nghiên cứu quá trình than hóa vỏ hạt điều thành than hoạt tính

Đồ án tốt nghiệp đại học-khóa 2010-2014 Trường ĐHBRVT
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT
1. Giớithiệu chung
1.1. Than hoạt tính
Có rất nhiều định nghĩa về than hoạt tính, tuy nhiên có thể nói chung rằng, than hoạt
tính là một dạng cacbon đã được xử lý để mang lại một cấu trúc xốp, do đó có diện
tích bề mặt rất lớn.Than hoạt tính ở dạng than gỗ đã hoạt hóa được sử dụng từ nhiều
thế kỷ trước. Người Ai cập sử dụng than gỗtừkhoảng 1500 trước công nguyên làm
chất hấp phụcho mục đích chữa bệnh. Người Hindu cổ ở Ấn độlàm sạch nước uống
của họ bằng cách lọc qua than gỗ. Việc sản xuất than hoạt tính trong công nghiệp
bắt đầu từ khoảng năm 1900 và được sử dụng làm vật liệu tinh chế đường. Than
hoạt tính này được sản xuất bằng cách than hóa hỗn hợp các nguyên liệu có nguồn
gốc từ thực vật trong sự có mặt của hơi nước hoặc CO
2
. Than hoạt tính được sử
dụng trong suốt chiến tranh thế giới thứnhất trong các mặt nạ phòng độc bảo vệ
binh lính khỏi các khí độc nguy hiểm. Cacbon là thành phần chính của than hoạt
tính với hàm lượng khoảng 85-95%. Ngoài ra than hoạt tính còn chứa các nguyên
tốkhác như hidro, nitơ, lưu huỳnh và oxi. Các nguyên tử khác loại này được tạo ra
từ nguồn nguyên liệu ban đầu hoặc liên kết với cacbon trong suốt quá trình hoạt hóa
và các quá trình khác. [1,2,12]
1.2. Khả năng ứng dụng than hoạt tính trong thực tế
Than hoạt tính là chất hấp phụ quí và linh hoạt, được sử dụng rộng rãi cho nhiều
mục đích như loại bỏ màu, mùi, vị không mong muốn và các tạp chất hữu cơ, vô cơ
trong nước thải công nghiệp và sinh hoạt, thu hồi dung môi, làm sạch không khí,
trong kiểm soát ô nhiễm không khí từ khí thải công nghiệp và khí thải động cơ, làm
sạch nhiều hóa chất, dược phẩm, sản phẩm thực phẩm và nhiều ứng dụng trong pha
khí. Chúng được sử dụng ngày càng nhiều trong lĩnh vực luyện kim để thu hồi
vàng, bạc, và các kim loại khác, làm chất mang xúc tác. Chúng cũng được biết
đến trong nhiều ứng dụng trong y học, được sử dụng để loại bỏ các độc tố và vi
khuẩn của một số bệnh nhất định.[1,2,3,12]

Ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học 5 Khoa Hóa Học Và Công Nghệ Thực
Phẩm
Đồ án tốt nghiệp đại học-khóa 2010-2014 Trường ĐHBRVT
1.3. Tình hình sản xuất và sử dụng than hoạt tính trên thế giới
Nhu cầu này tăng lên là do mối quan tâm về các vấn đề sức khỏe, an toàn môi
trường, từ đó dẫn đến các quy định nghiêm ngặt về môi trường, đặc biệt là Châu
Âu, Mỹ và các quốc gia khác trên toàn cầu.
Dự báo nhu cầu than hoạt tính của thế giới tăng khoảng 10% - 25%/năm trong giai
đoạn từ 2013 - 2018. Hiện tại, ngành công nghiệp sản xuất than hoạt tính của thế
giới đạt khoảng 1,2 triệu tấn/năm, trong khi nhu cầu than hoạt tính dự báo có thể đạt
tới 1,9 triệu tấn trong năm 2016, 2,3 triệu tấn trong năm 2017 hay 3 triệu tấn trong
năm 2018. [4]
1.4. Tình hình sản xuất và sử dụng than hoạt tính ở nước ta
Việc tái chế tận dụng chất thải để sản xuất than hoạt tính không những đem lại các
lợi ích kinh tế, xã hội mà còn có ý nghĩa quan trọng trong bảo vệ môi trường. Chiến
lược bảo vệ môi trường quốc gia của Việt Nam đã xác định mục tiêu đến năm 2020
phải hình thành và phát triển ngành công nghiệp tái chế chất thải. Nghiên cứu xử lý
màu trong nước thải bằng các vật liệu hấp phụ giá thành thấp, thân thiện với môi
trường, được chế tạo từ các chất thải, vật liệu có trong tự nhiên đang là vấn đề được
nhiều tác giả nghiên cứu thực hiện trên thế giới.[1,4]
Ở nước ta, hiện nay lượng THT cần dùng trong ngành công nghiệp rất lớn và ngày
càng tăng (ngành bột ngọt: khoảng 500 tấn/năm, ngành đường: khoảng 400
tấn/năm, ngành dầu thực vật: khoảng 100 tấn/năm…)… [1,4].
1.5. Phương pháp chung để điều chế than hoạt tính
Nguyên lý chung để điều chế than hoạt tính gồm hai quá trình: than hóa và hoạt
hóa. Than hoá là giai đoạn chuyển hoá nguyên liệu về dạng than, làm tăng hàm
lượng cacbon và tạo bề mặt xốp ban đầu. Hoạt hoá (vật lý, hoá học) với mục đích
phát triển lỗ xốp, tăng diện tích bề mặt của than. Hoạt hoá là giai đoạn khó thực
hiện hơn và là giai đoạn quyết định chất lượng sản phẩm.[1]
Ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học 5 Khoa Hóa Học Và Công Nghệ Thực

