C + O2 O + (O) (O) O
a/ Mẫu chưa nghiền b/ Mẫu nghiền 48h
KẾT LUẬN CHƯƠNG
Từ cỏc kết quả nghiờn cứu đặc điểm quỏ trỡnh hấp phụ của cỏc mẫu THT siờu mịn được chế tạo từ THT Trà Bắc, Trung Quốc và tre đối với khớ nitơ, hơi hữu cơ, và trong dung dịch nước cú chứa cỏc chất mang màu (MB) hoặc cỏc chất nổ (TNR, TNT), cú thể cho phộp rỳt ra một số kết luận sau:
1. Bằng phương phỏp nghiền cơ học (nghiền bi) cú thể tạo được THT cú kớch thước siờu mịn. Quỏ trỡnh nghiền tạo đến kớch thước siờu mịn bằng phương phỏp nghiền cơ học (nghiền bi) là phương phỏp hoạt húa cơ học do đú khụng làm ảnh hưởng đỏng kể đến cấu trỳc mao quản của 03 loại THT: Trà Bắc, Trung Quốc, tre. Đối với mẫu THT Trung Quốc và THT tre, kớch
thước siờu mịn chỉ sau 18 giờ và gần như khụng nghiền nhỏ hơn được nữa ở sau 24 giờ. Điều này chứng tỏ THT Trà Bắc cú độ ổn định và độ bền tốt hơn THT Trung Quốc và THT tre.
2. Trong quỏ trỡnh nghiền, cỡ hạt của 03 loại THT giảm theo thời gian cú cựng quy luật. Giai đoạn đầu giảm rất nhanh xuống cỡ hạt khoảng 12-15 micron. Sau đú, kớch thước hạt giảm chậm và rất ớt thay đổi sau khi nghiền 24h đến 48h. Như vậy, để chế tạo cỏc mẫu than hoạt tớnh cú kớch thước siờu mịn (cỡ ≤ 10àm) thỡ cần nghiền cả 3 loại THT núi trờn trong khoảng thời gian ≥24h.
Kết quả thớ nghiệm cho thấy: phương phỏp nghiền cơ học hay hoạt húa cơ học lựa chọn phự hợp trong điều kiện cụng nghệ chế tạo THT siờu mịn ở phũng thớ nghiệm và xỏc lập cụng nghệ sản xuất cụng nghiệp sau này.
3. Kết quả nghiờn cứu quỏ trỡnh hấp phụ trong pha khớ của 03 loại THT cho thấy: việc nghiền nhỏ cỏc hạt THT cú kớch thước lớn từ hàng nghỡn hoặc hàng trăm àm về hạt cú kớch thước bộ cỡ chục àm khụng ảnh hưởng đỏng kể đến dung lượng hấp phụ.
4. Kết quả nghiờn cứu đẳng nhiệt hấp phụ trong dung dịch lỏng cho thấy: hằng số hấp phụ KF, hệ số n, hằng số hấp phụ KL, qmax được tớnh qua phương trỡnh thực nghiệm Freundlich và Langmuir trờn đều tăng khi kớch thước hạt than giảm. Như vậy, quỏ trỡnh nghiền cũng cú thể phỏ vỡ những nỳt thắt mao quản (nỳt cổ chai) dẫn đến sự thụng thoỏng về giao thụng giữa cỏc mao quản và tận dụng được triệt để hấp phụ trờn mao quản, đồng thời sẽ làm kớch thước hạt THT giảm, đồng nghĩa với chiều dài mao quản ngắn lại, tức là giao thụng giữa cỏc mao quản được rỳt ngắn, diện tớch tiếp xỳc bề mặt ngoài của than tăng hay tõm hấp phụ hiệu quả tăng.
