Chế tạo vật liệu hấp phụ từ than tro bay

- Nhiệt độ injectơ: 270°c

KẾT QUẢ VĂ THẢO LUẬN

5.1. Chế tạo vật liệu hấp phụ từ than tro bay

Thănh phần hóa học của than tro bay trước vă sau khi xử lý đê được xâc định vă chỉ ra trong bảng 3.

Bảng 3. Thănh phần hóa học (%) của than tro bay trước vă sau khi xử lý

Thănh phần

Si02 a i20 3 k20 NazO MgO Fe20 3 ZnO T i02 Còn

lại

Câc bon

Trước 62,75 13,20 1,98 0,08 1,87 3,23 2,10 1.70 1,19 12,1

Sau 53,06 16,60 2,66 0,18 2,62 4,40 2,80 2,30 2,08 13,3

Như vậy so với than tro bay chưa xử lý thì thănh phần hóa học của than tro bay sau xử lý có Si02 giảm, câc thănh phần khâc đểu tăng. Việc tăng thănh phần A120 3 vă c trong than tro bay sau xử lý sẽ lăm tính chất của vật liệu thay đổi theo. Mẫu than tro bay trước vă sau khi xử lý bằng kiềm đê được phđn tích bằng phổ nhiễu xạ tia X vă kính hiển vi điện tử. So sânh kết quả thu được từ 2 phổ trín cho thấy vật liệu trước xử lý vă sau xử lý rất khâc nhau.

5.1.1. Phổ nhiễu xạ tia X

Đối với than tro bay trước xử lí cho phổ nhiễu xạ tia X không rõ nĩt, hình 9. Theo câc kết quả đê công bố thì than tro bay gồm câc pha vô định hình, tinh thể, than dư. Thănh phần tinh thể lă quartz vă mulit ,magnetit, hematit. Pha vô định hình có thể chiếm tới 75% khối lượng than tro bay vă tồn tại khi nhiệt đốt than thấp, lă câc loại chứa nhôm silicat. Theo Hullet, than tro bay gồm thuỷ tinh mulit, quartz, spinel từ tính. Pha thuỷ tinh vô định hình gắn kết trong cấu trúc khung dạng kim rắn của mulit vă quartz tạo ra cấu trúc dị thể của tất cả câc thănh phần tro. Chính vì vậy phổ nhiễu xạ tia X không rõ nĩt lă điều dễ hiểu.

Phổ hình 9 Có một góc nhiễu xạ chính (20) ở 26.8° đặc trưng của Quartz

(Si02). Dựa trín thư viện phổ của mây, câc pic khâc của Quartz còn ở 20.9° ; 36.5° ; 39.5° ; 40.2° ; 42.5° ; 45.9° ; 50.1°; 54.9°; 68.1°. Như vậy trước khi xử lí chỉ xuất hiện pha tinh thể của Quartz lă chủ yếu.

1200-3

VNU-HN-SIEMENS D5005 - Mau 1 (Tro bay)

2-Theta - S cale

Q p ila Thuc-Trob«y-M>u1 raw - Typ« 2Th/Th locked - start 5 000 ■ - End 70.010 ■ - stffp 0 030 ■ - stap tlma 1 5 » - Twnp 25 0 'C (Room) - Anod« Cu - C fM lto fi 10/22/06 n 0 3 3 -1 1 6 1 (D ) - Quartz, «yn - SIQ2 - Y: 58.50 % - d * by: 1.000 ■ WL: 1.5405« 0 3 3 -1 1 6 1 (D ) - Quartz, «yn - SIQ2 - Y: 58.50 % - d * by: 1.000 ■ WL: 1.5405«

® 15-A776 (I) - MullHa. iyn - AIBSÍ2013 - Y: 10.12 s - d « by: 1 .MO - WVL 1 54056

@ 41-0556 (CJ - Alum inum P h o tp h a to A IP 0 4 -1 1 - A120P200ẼŨ - V: 2.26 % - d * by: 1 000 - W L : 1.54096 [Ê]2ữ-0452 (I] - Glamandina - C iA I2 S i2 0 a 4H 2 0 - Y: 2 2 9 % - d « by- 1 000 - WL: 1 54056

7 ợ

Hình 9. Anh X-ray trước xử lí

Đối với mẫu than tro bay sau xử lí cho phổ nhiễu xạ tia X rõ nĩt, hình 10.