Phẩm
Đồ án tốt nghiệp đại học-khóa 2010-2014 Trường ĐHBRVT
1.5.1. Quá trình than hóa
Thông thường quá trình than hóa được thực hiện ở nhiệt độ cao. Ở nhiệt độ cao
trong môi trường kị khí các vật liệu giàu cacbon sẽ bị đề hyđrát hóa tạo than có diện
tích bề mặt riêng phát triển. Đặc điểm quan trọng của giai đoạn than hóa là phải
đảm bảo môi trường kị khí hay hạn chế tối đa sự có mặt và lưu thông của oxi trong
môi trường than hóa. Sự có mặt của oxi sẽ đốt cháy than thu được trong giai đoạn
này. Để tạo môi trường trơ trong giai đoạn than hóa thông thường có các phương
pháp phổ biến sau:
a. Sử dụng khí nitơ:
Thiết bị dùng để than hóa được thổi liên tục dòng khí nitơ. Sự có mặt của nitơ sẽ
đuổi oxi ra khỏi thể tích phản ứng. Phương pháp này có ưu điểm là hạn chế được sự
có mặt của oxi hiệu quả cao và thuận lợi cho quá trình hoạt hóa tiếp theo sau bằng
CO
2
, hơi nước. Nhược điểm của phương pháp này là tiêu tốn nitơ và đắt tiền.[1]
b. Sử dụng cát (SiO
2
) hoặc là những hạt sỏi
Đây là phương pháp đơn giản, rẽ tiền và dễ tiến hành. Cát được phủlên trên
nguyên liệu và chiếm các không gian trống trong cốc nung nhằm đuổi hết oxi và
hạn chế sự lưu thông của oxi trong thể tích phản ứng. Tuy nhiên, hạn chế của
phương pháp này là gây trở ngại cho việc hoạt hóa tiếp theo bằng CO
2
, hơi nước.[1]
c. Sử dụng khí CO
2
hoặc hơi nước
Dùng khí CO2, hơi nước tương tự như dùng khí nitơ, tuy nhiên CO

2
, hơi
nước ngoài vai trò đuổi oxi nó còn là tác nhân hoạt hóa cho quá trình tạo lỗ xốp và
phát triển bề mặt riêng của than. Trong công nghiệp thì phương pháp dùng hơi nước
là phổ biến nhất bởi vì hơi nước là nguồn sẵn có, rẻ tiền không gây ô nhiễm môi
trường.[1],13].
1.5.2. Quá trình hoạt hóa
Hoạt hóa là quá trình bào mòn mạng lưới tinh thể cacbon dưới tác dụng
của nhiệt và tác nhân hoạt hóa tạo độ xốp cho than bằng một hệ thống lỗ có kích
thước khác nhau, ngoài ra còn tạo các tâm hoạt động trên bề mặt.
Ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học 5 Khoa Hóa Học Và Công Nghệ Thực
Phẩm
Đồ án tốt nghiệp đại học-khóa 2010-2014 Trường ĐHBRVT
Có hai phương pháp hoạt hóa cơ bản là hoạt hóa vật lý và hoạt hóa hóa học. Mục
đích của giai đoạn hoạt hóa là phát triển mạnh bề mặt riêng của than thu được sau
giai đoạn than hóa. Hoạt hóa vật lý sử dụng tác nhân nhiệt độ để thay đổi cấu trúc
bề mặt than còn hoạt hóa hóa học dựa vào phản ứng hóa học của chất hoạt hóa với
bề mặt than để thay đổi cấu trúc bề mặt than.[1]
a. Hoạt hóa vật lý
Hoạt hóa vật lý luôn đi kèm với giai đoạn than hóa, ở nhiệt độ cao vật liệu bị đề
hyđrát hóa, đồng thời xảy ra quá trình tái cấu trúc bề mặt than, kết quả làm tăng cấu
trúc xốp của bề mặt kéo theo sự tăng diện tích bề mặt riêng của than.
b. Hoạt hóa hóa học
Hoạt hóa hóa học tiến hành sau giai đoạn than hóa. Duới sự có mặt của các chất
hoạt hóa xảy ra phản ứng ăn mòn bề mặt than, kết quả làm tăng cấu trúc xốp của bề
mặt than. Các chất hoạt hóa thường được dùng nhiều nhất là: CO
2
, H
2
O, KOH,

NaOH, ZnCl
2
, H
3
PO
4
… Cơ sở chung để chọn chất hoạt hóa là chất đó phải có khả
năng xúc tác cho quá trình dehydrát hóa hoặc tương tác được với cacbon. Về cơ bản
có thể phân chia chất hoạt hóa làm nhiều loại khác nhau như tác nhân hoạt hóa có
tính axit (H
3
PO
4
, H
2
SO
4
, ZnCl
2
…) và các tác nhân có tính bazơ (KOH, NaOH,
K
2
CO
3
…). Trong quá trình hoạt hóa có thể xảy ra các phản ứng sau:
Đặc điểm của phản ứng này là CO
2
và H
2
O ăn mòn dần cacbon không chỉ trên bề

mặt mà còn ở các khe, các rãnh, những chỗ khuyết tật của mạng lưới tinh thể, làm
cho cacbon thu được có cấu trúc xốp và bề mặt riêng phát triển mạnh. Trong quá
trình hoạt hóa hóa học, nguyên liệu ban đầu được tẩm chất hoạt hóa, sấy khô và tiến
hành nung kị khí. Ưu điểm của hoạt hóa hóa học so với hoạt hóa bằng vật lý là hiệu
hoạt hóa cao hơn, hay nói cách khác hoạt hóa hóa học cho than hoạt tính có diện
Ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học 5 Khoa Hóa Học Và Công Nghệ Thực
Phẩm
Đồ án tốt nghiệp đại học-khóa 2010-2014 Trường ĐHBRVT
tích bề mặt riêng lớn hơn, nhiệt độ hoạt hóa thấp hơn. Tuy nhiên hoạt hóa bằng hóa
học tiến hành phức tạp hơn, tiêu tốn hóa chất và thường gây ô nhiễm môi trường
trong các công đoạn nung, rửa sản phẩm. [1,2,5,13].
1.6. Các thông số đánh giá than hoạt tính
Các thông số để đánh giá than hoạt tính rất đa dạng, tuỳ theo mục đích nghiên cứu
để lựa chọn các thông số khác nhau. Đặc tính cấu trúc xốp của than được thể hiện
thông qua các thông số: diện tích bề mặt (S
r
), thể tích lỗ mao quản. Các thông số
này còn được tính riêng theo từng kích cỡ hạt. Dựa vào kích thước hạt người ta chia
làm 3 loại: vi lỗ (d < 2 nm), lỗ trung bình (2 nm < d < 50 nm) và lỗ lớn (d > 50 nm).
(hình 1.1)
Hình 1.1: Cấu trúc minh họa của than hoạt tính
Trong đó loại có khả năng hấp phụ tốt nhất là lỗ hổng cỡmicropores. Than hoạt tính
có khả năng hấp phụ tốt đối với các chất không phân cực như chất hữu cơ, hấp phụ
yếu các chất phân cực như nước, khí amoniac…Khả năng hấp phụ của than hoạt
tính tùy thuộc vào kết cấu, kích thước, mật độ khe hổng, diện tích tiếp xúc của
than, tính chất của các loại tạp chất cần loại bỏ và cả công nghệ của các nhà sản
xuất.[2]
Ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học 5 Khoa Hóa Học Và Công Nghệ Thực
Phẩm
Đồ án tốt nghiệp đại học-khóa 2010-2014 Trường ĐHBRVT

