Hình 1.4 Sản lƣợng lúa Việt Nam từ... nhƣ khả hấp phụ vƣợt trội mà lỗ xốp có kích thƣớc lớn than hoạt tính thơng thƣờng khơng có đƣợc Than hoạt tính có diện tích bề mặt riêng lớn (có lỗ xốp có kích thƣớc nano) đƣợc ứng dụng nhiều lĩnh