Nghiên cứu điều chế và ứng dụng than hoạt tính từ tre để hấp phụ dung môi hữu cơ

Nghiên cứu điều chế và ứng dụng than hoạt tính từ tre để hấp phụ dung môi hữu cơ

M U
ễ nhim mụi trng ang l vn núng, c quan tõm bi tt c cỏc quc
gia trờn th gii c bit trong nhng nm gn õy. Vic s dng nhiờn, nguyờn vt
liu, s phỏt thi cỏc cht gõy ụ nhim ra mụi trng trc ht nh hng trc tip
ti sc kho con ngi, tip ú l s suy thoỏi mụi trng, bin i khớ hu ó gõy
thit hi rt ln v con ngi v ti sn cho nhiu quc gia.
Benzen l hp cht gõy c i vi con ngi v cỏc h sinh thỏi. Benzen
c s dng rt rng rói trong i sng con ngi. Sau quỏ trỡnh s dng benzen
phỏt tỏn ra ngoi mụi trng trong c ba thnh phn mụi trng khớ, nc v t.
Do tn ti ch yu dng khớ nờn cỏc phng phỏp x lý benzen c s dng ch
yu l phng phỏp hp ph lờn b mt cỏc vt th rn. Cỏc hp cht thụng dng
nh: than hot tớnh, rõy phõn t, silicagel, nhụm hot tớnh.
Than hot tớnh l mt trong nhng vt liu hp ph c s dng rng rói
trong nhiu ngnh cụng nghip khỏc nhau nh khai thỏc, ch bin du m, cụng
nghip dt, cụng nghip thc phm, dc phm, x lý mụi trng. Ngoi ra nú cũn
l nguyờn liu chớnh sn xut hp lc phũng c dựng trong quõn s v cỏc
ngnh kinh t khỏc nhau.
Hin nay, vic s dng than hot tớnh vo mc ớch x lý mụi trng ngy
cng ph bin v nhu cu ngy cng tng. Tuy nhiờn ngun nguyờn liu sn xut
than hot tớnh ch yu t ngun nguyờn liu than ỏ húa thch v ngun nguyờn
liu l g cng ang ngy cng cn kit v vic khai thỏc gõy nh hng ti mụi
trng, c bit l nguy c gõy bin mt cỏc cỏnh rng trờn khp th gii. Do ú
vic tỡm mt ngun nguyờn liu thay th ang l vn c quan tõm v s tp
trung ny ang c tp trung vo than tre t u nhng nm 1980 [26]. Ngun
nguyờn liu than tre c c bit quan tõm vi kh nng l ngun nguyờn liu thay
th tim nng do nhng nguyờn nhõn sau:
+ Cỏc nghiờn cu ban u cho thy tre cú hm lng xenlulo (40% n 50%),
hemixenlulo (20% n 30%) v lignin (15% n 35%) ln hn g mm v tng

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trờng

1

Nguyễn Văn Sơn


Nghiên cứu điều chế và ứng dụng than hoạt tính từ tre để hấp phụ dung môi hữu cơ

ng vi g cng (thnh phn to nờn g). Than sn xut t tre cú b mt riờng
ln tng ng vi than g v vn tc hp ph cao.
+ Tre l loi thc vt cú vựng phõn b tng i ln trờn th gii vi c
tớnh khong 22 triu hecta v cú thi gian phỏt trin cú th thu hoch ngn t 4 8 nm [15]
+ Vic khai thỏc ớt lm nh hng ti rng v mụi trng sinh thỏi.
Cho n nay, cỏc tớnh cht vt lý v húa hc ca g t tre ó c nghiờn
cu rt nhiu phc v cho cụng tỏc sn xut than hot tớnh, tuy nhiờn cỏc nghiờn
cu ny ch bc u bao gm cỏc nghiờn cu tng quan v cỏc loi tre v mt s
loi c th [18, 23, 26]. Do vy vic nghiờn cu tớnh cht cng nh cỏc iu kin ti
u sn xut than hot tớnh t nhng loi tre c th phc v cho nhng mc ớch
c th khỏc nhau l cũn thiu v rt cn thit.
nc ta tre c phõn b tng i rng c 3 min trong c nc. Hin
nay vic nghiờn cu hon thin cụng ngh sn xut than hot tớnh cú cht lng cao
t cỏc ngun nguyờn liu trong nc cũn hn ch, nguyờn liu t gỏo da hin nay
ang c s dng nhiu nht v cú kh nng s khụng ỏp ng c nhu cu trong
tng lai. c bit vic sn xut than hot tớnh dựng cho mc ớch hp ph cỏc hp
cht hu c t khớ thi cũn ớt c quan tõm. Vỡ vy vic chn ti: Nghiờn cu
iu ch v ng dng than hot tớnh t tre hp ph dung mụi hu c s gúp
phn gii quyt nhng vn ó t ra.
Mc tiờu ca ti l:
+ Nghiờn cu cỏc yu t nh hng trong quỏ trỡnh iu ch than hot tớnh t