Khi xử lý với kiềm 3,5M, có lẽ câc pha vô định hình có trong than tro bay đê bị hòa tan, để lại trong than tro bay câc oxit kim loại vă những thănh phần cơ bản của than tro bay lă Silicat Si02 (40 60%), aluminat A1203 (25 -ỉ- 40%), oxit sắt Fe203 (5 4- 10%), CaO (1 -ỉ- 6%) ngoăi ra còn có cacbon chưa chây hết, lượng nhỏ câc oxit của Ca, Mg, Ti,... chất hữu cơ, lương vết của B, Co, Cr, Mn, Ni,

s,

JU" 1700 1800 1500 1400 1300 1200 1100 to 1000 ci J m i 900 c BOO

VN U-H N -S IEM EN S D5005 - Xu ly axit (tro bay)

2-Theta - Scale

0 F il# Huy-KhHo«-M«ubot r*w - Typ«: 2Th/Th lock»d - start: 10 063 ■ - End 70 052 • - st»p 0.030 ■ - Stop t>m* 1 .5 « - T»mp 25 0 * c (Room) - A n od t Cu - Craabon 11/1CV06 20 32 13 5133-1181 (0 ) - Quartz, «ỵn - S I02 - Y: 53 08 H - d X by: 1 .0 0 0 -W L 1.54056

0 3 8 - 0 2 1 9 (C > - Sodium Aluminum Silicate Hydrata 2*olrta P i. (Na) - N i6AI8Si10032 12H20 - Y 25 79 % ■ d • by 1 000 - VM. 1.54056 0 1 5 - 0 7 7 0 (I) - M ullit*. »yn - A i6 S i2 0 1 3 - Y : 7 83 % d * by 1 000 - VA. 1.54056 0 1 5 - 0 7 7 0 (I) - M ullit*. »yn - A i6 S i2 0 1 3 - Y : 7 83 % d * by 1 000 - VA. 1.54056

Hình 10. Ảnh X-ray sau xử lí

Kết quả đo phổ nhiễu xạ tia X mẫu than tro bay sau khi xử lý thuỷ nhiệt bằng kiềm vẫn tồn tại hạt Quarts (Si02).

Câc píc đặc trưng của mullite Al6(Si20 13) của mẫu trước vă sau xử lí (20 ) ở 16.5°; 31°; 33.2°; 35.3°; 40.9°; 60.5°. Những píc năy cho thấy, ngay cả trong mẫu trước khi xử lí, dạng tinh thể đê tồn tại trong mẫu, bín cạnh cấu trúc vô định hình

Sau khi xử lý thuỷ nhiệt than tro bay với kiềm thì trong sản phẩm còn xuất hiện một dạng tinh thể mới với câc pic rất rõ vă mạnh ở 12,5°; 17,07°; 21,8°; 28,1°; 34,4°; 46,1° (12.5°; 17.8°; 21.8°;28.1°; 33.5°; 46°; 53.2°; 54.8° vă đặc biệt mạnh ở cường độ 28°; 33°). Theo thư viện phổ của mây, pha tinh thể mới hình thănh lă dạng Natri alumilum silicate hidrat có công thức tổng quât: Na20.Al2- 03(3.5-5.3) Si02.nH20 kết tinh theo hệ mạng tetragonal với thông số mạng a=b=c=l 0.043A° . Tinh thể của Natri alumilum silicate hidrat có cấu trúc cơ bản của Zeolit Na-Pl. Bín cạnh thănh phần chính Zeolit Na-Pl , có thể có Zeolit Philicite với công thức tổng quât : Na20. Al20-Ị(3.3-5.3)Si02.nH20 đê hình thănh .

Việc xâc định hăm lượng của câc Zeolit hình thănh sau xử lí kiềm vă nhiệt sẽ được tiến hănh trong câc nghiín cứu tiếp theo.

5.1.2. P hổ vi điện tử quĩt SEM

Phổ vi điện tử quĩt SEM cho thấy rõ hình ảnh của pha vô định hình trong than tro bay trước khi xử lý, hình 11. Điều năy góp phần giải thích tại sao phổ nhiễu xạ tia X, hình 9 lại không rõ nĩt.

H ình 11. P hổ vi điện tủ quĩt SEM của than tro bay trước khi xử lý.

Than tro bay trước khi xử lý có chứa câc hạt thô, thường có góc cạnh vă được bao phủ bởi một lớp thuỷ tinh vô định hình. Nhưng sau khi xử lý, lớp thủy tinh vô định hình năy mất đi, lăm lộ rõ câc hạt vật liệu với diện tích bề mật tiếp xúc không bị che phủ bởi câc chất khâc, hình 12.

Hình 12. P hổ vi điện tủ quĩt SEM của than tro bay sau xử lý.

Từ phổ hình 12 cho thấy vật liệu than tro bay sau xử lý được cấu thănh từ câc hạt có kích thước nhỏ, kích thước câc hạt thu được đồng đều vă có dạng viín cầu. Điều năy có nghĩa lă khả năng hấp phụ của vật liệu sau xử lí cao hơn nhiều so với trước khi xử lí.

