Vải (sợi) carbon hoạt tính đã đƣợc đƣa vào thử nghiệm trong hộp lọc hơi độc công nghiệp (Hình 4.4). Kết quả kiểm tra hộp lọc đƣợc cho trong bảng 4.1.
Hộp lọc độc công nghiệp của Đài Loan đƣợc kiểm tra ứng với trở lực hô hấp 7mm H2O có thời gian bảo vệ là 23 phút, còn của Trung Quốc là 33 phút.
82
Bảng 4.1. Kết quả kiểm tra hộp lọc hơi độc dùng vải (sợi) các bon hoạt tính.
TT Tên mẫu Các chỉ tiêu đánh giá Trở lực hô
hấp (mm H2O)
Hệ số lọc bụi (%)
Thời gian bảo vệ với benzen ở nồng độ Co = 10mg/l; V= 30l/phút; t (phút) Ghi chú 1 HL - 1 7 10-2 28 ÷ 32 Sợi rối 2 HL - 2 7 10-2 37 8 lớp CB 3 HL - 3 10 10-2 42 11 lớp CB
Từ kết quả đánh giá ở trên ta thấy vải (sợi) các bon hoạt tính đƣợc chế tạo theo phƣơng pháp mà đề tài đã nghiên cứu có thể dùng trong hộp lọc hơi độc công nghiệp. Ƣu việt của hộp lọc dùng vải các bon hoạt tính là: dễ đƣa vào hộp lọc, hộp lọc không cần phải có màng lọc bụi vì vải các bon đảm nhận cả chức năng lọc bụi và lọc hơi độc.
Hình 4.4. Hộp lọc độc sử dụng sợi các bon hoạt tính
Để sử dụng trong hộp lọc quân sự cần phải nghiên cứu thêm nhiều. Chúng ta biết rằng chất độc quân sự ngày nay đƣợc cải tiến rất mạnh có khả năng vô hiệu hóa các khí tài phòng hóa. Các bon hoạt tính có thể không hấp phụ trực tiếp đƣợc các chất độc loại này, vì vậy cần phải tẩm vào sợi carbon tác nhân phản ứng với chất độc để khi tiếp xúc với chất độc chúng phản ứng với chất độc làm thay đổi tính chất của chất đó và các bon hoạt tính có thế hấp phụ đƣợc hay nói một cách khác là dùng thực hiện việc hoạt hóa hóa học sợi các bon.
83
4.4. Kết luận
Các kết quả thử nghiệm vải carbon hoạt tính trong áo phòng hóa và hộp lọc hơi độc cho thấy sợi carbon hoạt tính của đề tài đã giải quyết đƣợc một trong những khâu quan trọng của quần áo phòng hóa và hộp lọc hơi độc. Để có thể áp dụng vải các bon hoạt tính trong các trang bị phòng độc quân sự cần kết hợp vải các bon hoạt tính với các yếu tố khác nữa. Dùng vải chống thầm ở lớp ngoài nhƣ các bộ quần áo của một số nƣớc trên thế giới đẻ tăng thời gian chịu đựng với chất độc. Do chứa một lƣợng lỗ xốp rất lớn, vì vậy có thể thấm vào sợi một số tác nhân có khả năng phản ứng với chất độc tạo ra chất mới bị hấp phụ trên sợi bon hoạt tính. Nếu sử dụng làm phƣơng tiện phòng độc công nghjệp thì sợi các bon này hoàn toàn đáp ứng đƣợc yêu cầu.
84
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Công nghệ chế tạo sợi các bon hoạt tính từ sợi hydradcellulose đã đƣợc nghiên cứu. Chế tạo sợi các bon hoạt tính từ sợi hydradcellulose đƣợc thực hiện theo sơ đồ công nghệ sau (hình 4.5):
Hình 4.5. Sơ đồ công nghệ chế tạo sợi các bon hoạt tính từ hydradcellulose
Sử dụng chất xúc tác phản ứng là hỗn hợp urea (CO(NH2)2 và amonium phosphate dibasic (NH4)2HPO4 kết hợp với việc chọn chế độ công nghệ ổn định hóa, các bon hóa hợp lý cho hiệu suất thu hồi các bon (hiệu suất các bon hóa) tƣơng đối cao ~ 22,3 %. Xe thành bó sợi Sợi hydradcellulose Dệt thành tấm Thấm xúc tác Ổng định hóa Các bon hóa Hoạt hóa Vải các bon hoạt tính
85
Tốc độ tăng nhiệt trong quá trình ổn định hóa và các bon hóa rất quan trọng, ở giai đoạn nhiệt độ thấp cần áp dụng chế độ tăng nhiệt chậm, còn ở giai đoạn nhiệt độ cao có thể tăng nhanh hơn.