tre nh nhit , tỏc nhõn v thi gian hot hoỏ n cht lng ca than thnh
phm. Trờn c s ú xỏc nh c cỏc yu t ti u cho vic sn xut than hot
tớnh t tre cú cht lng cao dựng trong mc ớch x lý mụi trng.
+ Nghiờn cu ng hc v ng lc hc hp ph hi benzen v mt s yu
t nh hng ti than c iu ch to iu kin ỏp dng vo thc t x lý mụi
trng.

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trờng

2

Nguyễn Văn Sơn


Nghiên cứu điều chế và ứng dụng than hoạt tính từ tre để hấp phụ dung môi hữu cơ

CHNG 1
TNG QUAN
1.1.

Than hot tớnh cu trỳc v tớnh cht

1.1.1. Mt vi nột v than hot tớnh
Cỏc nguyờn liu cha cỏc bon c iu ch mt cỏch c bit nhm loi b
cỏc cht cú nha v to ra cỏc l xp trong chỳng c gi l than hot tớnh. Than
hot tớnh cú thnh phn ch yu l cỏc bon chim 85% n 95%, thnh phn cũn li
l cỏc hp cht vụ c [3, 4].
Than hot tớnh c iu ch t cỏc nguyờn liu khi t chỏy cho ta cỏc bon.
Do vy ngun nguyờn liu sn xut than hot tớnh khỏ phong phỳ. Vớ d cỏc
nguyờn liu cú ngun gc ng vt nh cỏc loi xng, tht, da; cỏc loi cú gc

thc vt nh cỏc loi cõy, cỏc loi qu, s da, g, mt ca; cỏc loi cú ngun gc
t than m nh than antraxit, than bựn, than nõu, than bỏn cc, hoc t cỏc hp cht
hu c nh polime, lignin, du m.
Than hot tớnh ó c phỏt hin v nghiờn cu vo thi gian cui th k 18.
Trong th k 19 than hot tớnh c ng dng lc sch khớ v ty mu. Trong
i chin Th gii Ln th Nht, ln u tiờn than hot tớnh ó c s dng lm
vt liu lc c trong mt n phũng c [3, 4].
nc ta than hot tớnh bt u c nghiờn cu t nhng nm 60 ca th
k 20. Nghiờn cu u tiờn l Vin Hoỏ hc Cụng nghip vi than hot tớnh t
antraxit, gỏo da, bó mớa, tip ú l cỏc nghiờn cu ca Vin Hoỏ hc Cụng nghip
v Trung tõm Nghiờn cu Than hot tớnh, Trng i hc Bỏch Khoa H Ni. Cỏc
kt qu nghiờn cu ó c trin khai quy mụ pilot [3, 12].
Hin nay than hot tớnh ó c s dng rng rói trong hu khp mi lnh
vc khoa hc, quõn s v i sng. Tựy theo mc ớch s dng, hin cú mt s loi
than hot tớnh nh sau: Than lc khớ - hi, than ty mu, than lc nc, than trao
i ion, dng ht dp, ht ộp hoc dng bt.

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trờng

3

Nguyễn Văn Sơn


Nghiên cứu điều chế và ứng dụng than hoạt tính từ tre để hấp phụ dung môi hữu cơ

1.1.2. Cu trỳc ca than hot tớnh
* Cu trỳc tinh th
Theo cỏc kt qu nghiờn cu ca Rngen thỡ than hot tớnh c cu trỳc bi
cỏc vi tinh th cỏc bon. Cỏc vi tinh th ny liờn kt vi nhau to thnh cỏc lp, trong