2. Hấp phụ
2.1. Khái niệm và phân loại hấp phụ
2.1.1. Khái niệm
Hấp phụ là sự tích lũy chất trên bề mặt phân cách (khí – rắn, lỏng – rắn, khí – lỏng).
Trong sự hấp phụ người ta phân biệt: Chất có bề mặt, trên đó xảy ra sự hấp phụ
được gọi là chất hấp phụ, còn chất được tích lũy trên bề mặt được gọi là chất bị hấp
phụ.
Lượng chất bị hấp phụ được đặc trưng bởi hoặc a:
Trong đó:
+) là số mol chất bị hấp phụ trên 1 cm
2
bề mặt vật hấp phụ.
+) a là số mol chất bị hấp phụ trên 1 gam vật hấp phụ.
Hấp phụ là một quá trình tự diễn biến nên thế đẳng áp hấp thụ < 0, như vậy
( - ) < 0. Mà < 0 do sự hấp phụ làm giảm độ tự do của hệ, hệ trở nên trật tự hơn.
Do entanpy hấp phụ là hiệu ứng nhiệt khi một mol chất được chuyển từ trạng thái
khí vào trạng thái hấp phụ âm ( <0 ), nghĩa là quá trình hấp phụ là quá trình tỏa
nhiệt.[1,20]
2.1.2. Phân loại
Về cơ bản người ta phân làm hai loại hấp phụ
Hấp phụ lý học: Các nguyên tử bị hấp phụ liên kết với những tiểu phân (nguyên tử,
phân tử, các ion…) ở bề mặt phân chia pha bởi lực liên kết Vander walls yếu.
Nói một cách khác, trong hấp phụ vật lý các phân tử của chất bị hấp phụ và chất
Hấp phụ không tạo thành hợp chất hóa học(không hình thành các liên kết hóa học)
mà chỉ bị ngưng tụ trên bề mặt phân chia pha và bị giữ lại trên bề mặt bằng lực liên
kết phân tử yếu(lực vander walls) và liên kết hiđro. Sự hấp phụ vật lý luôn luôn
thuận nghịch. Nhiệt hấp phụ không lớn. Thường thấy nhiều trong hấp phụ đa lớp.
(hình 1.2)
Ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học 5 Khoa Hóa Học Và Công Nghệ Thực
Phẩm

Đồ án tốt nghiệp đại học-khóa 2010-2014 Trường ĐHBRVT
Hình 1.2:Quá trình hấp phụ vật lý
 Đặc điểm của quá trình hấp phụ vật lý
+) Lực hấp phụ là lực Van der Waals.
+) Quá trình là thuận nghịch, nghĩa là cùng với sự hấp phụ còn có sự giải hấp
phụ.
+) Entanpy hấp phụ từ 8 -12 kJ/mol.
+) Năng lượng hoạt hóa: E = 0.
+) Có thể hấp phụ đơn lớp hay đa lớp.
+) Quá trình hấp phụ xảy ra ở nhiệt độ thấp.
+) Không có tính chọn lọc.
+) Tốc độ quá trình hấp phụ nhanh.
Hấp phụ hóa học: Có những lực hóa trị mạnh(do các liên kết bền của liên kết ion,
liên kết cộng hóa trị, liên kết phối trí…) liên kết những phân tử hấp phụ và những
phân tử bị hấp phụ tạo thành những hợp chất hóa học trên bề mặt phân chia pha.
Nói một cách khác hấp phụ hóa học xảy ra khi các phân tử hấp phụ tạo hợp chất hóa
học với các phân tử bị hấp phụ và hình thành trên bề mặt phân chia pha(bề mặt pha
hấp phụ).
Lực hấp phụ hóa học khi đó là lực liên kết hóa học thông thường(liên kết ion, liên
kết cộng hóa trị, liên kết phối trí…) sự hấp phụ hóa học luôn luôn bất thuận nghịch.
Nhiệt hấp phụ hóa học lớn, có thể đạt tới giá trị 800kJ/mol.
 Đặc điểm của quá trình hấp phụ hóa học.
+) Lực hấp phụ là lực hóa học.
+) Quá trình là bất thuận nghịch.
+) Entanpy hấp phụ từ 40 – 800 kJ/mol.
Ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học 5 Khoa Hóa Học Và Công Nghệ Thực
Phẩm
Đồ án tốt nghiệp đại học-khóa 2010-2014 Trường ĐHBRVT
+) Năng lượng hoạt hóa thường nhỏ.
+) Chỉ là hấp phụ đơn lớp.

+) Quá trình hấp phụ xảy ra ở nhiệt độ cao.
+) Có tính chọn lọc.
Tốc độ quá trình hấp phụ chậm được xác định theo phương trình:
(1.1)
Trong đó:
Hằng số tốc độ hấp phụ hóa học.
Hệ số đặc trưng cho xác xuất hình học.
Năng lượng hoạt hóa.
Z : Số va chạm của phân tử bị hấp phụ trên một đơn vị bề mặt trong một đơn vị
thời gian (Z tỉ lệ với áp suất).
Ngưng tụ mao quản: không phải là sự hấp phụ đặc biệt mà đó là sựngưng tụ hơi của
chất bị hấp phụ trong các mao quản của vật hấp phụ.
Một quá trình hấp phụ có bản chất vật lý hoặc hóa học tùy thuộc vào bản chất vật bị
hấp phụ, vật hấp phụ và dung môi. Sự phân biệt hấp phụ vật lý hay hóa học chỉ có ý
nghĩa tương đối, không có một biên giới rõ rệt giữa hai loại hấp phụ này. Trong
thực tế, các loại hấp phụ trên đều xảy ra đồng thời nhưng tùy theo điều kiện thực tế
mà loại này hay loại kia chiếm ưu thế hơn.[1,20]
2.2. Các dạng đường hấp phụ đẳng nhiệt
Dựa vào kết quả phân tích các số liệu thực nghiệm, Brunauer chia thành năm dạng
đường hấp phụ đẳng nhiệt quan trọng nhất.
Dạng I: hấp phụ là đơn lớp, tuân theo phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir,
Freundlich.
Dạng II: thường thấy trong sự hấp phụ vật lí có tạo thành nhiều lớp phân tử chất bị
hấp phụ trên bề mặt vật hấp phụ rắn.
Ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học 5 Khoa Hóa Học Và Công Nghệ Thực
Phẩm
Đồ án tốt nghiệp đại học-khóa 2010-2014 Trường ĐHBRVT
Dạng III: đặc trưng cho hấp phụ mà nhiệt hấp phụ của nó là bằng hay thấp hơn
nhiệt ngưng tụ của chất bị hấp phụ.
Dạng IV và V: tương ứng với sự hấp phụ dạng II và III có kèm theo ngưng tụ mao