Trong quá trình hoạt hóa, nhiệt độ hoạt hóa và thời gian hoạt hóa đóng vai trò rất quan trọng. Thời gian hoạt hóa hợp lý là khoảng 120 phút ở nhiệt độ 1200 oC trong môi trƣờng khí CO2.
Sợi các bon đƣợc chế tạo theo sơ đồ trên có các tính chất cơ bản nhƣ: độ hấp phụ, đặc trƣng hấp phụ đẳng nhiệt đối với benzen và Ni tơ, diện tích bề mặt riêng và sự phân bố lỗ trống tƣơng đối tốt.
Độ hấp phụ cực đại Benzen của sợi các bon hoạt tính từ 3,02 ÷ 3,78 mM/g. Bề mặt riêng (diện tích bề mặt BET) của sợi các bon hoạt tính có thể đạt tới 1850 m2/g, lớn hơn tất cả các loại than hoạt tính dạng khác.
Vải các bon hoạt tính hấp phụ rất nhanh đạt cực đại ở ngay áp suất hơi bão hòa thấp.
Sự phân bố lỗ trống trong sợi chủ yếu là lỗ trống micro và một phần nhỏ lỗ trống trung.
Sợi các bon hoạt tính đã đƣợc áp dụng thử trong hai trang bị phòng độc là áo phòng hóa và hộp lọc độc. Kết quả xác định các thông số hấp phụ và cấu trúc của vải và thử nghiệm khả năng phòng độc với chất độc quân sự Iperit cho thấy vải các bon hoạt tính có thể dùng trong các trang bị phòng hóa thế hệ mới.
86
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Phạm Văn Cƣờng, Đào Duy Việt, Nguyễn Việt Anh, Nguyễn Hữu Sơn. 2013. Xử lý bề mặt sợi cacbon dùng làm cấu tử tăng bền trong vật liệu composite cacbon – cacbon. Tạp chí Kỹ thuật và trang bị tháng 4.
2. Bacon, R., 1973. Carbon Fibers from Rayon Precursor. Chemistry and Physics of Carbon,. 9: p. 2.
3. Bacon, R. 1964 . Carbon fibers from rayon precursors; In Chemistry and Physics of Carbon; Walker p. 1.J. Polym. Sci. C, 6, 65–81.
4. Bacon, R.T., M., 1964. Carbonization of cellulose fibers‐II physical property
study. carbon, 2: p. 221--‐225.
5. Bacon, R. andM. Tang, 1964. Carbon, 2: p. 221.
6. Bennett, S.C. and D.J. Johnson, 1979. Carbon,. 17: p. 145--‐152.
7. Benaddi H, Bandosz TJ, Jagiello J, Schwarz JA, Rouzaud, Legras D, Beguin F. Surface functionality and porosity of activated carbons obtained from chemical activation of wood. Carbon 2000;38(5):669-674.
8. Conesa, J.A., et al., 1995. Analysis of Different Kinetic-Models in the Dynamic Pyrolysis of Cellulose. Thermochimica Acta,. 254: p. 175--‐192.
9. Donnet, J., carbon fibres, ed. Second 1990, New York and Basel: Marcel Basel: Dekker.
10.DiEdwardo, A. Organic Chemistry and Plastic Chemistry. In 175th American Chemical Society Meeting. Anahein, Calif.: ACS,Washington, DC.
11.Ford, C.E., 1963: U.S. Patent. p. 107,152.
12.Grassie, N. and R. McGuchan, Eur.Polym. Jour., 1970. 6: p. 1277.