cỏc lp nguyờn t cỏc bon xp thnh hỡnh 6 cnh. Tuy nhiờn trong than hot tớnh,
cỏc lp vi tinh th xp xp khụng cú trt t nh cu trỳc mng li tinh th ca
graphớt.
* Phõn b l xp trong than hot tớnh [3, 5, 8, 12]
Than hot tớnh c c trng bi cu trỳc xp a phõn tỏn to nờn cỏc k h
(l xp) cú kớch thc v s phõn b theo th tớch l theo kớch thc.
Theo Dubinin v cỏc cng s thỡ than hot tớnh l cht hp ph xp cú b
mt bờn trong phỏt trin (600 m2/g n 900 m2/g). Do vy than hot tớnh cú kh
nng hp ph rt cao. Da vo kớch thc v vai trũ trong quỏ trỡnh hp ph m cỏc
l trong than hot tớnh c phõn loi nh sau:
L nh vi bỏn kớnh r < 6 n 7 A0
L bỏn nh t 6 n 7 < r < 15 n 16 A0
L trung t 15 n 16 < r < 1000 n 2000 A0
L ln r > 1000 n 2000 A0
S phõn b th tớch ca cỏc loi l trong than hot tớnh nh sau:
Th tớch l nh khong t 0,2 n 0,6 cm 3/g. L nh ca than úng vai trũ
ch yu trong hp ph vt lý. S hp ph trong l nh din ra theo c ch lp y
th tớch khụng gian hp ph.
L trung cú th tớch t 0,02 n 0,15 cm 3/g, b mt riờng t 20 n 70 m 2/g.
Trờn b mt l trung xy ra s hp ph n v a phõn t, kt thỳc bng s lp y
th tớch l theo c ch ngng t mao qun.
L bỏn nh l dng chuyn tip gia l nh v l trung trong than hot tớnh.

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trờng

4

Nguyễn Văn Sơn

Nghiên cứu điều chế và ứng dụng than hoạt tính từ tre để hấp phụ dung môi hữu cơ

L ln trong than hot tớnh cú th tớch t 0,2 n 0,5 cm 3/g. L ln khụng cú
s ngng t mao qun. S hp ph trờn b mt l ln khụng cú ý ngha thc t vỡ
din tớch b mt riờng nh nht trong cỏc l xp. Trong l ln quỏ trỡnh hp ph
úng vai trũ l cỏc kờnh vn chuyn m theo ú cỏc cht b hp ph thm sõu vo
trong cỏc l trung v l bộ.
H thng l cú cu trỳc phõn nhỏnh, l trung l nhỏnh ca l ln, l nh l
nhỏnh ca l trung.
Khi hp ph khớ hi cng nh cỏc cht cú kớch thc phõn t nh hn l
xp nh thỡ l xp nh úng vai trũ hp ph ch yu. L ln v l trung l cỏc kờnh
vn chuyn.
Trng hp hp ph cỏc cht cú kớch thc phõn t ln hn l xp nh t
dung dch thỡ l trung úng vai trũ hp ph ch yu, l bộ hp ph kộm hn, l ln
úng vai trũ l kờnh vn chuyn.
Ngoi ra l ln v l trung cũn lm nn tm lờn than hot tớnh cỏc cht
ph gia phc v cho tng mc ớch riờng bit.
* Hp cht b mt
Trờn b mt than hot tớnh luụn cú mt lng oxy liờn kt hoỏ hc vi
nguyờn t cỏc bon, ngay c khi gia cụng tinh khit nht thỡ than hot tớnh cng cha
t 1 n 2% oxy. Phc cht ca oxy vi cỏc bon trờn than hot tớnh c gi l cỏc
hp cht b mt. Tu theo iu kin v phng phỏp iu ch than hot tớnh m
lng oxy tham gia hp cht b mt cú th thay i.
Theo Dubinin v Serpinsky, khi hm lng oxy t 2 n 3% thỡ phn c
ph bi n lp oxy chim 4% din tớch b mt than hot tớnh. Mt s tỏc gi khỏc
cho rng hm lng oxy ln (khong 12%) thỡ phn din tớch c ph bi n lp
oxy s t t 19 n 20%.
Khi hp ph oxy nhit thng trờn b mt than hot tớnh to thnh cỏc
oxyt b mt mang tớnh baz. Do s hydrat hoỏ s to thnh cỏc nhúm hydroxyl b