quản, nó đặc trưng cho hệ hấp phụ trên các vật thể xốp. [1,20]
Hình 1.3:Năm loại đường hấp phụ theo Brunauer
2.3. Một số phương trình cơ bản của sự hấp phụ
2.3.1. Thuyết hấp phụ Freundlich
Trong một số trường hợp hấp phụ đẳng nhiệt thì đường hấp phụ biểu diễn sự phụ
thuộc của vào C hay P có hai giai đoạn:
 Khi C hay P nhỏ, tỉ lệ bậc nhất với C hay P.
 Khi C hay P cao thì đường biểu diễn gần như song song với trục hoành, khi
đó đạt cực đại, không còn phụ thuộc vào C hay P nữa.
Freundlich nhận thấy rằng đường hấp phụ đẳng nhiệt gần với một nhánh
của parabol nên đã đưa ra phương trình sau:
Ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học 5 Khoa Hóa Học Và Công Nghệ Thực
Phẩm
Đồ án tốt nghiệp đại học-khóa 2010-2014 Trường ĐHBRVT
Hình 1.4:Đường đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich
Phương trình có dạng.
(1.2)
Trong đó:
: Lượng hấp phụ đơn vị.
+) x (mol hoặc gam): Lượng chất bị hấp phụ.
+) m (gam): Khối lượng vật hấp phụ.
(mg/l): Nồng độ cân bằng của cấu tử hấp phụ và K, n: Hằng số.
Các giá trị C
cb
, K và n được xác định bằng thực nghiệm đối với từng chất bị hấp phụ
và vật hấp phụ. Do đó việc lựa chọn vật hấp phụ cho một quá trình hấp phụ cụ thể
nào đó có ý nghĩa rất quan trọng.[1,20]
2.3.2. Thuyết hấp phụ Langmuir
Những luận điểm được đưa ra khi xây dựng thuyết:
+) Sự hấp phụ do lực hóa trị gây ra và xảy ra trên các hóa trị tự do của các

nguyên tử hay phân tử bề mặt vật hấp phụ.
+) Các chất bị hấp phụ hình thành một lớp đơn phân tử.
Ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học 5 Khoa Hóa Học Và Công Nghệ Thực
Phẩm
Đồ án tốt nghiệp đại học-khóa 2010-2014 Trường ĐHBRVT
+) Sự hấp phụ là thuận nghịch.
+) Tương tác giữa các phân tử chất bị hấp phụ với nhau có thể bỏ qua.
Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir có dạng:
hay (1.3)
Trong đó:
: Phần bề mặt bị hấp phụ.
+) C: Nồng độ chất bị hấp phụ.
+) K: Hằng số căn bằng của quá trình hấp phụ.
+) K
t
: Hằng số tốc độ hấp phụ.
+) K
n
: Hằng số tốc độ giải hấp.
Từ phương trình Langmuir:
 Khi C (P) nhỏ: KC 1 (hoặc KP 1) thì , nghĩa là độ hấp phụ tỷ lệ thuận với
nồng độ (hoặc áp suất).
 Khi C (P) lớn: KC 1 ( hoặc KP1 ) thì
Như vậy, lúc đầu sự hấp phụ tăng tỷ lệ với nồng độ và áp suất, sau đó dần dần
chậm lại và ở những nồng độ (hoặc áp suất) lớn có sự bão hòa bề mặt bởi lớp đơn
phân tử của chất bị hấp phụ.
Với những trường hợp hấp phụ đơn lớp trên chất ít xốp, dạng đường cong hấp
phụđẳng nhiệt có thể tương ứng khá tốt với phương trình Langmuir. Đối với trường
hợp hấp phụ hai chất A và B, phương trình Langmuir có dạng:
(1.4)

(1.5)
Ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học 5 Khoa Hóa Học Và Công Nghệ Thực
Phẩm
Đồ án tốt nghiệp đại học-khóa 2010-2014 Trường ĐHBRVT
Hình 1.5: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir C (P).
Tổng quát, đối với trường hợp hấp phụ đồng thời nhiều chất thì:
(1.6)
Đối với chất khí, từ giá trị v
m
có thể tính được bề mặt riêng của vật hấp phụ theo
phương trình:
(1.7)
Trong đó:
+) A
0
: bề mặt chiếm bởi một phân tử chất bị hấp phụ ở lớp đơn phân tử.
+) V
0
: thể tích của 1 mol khí ở điều kiện tiêu chuẩn.
+) V
m
: thể tích khí bị hấp phụ khi quá trình hấp phụ đạt cực đại.[1,20]
2.3.3. Thuyết hấp phụ BET (Bruanuer – Emmett – Teller)
Phương trình BET dựa trên ba giả thuyết cơ bản sau:
+) Entanpy hấp phụ của các phân tử không thuộc lớp hấp phụ thứ nhất và
bằng entanpy hóa lỏng.
+) Không có sự tương tác giữa các phân tử bị hấp phụ.
+) Số lớp hấp phụ trở nên vô cùng ở áp suất hơi bão hòa.
+) Thuyết hấp phụ BET mô tả quá trình hấp phụ đa lớp dựa vào đường
biểu diễn của một số trường hợp có hình chữ S.

Ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học 5 Khoa Hóa Học Và Công Nghệ Thực
Phẩm
Đồ án tốt nghiệp đại học-khóa 2010-2014 Trường ĐHBRVT
Điều này được giải thích là do ngưng tụ mao quản hoặc bán kính tác dụng của lực
phân tử lớn hơn của các hóa trị dư trong thuyết Langmuir, khi đó sự hấp phụ không
chỉ tạo lớp đơn phân tử mà nhiều lớp chồng lên nhau.
Hình 1.6:Dạng đồ thị đường đẳng nhiệt hấp phụ BET
Phương trình hấp phụ BET:
(1.8)
Trong đó:
+) P
0
: Áp suất hơi bão hòa.
+) V: Thể tích khí bị hấp phụ ở áp suất đã cho.
+) V
m
: Thể tích khí bị hấp phụ trong lớp đơn phân tử.
+) C: Thừa số năng lượng.
Từ số liệu thực nghiệm có thể xác định được và từ đó có thể tính được bề mặt riêng
của chất cần nghiên cứu theo phương trình.
(1.9)
Trong đó:
+) : Yếu tố hình học phụ thuộc sự sắp xếp của phân tử chất bị hấp phụ.
Phương trình BET bao quát cả ba trong số năm trường hợp được phân loại của các
loại đường hấp phụ đẳng nhiệt.
Ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học 5 Khoa Hóa Học Và Công Nghệ Thực
Phẩm
Đồ án tốt nghiệp đại học-khóa 2010-2014 Trường ĐHBRVT
• Khi C lớn, phương trình được đưa về phương trình Langmuir:
(1.10)

Vậy đường hấp phụ đẳng nhiệt dạng I (hình 1.7) là một trường hợp riêng
của phương trình BET.
• Khi C nhỏ sẽ có dạng đường hấp phụ dạng III (C1 )
• Nếu quá trình hấp phụ khí tương đối trơ trên bề mặt phân cực khi đó thì thu
được đường đẳng nhiệt hấp phụ dạng II.
Hình 1.7:Đường đẳng nhiệt hấp phụ BET
Ngoài ra, để đánh giá khả năng hấp phụ người ta đưa ra khái niệm hoạt tính hấp phụ
được biểu thị bằng tỉ lệ phần 100 theo trọng lượng hoặc thể tích vật hấp phụ.[1,20]
1 Đặc tính của quá trình hấp phụ
2.3.4. Quá trình hấp phụ là một quá trình thuận nghịch
Do đặc tính của quá trình hấp phụ là thuận nghịch nên quá trình hấp phụ là một
quá trình hữu hạn, đồng thời, quá trình hấp phụ chỉ phụ thuộc vào thời gian ở giai
đoạn đầu, còn khi quá trình hấp phụ đạt cân bằng thì nó không còn phụ thuộc vào
thời gian, hay nói cách khác tốc độ hấp phụ giảm theo thời gian và khi quá trình hấp
phụ đạt cân bằng thì tốc độ hấp phụ không còn phụ thuộc vào thời gian. Ứng với
một lượng vật hấp phụ nhất định có khả năng hấp phụ tối đa một lượng chất bị hấp
phụ nhất định, đại lượng này được gọi là dung lượng hấp phụ. Dung lượng hấp phụ
là một đại lượng dễ đo và đặc trưng tốt cho khả năng hấp phụ của vật liệu hấp phụ.
Ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học 5 Khoa Hóa Học Và Công Nghệ Thực
Phẩm
Đồ án tốt nghiệp đại học-khóa 2010-2014 Trường ĐHBRVT
Trên cùng một cấu tử bị hấp phụ, vật hấp phụ nào có dung lượng hấp phụ lớn hơn
thì có đặc tính hấp phụ tốt hơn. Một lợi thế khác của quá trình xử lý ô nhiễm bằng
phương pháp hấp phụ đó là khả năng hoàn nguyên vật liệu hấp phụ do đặc tính
thuận nghịch của quá trình hấp phụ.[1]
2.3.5. Quá trình hấp phụ là quá trình tỏa nhiệt
Theo nguyên lý chuyển dịch cân bằng Lavoadie áp dụng cho quá trình hấp phụ là
quá trình tỏa nhiệt nên việc giảm nhiệt độ sẽ có lợi cho quá trình hấp phụ còn ở
nhiệt độ cao sẽ thuận lợi cho quá trình giải hấp. Tuy vậy, trong một vài quá trình
hấp phụ việc tăng nhiệt độ ban đầu lại xúc tiến cho quá trình hấp phụ, điều này liên

quan đến năng lượng hoạt hóa. Các tiểu phân ban đầu cần một năng lượng tối thiểu
để vượt qua hàng rào năng lượng thì quá trình hấp phụ mới xảy ra. Giai đoạn hấp
phụ này được gọi là hấp phụ hoạt hóa.[1]
2.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ của vật liệu hấp phụ
Khả năng hấp phụ như dung lượng hấp phụ, tốc độ hấp phụ phụ thuộc rất lớn vào
cấu tạo, bản chất của vật hấp phụ và chất bị hấp phụ.
Thông thường diện tích bề mặt riêng của vật liệu hấp phụ càng lớn thì dung lượng
hấp phụ càng lớn. Còn cấu trúc bề mặt của vật liệu có ảnh hưởng quyết định đến tốc
độ hấp phụ và khả năng hấp phụ chọn lọc lên các cấu tử khác nhau. Cấu tử nào có
kích thước biểu kiến nhỏ hơn hoặc bằng kích thước lỗ mao quản thì mới có khả
năng chui vào hệ mao quản và tạo liên kết hiệu quả với bề mặt vật liệu hấp phụ.
Còn cấu tử nào có kích thước lớn hơn kích thước mao quản của vật liệu hấp phụ thì
rất khó bị hấp phụ và quá trình hấp phụ xảy ra chỉ tạo được liên kết lỏng lẽo bên
ngoài mao quản nên dễ dàng bị giải hấp. Kích thước mao quản càng lớn thì tốc độ
hấp phụ càng cao và quá trình hấp phụ mau đạt cân bằng hơn.[1]
Ngoài ra nếu bề mặt vật liệu hấp phụ và cấu tử hấp phụ càng gần nhau về bản chất
thì càng tạo thuận lợi cho quá trình hấp phụ.Khả năng hấp phụ còn phụ thuộc rất lớn
vào môi trường hấp phụ bao gồm bản chất dung môi và pH. Trong quá trình hấp
phụ sẽ xảy ra quá trình hấp phụ cạnh tranh giữa cấu tử chính và dung môi. Nếu
Ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học 5 Khoa Hóa Học Và Công Nghệ Thực
Phẩm
Đồ án tốt nghiệp đại học-khóa 2010-2014 Trường ĐHBRVT
dung môi có khả năng hấp phụ tốt lên vật liệu hấp phụ sẽ hạn chế khả năng hấp phụ
cấu tử chính. Chính vì vậy trong công nghệ cũng như nghiên cứu người ta rất quan
tâm đến việc lựa chọn dung môi cho quá trình hấp phụ sao cho hạn chế tối đa sự
hấp phụ cạnh tranh của dung môi và cấu tử chính lên vật liệu hấp phụ. Cơ sở để lựa
chọn dung môi phụ thuộc vào bản chất của vật liệu hấp phụ và kể cả bản chất của
cấu tử chính. Bên cạnh đó pH cũng là một thông sốảnh hưởng mạnh đến khả năng
hấp phụ. Ở môi trường pH khác nhau dạng tồn tại của các nhóm chức trên bề mặt
vật liệu hấp phụ và cấu tử hấp phụ khác nhau kéo theo sự thay đổi điện tích trên bề