13.Hughes, J.D., 1987. The evaluation of Current Carbon Fibers. J. Phys and Apply. Phys,.20: p. 1987.
14.Gonzalez JC, Sepulveda-Escribano A, Molina-Sabio M, Rodriguez-Reinoso F. 1997. Production, properties and applications of activated carbon. In:
Characterization of Porous Solids. Vol. IV, Eds.McEnaney B, Mays TJ, Rouquerol F, Rodriguez-Reinoso F, Sing KSW, Unger KK. The Royal Society of Chemistry, Cambridge, 1997, pp. 9-16.
15.Hu Z, Srinivasan MO, Ni Y. Novel activation process for preparing highly microporous and mesoporous carbons. Carbon 2001;39(6):877-886.
87
17.Kauffman, G.B.,Rayon, 1993. firstsem i--‐synthetic fiber product. Journal of chemicaleducation. Shunjin
18.Konkin A.A., 1985. Production of Cellulose Based Carbon Fibrous
Materials, in hand book Composites,W.Watt, Editor, Elsevier Science:
Moscou. p. 275.
19.Lewin, M., 1983. Chemical Processing of Fiber and Fabrics, Functional Finishes: Part B, in Handbook of Fiber Science and Technology, S.B. Sello,
Editor, Marcel Dekker, Inc.: New York. p. 2– 93.
20.Morgan, P., 2005. Carbon fibers and their Composites,. p. 121.
21.Otani,S., 1966. On the Raw Materials of MP Carbon Fiber. Carbon, 1966. 4: p. 425.
22.Piskorz, J. and G.V. Peacocke, 2002. Pyrolysis fundamentals Review, in Fast
pyrolysis of Biomass: A handbook, Radlein, Editor 2002, Bridgewater, A.V.:
Newbury. p. 14.
23.P.L.Jr., Thrower, P.A., Eds.;Marcel Dekker, 1985. New York, NY, USA,1974; Vol. 9,
24.Riggs, J.P.,Carbon Fibers. Enciclopedia of Polym. Sci. & Tech.
25.Statheropoulos, M.K., S.A., 2000. Quantitative thermogravimetric--‐mass spectrometric analysis for monitoring the effects of fire retardants on cellulose pyrolysis. Analytica Chimica Acta, 409: p. 203--‐214.
26.Shindo, A., 1961. Journal of Ceramic Assoc.Japan,. 69: p. 195. 27.Shindo, A., 1961. Journal of Ceramic Assoc.Japan,. 69: p. 195. 28.Bacon, R. andM. Tang, 1964. Carbon,. 2: p. 221.
29.Shindo, A., Y. NAkanishi, and I. Sema, 1969. Appl. Polym. Symp.,. 9: p. 271.
30.Wu, Q.L. and D. Pan, 2002. A new cellulose based carbon fiber from a lyocell precursor.Textile Research Journal,. 72(5): p. 405--‐410.
31.Watt, W . and W. Johnson. 1970. In The Third London International Carbon
and Graphite conference.. london.
32.Peng, H.S., 2003. Lyocell Fibers as the Precursor of Carbon Fibers, State
Key Laboratory of Chemical Fiber & Polymer Material Modification: Shanghai.
33.Valenzuela--‐Calahorro, C., V.Gomez--‐Serrano, and M.J. Bernalte--‐Garcia, 1987. Influence of particle size and pyrolysis conditions on yield, density and sometextural paramaters of chars prepared from Holm - oak wood. J. Anal. Appl. Pyrolysis,. 12:p. 61--‐70.
88
34.Tang, M.M.; Bacon, R. 1964. Carbonization of cellulose fibers-I. Low temperature pyrolysis. Carbon, 2, 211–214.
35.Tang, M.M. & Bacon, R. 1964, „Carbonization of cellulose fibers - I, low temperature pyrolysis‟, Carbon, vol. 2, no. 3, pp. 211-220.
36.Watt, W., New Materials Make Their Mark. Nature, 1968. 220:p. 835.
37.Y. Chen, N. Jiang, L. Sun and I. Negulescu, 2006 , Activated Carbon Nonwoven as Chemical Protective Materials, RJTA Vol. 10 No. 3