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trờng

5

Nguyễn Văn Sơn


Nghiên cứu điều chế và ứng dụng than hoạt tính từ tre để hấp phụ dung môi hữu cơ

mt ( OH). Cỏc oxyt b mt cú tớnh axit c to thnh do s hp ph hoỏ hc
trờn than hot tớnh nhit cao hn (350 450 0C). Khi hydrat hoỏ s to thnh
cỏc nhúm cacboxyl b mt ( COOH).
Tớnh cht v nng oxyt b mt cú nh hng ti trng thỏi hp ph ca
than hot tớnh. Cỏc oxyt b mt mang tớnh axit to cho b mt than hot tớnh a
nc biu hin hp ph hi nc cao P/Ps nh.
Cỏc nghiờn cu v s oxy hoỏ than hot tớnh cho thy khi mc oxy hoỏ
tng, hm lng cỏc nhúm OH, COOH u tng v tớnh cht axit ca b mt
than hot tớnh cng tng theo mc oxy hoỏ. Ngoi cỏc nhúm chc nờu trờn, trờn
b mt than hot tớnh oxy hoỏ cũn cha cỏc nhúm chc kiu phenol, lacton, quinon.
Cỏc nghiờn cu v nhit hp ph ch ra rng trờn than hot tớnh khi hp
ph nh, nhit hp ph vi phõn rt ln. Khi hp ph tng nhit hp ph gim dn
v khụng i. iu ú chng t b mt ca than hot tớnh khụng ng nht v mt
nng lng. Kt qu ny cú th thy c gii thớch do than hot tớnh cú cha cỏc l
xp cú kớch thc khỏc nhau, do vy cú trng lc hp ph khỏc nhau v cú cha
cỏc tõm hp ph l cỏc nhúm chc b mt [3, 8, 22].
Dubinin v Frunkin tip tc nghiờn cu chi tit b mt than hot tớnh v bn
cht quỏ trỡnh tỏc ng ca oxy. Cỏc tỏc gi ny cho rng oxy c hp ph lờn
than theo hai c ch hp ph vt lý v hp ph hoỏ hc.
Rt nhiu cỏc kt qu nghiờn cu cho thy s cú mt ca cỏc oxyt trờn than
khụng nh hng ti kh nng hp ph vt lý cỏc cht khớ hi khụng phõn cc.

Trỏi li kh nng hp ph cỏc cht phõn cc ca than hot tớnh tng lờn rừ rt nh
c tớnh axit ca hp cht b mt.
Bruns v Maximov xỏc nh: hp cht cú tớnh baz c than hp ph mnh
hn ỏng k so vi cỏc hp cht c tớnh axit v trung tớnh trờn than cú c tớnh axit.
Cỏc tỏc gi cng cho bit c tớnh axit khụng nh hng ti s hp ph hp cht
hu c mch hydrocacbon. Tuy vy trong dung dch nc, tớnh a nc ca than
hot tớnh li lm nh hng ti s hp ph cỏc phõn t hu c trung ho v axit.

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trờng

6

Nguyễn Văn Sơn


Nghiên cứu điều chế và ứng dụng than hoạt tính từ tre để hấp phụ dung môi hữu cơ

Cỏc oxyt b mt nh hng khụng ỏng k ti kh nng hp ph hi benzen
nhng lm dch chuyn ng ng nhit hp ph v phớa ỏp sut thp.
1.1.3. Nhng quy lut hp ph trờn than hot tớnh
c trng cho s hp ph vt lý ca than hot tớnh l c ch lp y l bộ.
C ch ny c mụ t bng thuyt Polany Dubinin. Ngoi ra s hp ph cũn xy
ra theo c ch ngng t mao qun v hp ph b mt.
1.1.3.1. Thuyt Polany Dubinin [1, 4, 12]
Thuyt ny cho rng trờn b mt cht hp ph bao gi cng cha mt trng
lc gi l trng hp ph. ln ca trng c biu th bng th hp ph . Th
hp ph ny t l nghch vi lp phng khong cỏch t b mt. Trờn b mt cht
hp ph cha nhiu mt ng th.
i lng hp ph khụng thay i khi i xa b mt ca thnh l bộ, lng
hp ph tng lờn cho n khi l bộ b lp y, khi ú th tớch khụng gian hp ph

c tớnh:
W = a ì v,

(1.1)

trong ú:
a i lng hp ph (mmol/g);
v th tớch mmol ca cht b hp ph (cm3/mmol).
Polany ó a ra khỏi nim th hp ph, l cụng mang mt mol hi cht b
hp ph tng th tớch ỏp sut P n b mt cht hp ph to ra mt mng nộn.
Th hp ph c tớnh:


= 2,303 ì R ì T ì lg(Ps/P),

(1.2)

trong ú:
Ps ỏp sut hi bóo ho ca thit b hp ph (mmHg);
P ỏp sut cõn bng hp ph (mmHg);