mặt vật liệu hấp phụ và điện tích của cấu tử hấp phụ, điều này ảnhhưởng trực tiếp
lên khả năng hấp phụ.[1,17]
3. Phương pháp phân tích trắc quang
3.1. Giới thiệu về phương pháp trắc quang.
Phương pháp phân tích đo quang là phương pháp phân tích công cụ dựa trên việc đo
những tín hiệu bức xạ điện từ và tương tác của bức xạ điện từ với chất nghiên cứu.
Phương pháp có ưu điểm là tiến hành nhanh, thuận lợi có độ chính xác đạt tới 10
-
6
mol/l.Tùy thuộc vào hàm lượng chất cần xác định mà có độ chính xác từ 0,2 đến
20%.
3.1.1. Cơ sở của phương pháp.
a. Tính chất hấp phụ ánh sáng của hệ keo.
Tính chất hấp phụ ánh sáng chỉ đúng khi hạt keo không mang điện, nếu hạt keo
mang điện mà nó có khả năng hấp phụ một tia sáng đơn sắc nào đó, thì lúc đó sự
tương quan giữa nguồn sáng tới I
0
với và thể tích V không còn đúng nữa. Lúc này
khi ánh sáng đi qua dung dịch keo nó bị hấp phụ một phần và tia sáng đi qua dung
dịch người ta gọi là tia ló và cường độ là I
l
.
Lamrbert đo được cường độ ánh sáng tia ló bằng công thức:
Trong đó:
Ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học 5 Khoa Hóa Học Và Công Nghệ Thực
Phẩm
Đồ án tốt nghiệp đại học-khóa 2010-2014 Trường ĐHBRVT
+) I
l
- Cường độ tia tới.

+) I
0
- Cương độ tia ló.
+) k - Hệ số hấp phụ.
+) d - Độ dày của lớp dung dịch.
Từ đây ta thấy khi d tăng theo cấp số cộng thì I
l
giảm theo cấp số nhân.
Sau này Beer nhận thấy hệ số hấp phụ k tỷ lệ với nồng độ hạt nên có thể biểu diễn
theo công thức liên hệ giữa K và nồng độ hạt C là:k=K.C (với K: là hệ số hấp phụ
mol)
Từ đây ta thấy
Đặt là độ hấp thụ đơn sắc
Ta có: A=KCD có dang y=ax phương trình mô tả sự biến thiên mật độ quang theo
nồng độ hạt.
Trong kỹ thuật người ta đo mật độ đo quang của các dung dịch bằng những cuvet có
chiều dày cố định 1cm.[16]
b. Phổ hấp phụ
Dung dịch hấp phụ ánh sáng có tính chọn lọc. Đồ thị biểu diễn A= f() gọi là phổ hấp
phụ ánh sáng của dung dịch. Trên phổ hấp phụ có thể có một hoặc nhiều cực đai,
nhưng thường chỉ có một tại ta có A
max
như hình 1.8.
Ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học 5 Khoa Hóa Học Và Công Nghệ Thực
Phẩm
Đồ án tốt nghiệp đại học-khóa 2010-2014 Trường ĐHBRVT
Hình 1.8:Xác định bước sóng
3.2. Phương pháp tiến hành đo quang
Cơ sở của phương pháp đo quang là dựa trên ứng dụng của tính chất hấp phụ ánh
sáng đơn sắc của hệ keo.

3.2.1. Phương pháp đường chuẩn
Phương trình cơ bản cho phép đo định lượng theo quang phổ UV-Vis là:
= const vậy A=f(C) hàm bậc nhất)
Có thể mô tả phương trình này như sau: để xác định một chất nào đó có trong mẫu
phân tích, người ta tiến hành cho chất cần xác định có màu.
Song song với điều đó là người ta tiến hành một loạt các dung dịch có nồng độ khác
nhau bằng bình định mức. Lúc này ta được dãy màu chuẩn có độ màu tăng dần theo
nồng độ mà chúng ta pha. Người ta gọi là dãy chuẩn.[16]
Bảng 1.1:Các nồng độ khác nhau thì cho một giá trị độ hấp phụ A khác nhau.
Nồng độ C Độ hấp phụ A
C1 A1
C2 A2
C3 A3
CN A
N
Ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học 5 Khoa Hóa Học Và Công Nghệ Thực
Phẩm
Đồ án tốt nghiệp đại học-khóa 2010-2014 Trường ĐHBRVT
Dựng đường thẳng A theo C trên giấy ô li từ đó xác định giá trị A trên đồ thị từ đó
tìm được giá trị C
N
.
Trong thực tế để đánh giá độ chính xác của quá trình ta làm, thường người ta dùng
phương pháp bình phương cực tiểu để xử lý số liệu. Về đánh giá độ chính xác của
quá trình thì có thể kiểm tra thông qua giá trị R
2
. Giá trị này phải đạt tối thiểu là:
R
2
>0,99.[16]

Hình 1.9:Xác định đường chuẩn
3.3. Các phương pháp định lượng bằng trắc quang
Có nhiều phương pháp khác khắc nhau để định lượng một chất bằng phương pháp
trắc quang. Từ các phương pháp đơn giản không cần máy móc như: phương
pháp dãy chuẩn nhìn màu, phương pháp chuẩn độ so sánh màu, phương
pháp cân bằng màu bằng mắt…các phương pháp này đơn giản, không cần
máy móc đo phổ nhưng chỉ xác định được nồng độ gần đúng của chất cần định
lượng, nó thích hợp cho việc kiểm tra ngưỡng cho phép của các chất nào đó xem có
đạt hay không.Các phương pháp phải sử dụng máy quang phổ như: phương pháp
đường chuẩn, phương pháp dãy tiêu chuẩn, phương pháp chuẩn độ trắc
quang, phương pháp cân bằng, phương pháp thêm, phương pháp vi sai,…Tùy
theo từng điều kiện và đối tượng phân tích cụ thểmà ta chọn phương pháp thích
hợp. Trong nghiên cứu này chúng tôi chọn phương pháp đường chuẩn để xác định
lượng các chất bị hấp phụ.[16]
Phương pháp đường chuẩn: Từ phương trình cơ sở A = k.(C
x
)
b
về nguyên
tắc, để xây dựng một đường chuẩn phục vụ cho việc định lượng một chất trước hết
phải pha chế một dãy dung dịch chuẩn có nồng độ chất hấp thụ ánh sáng nằm trong
vùng nồng độ tuyến tính (b = 1). Tiến hành đo độ hấp thụ quang A của dãy dung
dịch chuẩn đó. Từ các giá trị độ hấp thụ quang A đo được dựng đồ thị A = f(C).[16]
Ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học 5 Khoa Hóa Học Và Công Nghệ Thực
Phẩm
Đồ án tốt nghiệp đại học-khóa 2010-2014 Trường ĐHBRVT
Sau khi có đường chuẩn, pha chế các dung dịch cần xác định trong điều kiện giống
như khi xây dựng đường chuẩn. Đo độ hấp thụ quang A của chúng với điều kiện
đo như khi xây dựng đường chuẩn (cùng dung dịch so sánh, cùng cuvet,
cùng bước sóng) được các giá trị A