5.2. Đânh giâ hiệu quả tâch chất của than tro bay

5.2.1. Hiệu quả tâch chất của than tro bay sau xử lý đối với hỗn hợp M I

Kết quả phđn tích câc phđn đoạn cho thấy hỗn hợp chất ra chủ yếu ở phđn đoạn M1F2 vă một lượng vết ở phđn đoạn M1F3. Câc sắc đồ phđn tích câc phđn đoạn M1F2 vă chuẩn được níu trong phần phụ lục (hình 13, hình 14). Hiệu quả tâch chất của cột sắc ký có chứa 0,5 gam than tro bay đê xử lý đối với hỗn hợp MI được đânh giâ thông qua hiệu suất thu hồi chất. Kết quả níu trong bảng 4.

Từ kết quả níu ở bảng 2 cho thấy, hiệu quả tâch chất của vật liệu xử lý đối với HCH, DDD, DDE, DDT lă rất tốt; hiệu quả thu hồi chất tương đối ổn định vă khâ cao từ 83,3% đến 89,5%. Hơn nữa lượng chất hấp phụ trín vật liệu được rửa giải ra rất tập trung ở phđn đoạn M1F2.

Bảng 4. Hiệu suất thu hồi chất trong hỗn hợp M l trín cột than tro bay xử lý với kiềm (n = 3 )

Chất nghiín cứu

Số đếm diện tích píc _{Hiệu suất thu} hồi (%) Chuẩn Mẫu HCH 2133,097 1871,735 87,7 DDD 3701,015 3082,792 83,3 DDE 9123,811 8165,382 89,5 DDT l,3496e4 l,1314e4 84,0

5.2.2. Kết quả tâch chất của than tro bay sau xử lý đối với hỗn hợp M2

Kết quả phđn tích hỗn hợp M2 gồm 17 chất Dioxin vă Furan ở câc phđn đoạn được níu trong bảng 5. Vói kết quả phđn tích đê níu cho thấy hầu hết chất phđn tích được tâch ra khỏi cột ở phđn đoạn M2F1. sắc đồ phđn tích câc chất chuẩn vă câc phđn đoạn M2F1, M2F2, M2F3, M2F4 được chỉ ra ờ hình 15,16, 17,18 vă 19.

Bảng 5. Hiệu suất thu hồi tính theo diện tích vă độ cao pic của câc chất trong M2

Thời gian lưu Đâp ứng detectơ Hiệu suất thu

(phút) Mẫu chuẩn M2F1 ^{hồi (%)}

7,246 85 75 88,23 7,776 78 40 51,28 8,680 32 30 93,75 1,150 51 32 62,75 11,830 50 28 56,0 12,210 75 55 73,33 12,280 72 55 76,39 14,779 75 56 74,67

7Ò0C

ị

Bảng 4. Hiệu suối thu hồi chối trong hỗn hợp M I trín cột than tro bay xử lý với kiềm (n = 3)

Chất nghiín cứu

Số đếm diện tích píc _{Hiệu suất thu} hồi (%) Chuẩn Mẫu HCH 2133,097 1871,735 87,7 DDD 3701,015 3082,792 83,3 DDE 9123,811 8165,382 89,5 DDT l,3496e4 l,1314e4 84,0

5.2.2. Kết quả tâch chất của than tro bay sau xử lý đối với hỗn hợp M2

Kết quả phđn tích hỗn hợp M2 gồm 17 chất Dioxin vă Furan ở câc phđn đoạn được níu trong bảng 5. Với kết quả phđn tích đê níu cho thấy hầu hết chất phđn tích được tâch ra khỏi cột ở phđn đoạn M2F1. sắc đồ phđn tích câc chất chuẩn vă câc phđn đoạn M2F1, M2F2, M2F3, M2F4 được chỉ ra ở hình 15,16, 17,18 vă 19.

Bảng 5. Hiệu suất thu hồi tính theo diện tích vă độ cao pic của câc chất trong M2

Thời gian lưu Đâp ứng detectơ Hiệu suất thu

(phút) Mẫu chuẩn M2F1 ^{hồi (%)}

7,246 85 75 88,23 7,776 78 40 51,28 8,680 32 30 93,75 1,150 51 32 62,75 11,830 50 28 56,0 12,210 75 55 73,33 12,280 72 55 76,39 14,779 75 56 74,67

Thời gian lưu (phút

Đâp ứng detectơ Hiệu suất thu hổi (%) Mẫu chuẩn M2F1 14,892 75 58 77,33 15,670 55 45 81,82 Tính theo số đếm diện tích pỉc 15,886 l,57e4 l,24e4 78,98 15,992 l,85e4 l,34e4 72,43 16,376 2,19e4 l,35e4 61,64 16,476 l,81e4 l,10e4 61,11 18,891 l,79e4 l,31e4 73,18 20,572 1,47e4 l,00e4 68,03 20,978 2,16e4 l,53e4 70,83 Hình 15. Sắc đồ phđn tích câc chất chuẩn

i ỉ ị V ũ § sl Hình 16. Sắc đồ phđn tích câc phđn đoạn M2F1 i SCO 400 ĩ * 3 •o m n