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trờng

7

Nguyễn Văn Sơn


Nghiên cứu điều chế và ứng dụng than hoạt tính từ tre để hấp phụ dung môi hữu cơ

R hng s khớ;
T nhit tuyt i (K).
i vi than hot tớnh phng trỡnh (1.1) cú dng:
W = W0

k 2

,

(1.3)

trong ú:
W0 khụng gian hp ph ti hn n lp (cm3/g);
k hng s c trng.
Nu hai loi hi khỏc nhau cựng hp ph lờn mt loi than hay mt cht hp
ph xp no ú thỡ ta cú quan h nh sau:
k1 ì 12 = k2 ì 22
Hay
1
k2
=
= = const
2
k1

(1.4)

c gi l h s tng ng. Nh vy th hp ph l mt i lng khụng
i vi mt loi cht hp ph.
Thuyt ny ỏp dng tt cho nhng cht hp ph cú nhit sụi cao. Theo

Dubinin, trng thỏi hi hp ph trong l bộ ging trng thỏi lng, vỡ trong khụng
gian ca l bộ cú hin tng chng trng, hi cht hp ph b nộn.
Thuyt lp y l bộ ca Dubinin cú mt s hn ch nht nh. T thc
nghim thy rng ng ng nhit Dubinin khụng tuyn tớnh vựng ỏp sut cao v
lch v phớa giỏ tr cao ca trc tung. Nguyờn nhõn l do khi ỏp sut cao s hp
ph cũn xy ra theo c ch ngng t mao qun v s hp ph trờn mt phng. Ngoi
ra thuyt Dubinin khụng cp n s hp ph trong l chuyn tip v trờn b mt
m hin tng ny xy ra trong thc t ca quỏ trỡnh hp ph.

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trờng

8

Nguyễn Văn Sơn


Nghiên cứu điều chế và ứng dụng than hoạt tính từ tre để hấp phụ dung môi hữu cơ

1.1.3.2.

Thuyt hp ph BET [1, 3, 12]

Brunamuer Emmett Teller a ra hc thuyt ca h da vo cỏc gi
thuyt sau:
B mt cht hp ph ng nht v mt nng lng v s hp ph xy ra
n lp
Phõn t cht b hp ph v cht hp ph ch tng tỏc vi nhau lp th
nht, cũn cỏc lp sau c hỡnh thnh nh lc phõn t ca cht b hp
ph gia cỏc lp vi nhau
S hp ph bao gi cng tin ti trng thỏi cõn bng hp ph.

Phng trỡnh BET cú dng:
am ì C ì
a=

P
Ps


P
P
1 ì 1 + (C 1) ì
Ps
Ps

,

(1.11)

trong ú:
a hp ph ỏp sut tng i P/Ps (mmol/g);
am hp ph n lp (mmol/g);
C hng s ph thuc nhit vi phõn hp ph q v nhit ngng t .
C = exp

q
,
RT

(1.12)

Phng trỡnh (1.11) c chuyn v dng ng thng:
P
Ps

P
a ì 1
Ps

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trờng

=

1
C 1 P
+
ì
a m ì C a m ì C Ps

9

(1.13)

Nguyễn Văn Sơn


Nghiên cứu điều chế và ứng dụng than hoạt tính từ tre để hấp phụ dung môi hữu cơ

Phng trỡnh 1.13 ch ỳng trong khong giỏ tr P/P s = 0,05 0,35. õy l ỏp
sut din ra quỏ trỡnh hp ph vt lý xy ra trờn b mt cỏc l xp nh do vy
phng trỡnh ny c s dng tớnh b mt riờng ca cht hp ph.

Tuy nhiờn theo thuyt ny thỡ nh cỏc trung tõm hp ph v lc liờn kt gia
cỏc phõn t cht b hp ph vi nhau m s lp hp ph cú th l vụ hn. Song thc
t s hp ph ch bao gm mt s lp nht nh. Ngoi ra trong thc t b mt cỏc
cht hp ph thng khụng ng nht v mt nng lng. ú l nhng hn ch ca
thuyt BET.
1.1.3.3.

Hp ph ỏp sut cao Phng trỡnh Kelvin [1, 4, 12]

Khi ỏp sut tng i ln, s hp ph xy ra theo c ch ngng t mao qun
trong cỏc l trung, lp hp ph trờn thnh l dy lờn, chm vo nhau v khộp kớn li
thnh mt khum lừm ca cht lng b hp ph.
Kelvin ó a ra phng trỡnh mụ t c ch ny nh sau:
2 ì v

P = Ps ì exp
cos ,
RT ì r


(1.14)

trong ú:
P ỏp sut cõn bng trờn mt khum lừm trong mao qun (mmHg);
Ps ỏp sut hi bóo ho (mmHg);

gúc thm t gia cht lng v cht hp ph () ;
sc cng b mt ca cht lng (N/m);
r bỏn kớnh mao qun (m);
R hng s khớ;