minh được: hằng số tốc độ phản ứng tăng dần khi kớch thước hạt THT giảm và tăng đột biến khi kớch thước hạt đạt đến kớch thước siờu mịn (dưới 10àm) và tuõn theo mụ hỡnh phản ứng động học hấp phụ giả bậc hai. Cụ thể: cỏc mẫu THT cú kớch thước hạt lớn hơn 50àm hằng số tốc độ phản ứng k2 tăng đều và tuyến tớnh trong phạm vi một vài lần; kớch thước hạt trong khoảng 10-50àm hằng số tốc độ phản ứng tăng nhanh hơn, đến hàng chục lần; khi kớch thước hạt đạt đến siờu mịn (dưới 10àm) thỡ hằng số tốc độ cú thể tăng đến trăm lần so với mẫu cú kớch thước hạt lớn hơn 120àm.
6. Cỏc kết quả nghiờn cứu sự hấp phụ cỏc hợp chất hữu cơ như: MB, TNT, NTR trong dung dịch trờn cỏc mẫu THT cú kớch thước siờu mịn (S- PAC) của luận ỏn phự hợp với kết quả ngiờn cứu của cỏc tỏc giả nước ngoài [55], [89-96]. Ngoài khả năng hấp phụ mao quản thỡ THT cú kớch thước siờu mịn cũn tuõn theo mụ hỡnh hấp phụ bề mặt ngoài hay mụ hỡnh hấp phụ vỏ hạt (Shell Adsorption Model - SAM).
KẾT LUẬN
1. Bằng phương phỏp nghiền bi cú thể chế tạo THT cú kớch thước siờu mịn. Từ cỏc kết quả nghiờn cứu đặc điểm quỏ trỡnh hấp phụ của cỏc mẫu than Trà Bắc, than Trung Quốc, than tre đối với khớ nitơ, hơi benzen và cỏc chất hữu cơ trong dung dịch nước, cho thấy quỏ trỡnh nghiền nhỏ cỏc hạt THT cú kớch thước lớn, từ hàng nghỡn hoặc hàng trăm àm, về kớch thước siờu mịn, cỡ chục àm, bằng phương phỏp nghiền cơ học (nghiền bi), khụng làm ảnh hưởng đỏng kể đến dung lượng hấp phụ hay cấu trỳc lỗ xốp THT:
Phương phỏp nghiền cơ học phự hợp với cụng nghệ chế tạo THT siờu mịn ở phũng thớ nghiệm và cú thể ỏp dụng sản xuất quy mụ cụng nghiệp.
2. Đó khảo sỏt đặc điểm quỏ trỡnh hấp phụ trong dung dịch nước trờn THT siờu mịn của một số hợp chất hữu cơ mang màu và cú tớnh nổ gốc nitro thơm. Kết quả cho thấy: Ngoài sự phụ thuộc vào bản chất của cỏc loại THT, khả năng hấp phụ cũn phụ thuộc vào kớch thước hạt; khi kớch thước hạt của THT giảm, hiệu suất hấp phụ tăng.
3. Kết quả nghiờn cứu động học hấp phụ trong dung dịch nước cho thấy: Hằng số tốc độ phản ứng tăng dần khi kớch thước hạt giảm dần, tăng đột biến khi kớch thước hạt đạt đến kớch thước siờu mịn và tuõn theo mụ hỡnh phản ứng động học hấp phụ giả bậc hai.
4. Đó thiết lập được cỏc phương trỡnh đẳng nhiệt hấp phụ trong mụi trường nước của một số chất hữu cơ như MB, TNR, TNT trờn cỏc hệ hấp phụ than hoạt tớnh bột mịn và siờu mịn. Kết quả cho thấy phương trỡnh đẳng nhiệt Frenudlich là thớch hợp để ỏp dụng xử lý số liệu thực nghiệm cũng như tớnh toỏn cỏc thụng số cụng nghệ xử lý mụi trường bằng phương phỏp hấp phụ trong mụi trường nước.
5. Đó đỏnh giỏ bước đầu một số đặc tớnh kinh tế kỹ thuật của THT siờu mịn khi ỏp dụng vào mục đớch xử lý nước thải nhiễm TNT.