x
. Áp các giá trị A
x
đo được vào đường chuẩn sẽ
tìm được các giá trị nồng độ C
x
tương ứng. Trong đề tài này chúng tôi dùng phương
pháp đườngchuẩn.
4. Tổng quan về cây điều và nguồn nguyên liệu cho nghiên cứu
4.1. Giới thiệu về cây điều
Tên khoa học: Anacardium occidentale L.
Tên khác: Một số vùng gọi là cây đào lộn hột. Tên tiếng anh gọi là Cashew.
Hình 1.10:Quả điều và hạt điều [6]
4.1.1. Nguồn gốc
Cây điều được du nhập vào nước ta từ thế kỷ thứ 18, ban đầu được trồng phân tán
trong các vườn hộ gia đình và đồn điền. Sau năm 1975 cây điều được chọn là cây
trồng phủ xanh đất trống đồi trọc kết hợp lấy hạt, trái. Từ năm 1980 trở đi, cây điều
được quan tâm mở rộng diện tích trồng theo hướng thu hoạch hạt phục vụ cho chế
biến xuất khẩu. Năm 1988 ngành chế biến xuất.
4.1.2. Sự phát triển ở Việt Nam [8]
Nhận thấy tiềm năng phát triển của ngành điều, ngày 07/05/1999, Thủ tướng Chính
Phủ đã có Quyết định 120/1999/QĐ–TTg phê duyệt đề án phát triển ngành điều đến
năm 2010.
Ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học 5 Khoa Hóa Học Và Công Nghệ Thực
Phẩm
Đồ án tốt nghiệp đại học-khóa 2010-2014 Trường ĐHBRVT
Triển khai thực hiện Quyết định số 120/1999/QĐ–TTg của Thủ tướng Chính Phủ,
năm 2005 diện tích điều cả nước đã đạt 433.000 ha. Sản lượng hạt thô 350.000 tấn,
có 219 doanh nghiệp chế biến điều, tổng công suất chế biến theo thiết kế là 674.200
tấn hạt thô/ năm, kim ngạch xuất khẩu đạt 501,5 triệu USD.

Định hướng đến năm 2020, diện tích cây điều ổn định khoảng 400.000 ha, kim
ngạch xuất khẩu đạt khoảng 820 triệu USD.
4.1.3. Phân bố
Các địa phương có diện tích trồng điều lớn, đó là: Bình Phước, Đắk Lắk, Đồng Nai,
Bình Thuận, Đắk Nông…[8]
4.1.4. Hạt điều
Hạt điều (trái thực của cây điều) là phần có giá trị kinh tế cao nhất. Nhân điều (hạt
điều bóc vỏ) chiếm 25 – 30% trọng lượng hạt, trong đó bột đường (22 – 33 %), chất
béo (44 – 49%), đạm (15 – 28% ). Ngoài ra còn có sinh tố B1, sinh tố E và nhiều
chất khoáng rất cần cho cơ thể con người. Do vậy nhân điều là thực phẩm bổ dưỡng
cao cấp, được người tiêu dùng ở nhiều nước trên thế giới ưa chuộng.[7]
4.1.5. Vỏ hạt điều
Vỏ hạt điều chứa 18 – 23% dầu vỏ điều, kích thước vỏ từ 1-2cm, là nguyên liệu để
chế ra các loại sản phẩm như: sơn phủ kim loại, sơn cách điện, sơn mỹ nghệ, bột ma
sát, thuốc bảo quản gỗ v.v… Hiện nay, dầu vỏ điều cũng là một mặt hàng xuất khẩu
còn vỏ điều đang được nghiên cứu để sản xuất than hoạt tính.
4.2. Nguồn nguyên liệu vỏ hạt điều
Quy trình sản xuất hạt điều [9]
Ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học 5 Khoa Hóa Học Và Công Nghệ Thực
Phẩm
Đồ án tốt nghiệp đại học-khóa 2010-2014 Trường ĐHBRVT
Hình 1.11:Quy trình sản xuất hạt điều
Cứ mỗi kg hạt điều sau khi tách nhân thì vỏ chiếm tới 60% mà hiện nay cùng với
việc xuất khẩu 261.155 tấn nhân điều mỗi năm thì bên cạnh đó các nhà máy, các
xưởng sản xuất hạt điều cũng thải ra hàng trăm nghìn tất vỏ hạt điều mỗi năm.[10]
Phương pháp xử lý hàng trăm nghìn tấn vỏ hạt điều được các cơ sở chế biến lựa
chọn là ép dầu đem bán và bã thì làm nhiên liệu đốt nhưng sẽ gây ô nhiễm môi
trường. Ngoài việc cho dầu có giá trị kinh tế cao bên cạnh đó từ vỏ hạt điều còn có
thể cho ra các sản phẩm như dầu tinh luyện, dầu cardanol, than, than hoạt tính và
sản xuất bột ma sát. Với nguồn nguyên liệu rồi rào như vậy, việc phát triển các sản