T nhit tuyt i (K);
v th tớch mol cht b hp ph (cm3/g);

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trờng

10

Nguyễn Văn Sơn


Nghiên cứu điều chế và ứng dụng than hoạt tính từ tre để hấp phụ dung môi hữu cơ

Du () th hin ỏp sut hi bóo ho ca cht lng trờn b mt lừm luụn
luụn nh hn ỏp sut hi bóo ho ca cht lng trờn b mt phng.
Nh vy, theo phng trỡnh thỡ khi r cng nh thỡ s gim ỏp sut cng ln.
Do ú trong nhng mao qun hp thỡ s ngng t s xy ra ỏp sut thp hn so
vi ỏp sut bóo ho. Chớnh nguyờn nhõn ny ó dn ti ng ng nhit hp ph
v gii hp khụng ng nht v cú vũng tr, nhỏnh gii hp ph cao hn nhỏnh hp
ph ti cỏc giỏ tr P/Ps tng ng.
Ngi ta ng dng phng trỡnh Kelvin nghiờn cu s phõn b l ca
cht hp ph xp núi chung v ca than hot tớnh núi riờng.
1.1.3.4.

Thuyt Langmuir [1, 3, 12]

Theo Langmuir thỡ trờn b mt cht hp ph cú nhng trung tõm hp ph gi
l nhng im c bn. Cỏc im c bn ny cú kh nng hp ph ch duy nht mt
phn t cht b hp ph v hỡnh thnh mt lp n phõn t cht b hp ph. S im
c bn cng nhiu thỡ hot ca cht hp ph cng cao.
Langmuir ó a ra phng trỡnh ng nhit hp ph nh sau:

a=

a0 ì k ì h
,
1 k ì h

(1.15)

trong ú:
h ỏp sut tng i P/Ps;
a i lng hp ph (mmol/g);
am i lng hp ph ti hn n lp (mmol/g);
K h s, l hm ca nhit .
vựng ỏp sut thp phng trỡnh 1.15 cú th vit:
a = am ì k ì P

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trờng

11

(1.16)

Nguyễn Văn Sơn


Nghiên cứu điều chế và ứng dụng than hoạt tính từ tre để hấp phụ dung môi hữu cơ

Cũn vựng ỏp sut cao thỡ:
a = am

(1.17)

Phng trỡnh 1.16 cho ta thy vựng ỏp sut thp lng cht b hp ph ph
thuc tuyn tớnh vo ỏp sut. Cũn vựng ỏp sut cao thỡ i lng hp ph t giỏ
tr khụng i v khụng ph thuc ỏp sut.
1.1.3.5.

S hp ph hi nc trờn than hot tớnh [3, 12]

Do cú cu trỳc b mt khụng phõn cc nờn than hot tớnh l mt cht k
nc, nhng thc t cho thy nú li hp ph hi nc rt mnh. Cỏc nghiờn cu cho
thy trờn b mt than hot tớnh cú cha cỏc nhúm chc m thnh phn cú oxy.
Trong quỏ trỡnh hp ph hi nc, cỏc nhúm chc ny l cỏc tõm hot ng. Chớnh
cỏc nhúm chc ny ó to kh nng hp ph hi nc ca than. Hi nc hp ph
lờn than hot tớnh to thnh nhiu lp nh cú cu trỳc liờn kt hydro to ra gia cỏc
phõn t nc vi nhau. Cỏc lp phõn t nc hỡnh thnh dy lờn che ph cỏc tõm
hot ng vỡ vy ngn cn s hp ph cỏc cht khỏc. Ngoi ra cũn xy ra s ngng
t hi nc trong cỏc l trung lm gim kh nng hp ph khớ hi trong l bộ ca
than.
ng ng nhit hp ph hi nc ca than hot tớnh cú dng ch S v
cú vũng tr. Vũng tr rng v dng ng. Quỏ trỡnh hp ph cú tớnh cht trung gian
gia hp ph vt lý v hp ph hoỏ hc do cú s hỡnh thnh liờn kt vi cỏc tõm
hot ng. ng ng nhit hp ph hi nc tng chm v thoi hn so vi ng
nhit hp ph cỏc hi hu c.