* Những đúng gúp mới của luận ỏn
- Nghiờn cứu một cỏch hệ thống cỏc vấn đề liờn quan đến chế tạo THT cú kớch thước siờu mịn. Phương phỏp nghiền cơ học khụng làm ảnh hưởng đến cấu trỳc lỗ xốp của 03 loại THT: than Trà Bắc, than Trung Quốc, than tre và phương phỏp này phự hợp với cụng nghệ chế tạo THT siờu mịn ở phũng thớ nghiệm.
- Thiết lập cỏc phương trỡnh đẳng nhiệt và động học hấp phụ trong mụi trường nước của cỏc chất MB, TNR, TNT trờn than hoạt tớnh bột mịn và siờu mịn. Cỏc kết quả nghiờn cứu cho thấy: quỏ trỡnh hấp phụ phụ thuộc vào bản chất và kớch thước hạt của than. THT càng mịn thỡ hiệu suất và tốc độ hấp phụ càng cao.
- Xỏc định quy trỡnh nghiền khụng phỏ hủy về cấu trỳc mao quản và quỏ trỡnh hấp phụ phõn tử lớn chủ yếu xảy ra ở bề mặt ngoài của than hoạt tớnh.
DANH MỤC CÁC CễNG TRèNH ĐÃ CễNG BỐ
1. Trần Quang Sỏng, Lờ Huy Du (2008), Khảo sỏt khả năng hấp phụ màu
xanh metylen của than hoạt tớnh được điều chế từ tre, Tạp chớ Nghiờn cứu
KHKT&CNQS số 22, Tr. 54-57 .
2. Lờ Huy Du, Trần Quang Sỏng, Trần Đăng Mạnh (2009), Nghiờn cứu sản xuất thử than hoạt tớnh từ tre luồng bằng lũ cụng nghiệp, Hội nghị Xỳc tỏc
và Hấp phụ toàn quốc lần thứ 5, thỏng 11/2011, Tạp chớ Húa học, Tập 47(6A), Tr. 220-226.
3. Trần Quang Sỏng, Đỗ Ngọc Khuờ, Lờ Huy Du (2011), Nghiờn cứu ảnh
hưởng của kớch thước hạt đến khả năng hấp phụ than hoạt tớnh dạng bột, Tạp
chớ Húa học, Tập 49(3), Tr 336-341.
4. Trần Quang Sỏng, Đỗ Ngọc Khuờ (2011), Ảnh hưởng của kớch thước hạt than hoạt tớnh đến hiệu quả hấp phụ axit styphnic lờn than hoạt tớnh Trà Bắc, Tạp chớ Phõn tớch Húa Lý Sinh, Tập 16(4), tr 32-37.
5. Trần Quang Sỏng, Đỗ Ngọc Khuờ, Lờ Huy Du (2011), Ảnh hưởng của
kớch thước hạt than tẩy màu đến khả năng hấp phụ và tốc độ hấp phụ, Hội nghị xỳc tỏc hấp phụ toàn quốc lần thứ 6, Tạp chớ Húa học, Tập 49(5AB), Tr 116-123.
6. Le Huy Du, Tran Kim Phuong, Tran Quang Sang, Tran Dang Mạnh (2011), Testing Manufacture of Activated Carbon from Bamboo charcoal in
the Industrial rotary furnace, The 1st International Conference on Energy,
Environment and Climate changes (ICEC – 2011), Ho Chi Minh University of Industry (HUI), Vietnam.
7. Trần Quang Sỏng, Đỗ Ngọc Khuờ, Lờ Huy Du (2014), Ảnh hưởng của
kớch thước hạt đến hiệu quả hấp phụ trinitrotoluen trờn than hoạt tớnh, Tạp chớ Xỳc tỏc và Hấp phụ, Tập 3(2), Tr 36-41.