7. TRÌNH TỰ LUẬN ÁN
3.3.2. Đặc trưng của sản phẩm rắn nhiệt phân
Sản phẩm rắn thu được qua các giai đoạn tương ứng vớinhiệt độ từ khi bắt đầu nhiệt phân đến 170; 318; 400; 600 và 700 oC của quá trình nhiệt phân được ký hiệu lần lượt là S170, S318, S400, S600 và S700.Phổ FT-IR thể hiện các liên kết hĩa học
trong các mẫu sản phẩm rắn nhiệt phân đượcthể hiện trên Hình 3.8.
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 Giai đoạn 4.2 Giai đoạn 4.1 Giai đoạn 3 Giai đoạn 2 Giai đoạn 1 H-O-HC=C C-O -OH Bã mía Độ truyền qu a, T (%) Số sóng (cm-1) S700 S600 S400 S318 S170 -OH -CH2, -CH3 C=O C-O-C C=C, C-H
Khi nhiệt phân đến 170 °C (giai đoạn 1) cường độ dao động của nhĩm OH giảm
và cĩ sự dịch chuyển số sĩng tương ứng với dao động của nhĩm OH từ 3420 cm-1
(trong mẫu bã mía) đến 3750 cm-1 (trong mẫu S170, S318,…). Số sĩng 3420 cm-1đặc trưng dao động hĩa trị của nhĩm OH trong phân tử nước; 3750 cm-1 đặc trưng các dao động hĩa trị của nhĩm OH trong hợp chất phenol, alcohol và số sĩng 1648 cm-1
là dao động đặc trưng của nước hấp thụ trong bã mía [169]. Điều này chứng minh rằng khi nhiệt phân dưới 170 °C chủ yếu là quá trình tách nước từ bã mía. Từ 170 °C trở đi, cường độ dao động của các nhĩm -CH2, -CH3 (2924 cm-1) giảm và khơng cịn
xuất hiện tín hiệu dao động khi nhiệt độ nhiệt phân đến 400 oC (giai đoạn 2 và 3). Trong giai đoạn này, các liên kết -CH2, -OH trong phân tử hemicellulose và cellulose bị bẽ gãy để giải phĩng nước, aldehyde, ketone và alcohol cĩ khối lượng phân tử thấp (quá trình phân mảnh và khử nước) [18]. Đặc biệt, khi nhiệt độ tăng lên trên 300 oC thì liên kết C-O trong ether (1250 cm-1) và liên kết cầu nối C-O-C (1159 cm-1; 1163 cm-1) cĩ sự suy giảm rõ về cường độ pic, chứng tỏ các phân tử hemicellulose, cellulose và lignin bị phân hủy thành các hợp chất vịng 5 cạnh và 6 cạnh. Trong phạm vi nhiệt độ này chủ yếu xảy ra quá trình đề polymer hĩa của hemcellulose,
cellulose và lignin [18]. Khi nhiệt độ nhiệt phân cao hơn 400 oC (giai đoạn 4)tín hiệu phổ FT-IR ít thay đổi so với các giai đoạn trước đĩ. Trong giai đoạn này, các thành phần cịn lại của lignin tiếp tục bị phân hủy. Các quá trình xảy ra chủ yếu bao gồm đề methyl hĩa và thơm hĩa để tạo thành các hợp chất cĩ chứa vịng thơm, giải phĩng
khí H2, CO và CH4 [169]. Sự tồn tại dao động của nhĩm OH (3750 cm-1) và của các liên kết C=O (1730 cm-1) cĩ thể do acetyl hoặc carboxylic acid trong phân tử lignin phân hủy khơng hồn tồn. Và các dao động của các liên kết C=C, C-H (1512 cm-1 và 503 cm-1) do các hợp chất vịng thơm vẫn cịn một ít trong sản phẩm rắn.
Như vậy, phổ FT-IR của sản phẩm rắn quá trình nhiệt phân thu được ở các nhiệt độ khác nhau đã chứng tỏ được khả năng phá vỡ các liên kết hĩa học của mỗi thành phần trong bã mía theo nhiệt độ và kết quả này phù hợp với kết quả phân tích nhiệt theo mơ hình động học nhiều giai đoạn.