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trờng

12

Nguyễn Văn Sơn

a (mmol/g)

a (mmol/g)

Nghiên cứu điều chế và ứng dụng than hoạt tính từ tre để hấp phụ dung môi hữu cơ

1

2

1

2
1. Hấp phụ
2. Giải hấp

(a )

1. Hấp phụ
2. Giải hấp

P/Ps

(b )

P/Ps

Hỡnh 1.1. Dng ng cong ng nhit hp ph gii hp

hi benzen (a) v hi nc (b) trờn than hot tớnh.
S hp ph hi nc vựng P/Ps nh cú th mụ t bng phng trỡnh sau:
a=

a0 ì c ì h
,
1 c ì h

(1.18)

trong ú:
a hp ph ỏp sut tng i h = P/Ps (mmol/g);
a0 s tõm hp ph hi nc s cp trờn b mt than (mmol/g);
c hng s.
Giỏ tr a0 c xỏc nh theo phng trỡnh sau:
h
1
1
=
ìh
a c ì ao a

(1.19)

S hỳt m mnh lm gim kh nng hp ph ca than hot tớnh v gõy khú
khn trong quỏ trỡnh bo qun. Vn loi b cỏc nhúm chc trờn b mt than ó
c quan tõm v thc hin. Dubinin thy rng, sau khi ty sch cỏc nhúm chc
trờn than, ng ng nhit hp ph tr li bỡnh thng.
1.1.4. ng lc hc ca quỏ trỡnh hp ph trong ct [3, 12]
Trong thc t x lý khớ, hi thi, quỏ trỡnh hp ph din ra trong iu kin

ng. ú l s hp ph xy ra di iu kin dũng chy (iu kin ng lc). Khớ,

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trờng

13

Nguyễn Văn Sơn


Nghiên cứu điều chế và ứng dụng than hoạt tính từ tre để hấp phụ dung môi hữu cơ

hi chy qua ct than vi mt tc nht nh. Quỏ trỡnh hp ph kt thỳc khi sau
ct xut hin nng bng nng ban u.
ỏnh giỏ hot ng ng lc ca than hot tớnh ngi ta a ra khỏi
nim kh nng lm vic. Khong thi gian tớnh t khi cho hn hp cht b hp
ph cú nng C0 chy qua lp than hot tớnh cú tit din S, chiu di L, vi vn
tc v cho n khi sau ct xut hin nng cht ng vi ngng cho phộp gi l
thi gian lm vic ca than.
Silop ó a ra phng trỡnh thc nghim mụ t mi quan h gia thi gian
lm vic v di tng hp ph nh trờn Hỡnh 1.2.

T (phỳt)

C

B

to

0

A
Lc
ho

L (cm)
Lo

Hỡnh 1.2. th biu din s ph thuc thi gian lm vic
ca than hot tớnh vo chiu di lp
th 1.2 l s mụ t quỏ trỡnh hp ph ng lc (ng cong OABC) quỏ
trỡnh gm cỏc giai on:
+ Giai on 1: ng vi s lt qua tc thi ca cht trờn on L c gi l lp
cht. Nng u C0 phõn b u trong lp vi tc bng tc thng ca dũng
chy.
+ Giai on 2: tip ú cho n khi bóo ho lp chớnh din gi l chu k hỡnh
thnh chớnh din hp ph (on L0). Nng trong lp gim t C0 n Cn.

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trờng

14

Nguyễn Văn Sơn


Nghiên cứu điều chế và ứng dụng than hoạt tính từ tre để hấp phụ dung môi hữu cơ

+ Giai on 3: tip theo l dũng hn hp chy qua ct vi tc khụng i
(L > L0), s hp ph l n nh. Kộo di on tuyn tớnh ct trc honh ti im A
ta cú giỏ tr h0 l tng hp ph khụng s dng ca ct.

Silop ó ch ra rng thi gian lm vic ca tng hp ph t l thun vi chiu
di tng hp ph L.
t = k ì L t0 ,

(1.20)

trong ú:
t0 s tn tht thi gian lm vic (phỳt);
k h s thi gian lm vic. H s k c tớnh
k=

a 0 + c0
,
v ì c0

(1.21)

trong ú:
a0 i lng hp ph riờng, tỡm c t ng cong ng nhit hp ph
(mmol/g);
v tc dũng trung bỡnh ca dũng hn hp (lớt/phỳt)
i lng l/k c trung cho tc chuyn dch chớnh din hay hp ph dc
theo tng hp ph.
k cú th tớnh gn ỳng:
k=

a0
v ì c0

(1.22)

1.1.4.3. nh hng ca m ti kh nng lm vic ca than hot tớnh
Nh phn trờn ó cp, than hot tớnh cú kh nng hp ph hi nc rt
mnh, dự cú bo qun tt n õu thỡ trong than thng cha 2 3% m. Khi cho
than hỳt nc n bóo hũa, cú loi than hỳt c hn 100% m.