phẩm tư vỏ hạt điều trước và sau khi ép lấy dầu sẽ mang lại các sản phẩm có giá trị
rất cao và thân thiện với môi trường.[18]
5. Phương pháp nhiệt phân và quá trình hoạt hóa than.
5.1. Phương pháp nhiệt phân là phương pháp sử dụng để điều chế than
hoạttính
Nhiệt phân là phương pháp phân hủy hóa học vật liệu hữu cơ trong điều kiện không
có oxy. Tuy nhiên, trong thực tế, không thể đạt được không oxy hoàn toàn, nên
trong sản phẩm nhiệt phân luôn chứa một phần nhỏ sản phẩm oxy hóa. Đôi với
nguồn nguyên liệu chưa ép dầu và để cho quy trình sản xuất khép kín người ta
thường dùng phương pháp nhiệt phân để thu hồi khí, lỏng và sản phẩm than.
Ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học 5 Khoa Hóa Học Và Công Nghệ Thực
Phẩm
Đồ án tốt nghiệp đại học-khóa 2010-2014 Trường ĐHBRVT
5.2. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình than hóa
5.2.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ
Nhiệt độ tác động đáng kể tới cấu trúc sản phẩm than của quá trình nhiệt phân.
Đối với hoạt hóa bằng CO
2
hoặc hơi nước, nhiệt độ hoạt hóa thường vào
khoảng 800
0
C - 1000
0
C. Nhiều nghiên cứu cho thấy, ảnh hưởng của nhiệt độ hoạt
hóa lên cấu trúc than là tùy thuộc vào nguyên liệu sử dụng. Chẳng hạn, đối với than
bùn, nhiệt độ hoạt hóa từ 860
0
C – 1040
0
C không ảnh hưởng đến tổng thể tích lỗ.

Tuy nhiên, ở nhiệt độ lớn hơn 900
0
C, thể tích lỗ lớn bị giảm nhẹ với sự tăng nhiệt
độ nung, trong khi đó, thể tích vi lỗ tăng lên với sự gia tăng nhiệt độ ở khoảng khảo
sát. Đối với các vật liệu khác như than Micke ở Nhật Bản, trong giới hạn nhiệt độ
800
0
C – 900
0
C thì nhiệt độ cao nhất lại cho diện tích bề mặt riêng cao nhất. Tóm lại,
nhiệt độ hoạt hóa ảnh hưởng rất lớn đến cấu trúc lỗ của than và sự ảnh hưởng này
biểu hiện khá phức tạp tùy thuộc vào nguyên liệu sửdụng.[13]
5.2.2. Ảnh hưởng của tố độ gia nhiệt
Trong thành phần ban đầu của nguyên liệu khi đem đi tiến hành nhiệt phân đã chứa
ít hoặc nhiều các thành phần lỏng. Khi nhiệt phân tới nhiệt độ mà các thành phần
này bắt đầu bị bẻ gãy và thoát ra ngoài thì chính những phần tử khí hoặc lỏng này là
những tác nhân cỏ bản ban đầu tạo lên độ xốp của than.
Do đó khi tốc độ gia nhiệt nhanh thì các quá trình phân hủy các thành phần
lỏng – khí diễn ra nhanh hơn, lượng thành phần này thoát ra nhanh hơn và tạo nhiều
lỗ xốp lớn cho than, nhưng nó cũng có thể bị biến thành dạng như hắc ín bám vào
bề mặt than làm giảm chất lượng của than, làm giảm hiệu suất thu sản phẩm lỏng
nếu như quá trình có mục đích thu lỏng.Nếu tốc độ gia nhiệt quá chậm thì các quá
trình phân hủy bẻ gãy thành phần lỏng tạo ra khí diễn ra chậm, lượng khí và lỏng
thoát ra chậm không đủ để đảm bảo tạo độ xốp ban đầu cho than.[12]
Ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học 5 Khoa Hóa Học Và Công Nghệ Thực
Phẩm
Đồ án tốt nghiệp đại học-khóa 2010-2014 Trường ĐHBRVT
5.3. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình hoạt hóa
5.3.1. Ảnh hưởng của nguyên liệu ban đầu.
Mỗi nguyên liệu khác nhau thì sẽ cho than có các kích thước mao quản, bề

mặt riêng khác nhau.[2]
Bảng 1.2:So sánh diện tích bề mặt của than hoạt tínhtừ các
nguyên liệu khác nhau.
Nguyên liệu Tác nhân hoạt hóa S
r
(m
2
/g)
Mùn cưa CO
2
320
Vỏ trấu Axit photphoric 420
Gáo dừa Axit sunfuric 1565
5.3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới quá trình hoạt hóa
Quá trình hoạt hóa là quá trình xảy ra phản ứng giữa C và H
2
O theo phương
trình:
Cn + H
2
O = C
n-1
+ H
2
+ CO
Đây là phản ứng thu nhiệt, do đó nhiệt độ càng cao thì càng có lợi cho quá trình
hoạt hóa. Nhiệt độ thường từ 700
0
C – 1000
0

C tùy vào nguyên liệu và điều kiện thiết
bị.
• Nếu hoạt hóa chậm, độ thiêu đốt thấp than này có lỗ bé (đường kính lỗ
từ 0.1 – 15 A
0
) phát triển: Than này hấp phụ khí tốt.
• Nếu hoạt hóa nhanh, nhiệt độ cao than này có lỗ trung (đường kính lỗ
từ 15 – vài trăm A
0
) phát triển và có khả năng tẩy màu.
5.3.3. Ảnh hưởng của tốc độ hơi nước đưa vào hoạt hóa
Để quá trình hoạt hóa đạt hiệu suất cao thì phải đảm bảo một số yếu tố sau:
• Nếu lưu lượng hơi nước đưa vào chậm sẽ xảy ra quá trình than hóa
than hoặc than bị cháy.
Ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học 5 Khoa Hóa Học Và Công Nghệ Thực
Phẩm
Đồ án tốt nghiệp đại học-khóa 2010-2014 Trường ĐHBRVT
• Nếu lưu lượng hơi nước đưa vào không đều thì khả năng hoạt hóa
sẽ giảm, vì khi lượng hơi nước đưa vào không đều thì nhưng chỗ có hơi nước
sẽ được hoạt hóa còn những chỗ không có hơi nước thì không được hoat hóa.
• Tốc độ và áp suất hơi nước phải đảm bảo đưa hơi nước vào liên
tục, áp suất phải đủ để đảm bảo đẩy hơi nước đi qua lớp than hoạt hóa.
5.3.4. Ảnh hưởng của kích thước hạt
Rõ ràng kích thước hạt càng nhỏ thì diện tích bề mặt càng lớn, do vậy khẳ
năng hấp phụ càng lớn. Khi tăng kích thước hạt thì hiệu suất hấp phụ cũng như
lượng chất bị hấp phụ đều giảm do có sự giảm cả về diện tích bề mặt riêng và các vị
trí hấp phụ. Khi kích thước hạt giảm thì hiệu suất hấp phụ tăng, tốc độ hấp phụ tăng
và lượng chất bị hấp phụ cũng tăng do có sự tăng về diện tích bề mặt và các mao
quản cũng tăng lên.[17],[19].
Ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học 5 Khoa Hóa Học Và Công Nghệ Thực

Phẩm