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trờng

15

Nguyễn Văn Sơn


Nghiên cứu điều chế và ứng dụng than hoạt tính từ tre để hấp phụ dung môi hữu cơ

S hp ph hi nc ca than hot tớnh gõy ra s hp ph cnh tranh trờn b
mt than hot tớnh i vi cỏc hi, khớ c khỏc. Vỡ l ú m lm gim kh nng
lm vic ca ct than hot tớnh.
tin hnh nghiờn cu nh hng ca m ti kh nng lm vic ca lp
than hot tớnh ngi ta tin hnh thớ nghim hp ph ng lc vi s thay i ca
m ca hn hp khớ, hi. Dubinin thy rng khi khớ, hi cú m cao, kh nng
lm vic ca ct than gim rt nhiu. Hn hp khớ, hi cha 75% m tng i
thỡ kh nng lm vic i vi clorua-etyl gim i 4 ln so vi lỳc m bng
khụng. Thớ nghim hp ph benzen lờn ct than hot tớnh cú m thay i cho kt
qu nh trong Bng 1.1 [13].
Bng 1.1. nh hng ca m hn hp khớ, hi n kh nng lm vic
ca than hot tớnh i vi benzen (nng benzen l 18 mg/l)
m (%)
Thi gian lm vic (phỳt)

0

50

75

85

100

58

55

45

Mt vn khoa hc cũn tn ti l tỡm mt quan h toỏn hc cú tớnh tng
quỏt biu th nh hng ca m n kh nng lm vic ca than hot tớnh.
1.1.5. iu ch than hot tớnh
Nh ó bit, ngun nguyờn liu iu ch than hat tớnh rt a dng v
phong phỳ. Cụng ngh nhn c than hot tớnh t cỏc ngun nguyờn liu khỏc
nhau c bn phi tri qua cỏc cụng on sau:
1.1.5.1. Than hoỏ
Mc ớch ca than hoỏ l dựng nhit phõn hu nguyờn liu a nú v
dng cỏc bon ng thi lm bay hi mt s hp cht hu c nh to l xp ban u
cho than. Chớnh l xp ny l i tng cho quỏ trỡnh hot hoỏ than.
õy l quỏ trỡnh chỏy to cỏc bon. Vỡ vy trong lũ cn cú mt lng
khụng khớ nht nh. trỏnh hin tng tro hoỏ ngi ta than hoỏ trong mụi
trng khớ tr, trong lũ ym khớ hoc chõn khụng. Nhit than hoỏ 350 500 0C

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trờng

16

Nguyễn Văn Sơn


Nghiên cứu điều chế và ứng dụng than hoạt tính từ tre để hấp phụ dung môi hữu cơ

trong khong thi gian 30 45 phỳt tu thuc vo nguyờn liu ban u. Nhit
than hoỏ quỏ cao lm cho than b tr khú hot hoỏ. Thi gian kộo di lng mt mỏt
s ln, hiu qu than hoỏ thp [3, 13].
1.1.5.2.

Hot hoỏ

Hot hoỏ l quỏ trỡnh bo mũn mng li tinh th cỏc bon di tỏc dng ca
nhit v tỏc nhõn hot hoỏ, to xp cho than bng mt h thng l cú kớch thc
khỏc nhau, ngoi ra cũn to cỏc tõm hot ng trờn b mt.
Quỏ trỡnh hot hoỏ l phn ng hoỏ hc khụng hon ton ca cỏc bon vi tỏc
nhõn hot hoỏ. Cú hai phng phỏp hot hoỏ chớnh nh sau:
* Phng phỏp hoỏ hc
õy l phng phỏp c s dng u tiờu hot hoỏ than cho n nay vn
cũn c s dng. Bn cht ca phng phỏp l dựng cỏc hp cht hoỏ hc (ZnCl 2,
K2CO3, Na2CO3, K2SO4, H3PO4) trn vi than. Khi hot hoỏ, cỏc cht ny phõn hu
to cỏc hp cht d bay hi thoỏt ra li cỏc ch khuyt trờn b mt v trong tinh
th cỏc bon, hoc chỳng chen vo gia cỏc tinh th gõy nt n cỏc mao qun bộ v
cỏc hp cht b mt mang tớnh axit hay baz.
* Phng phỏp vt lý hay cũn gi l phng phỏp khớ hi
Phng phỏp ny cho nng sut cao, giỏ thnh h, ớt n mũn thit b. Tỏc

nhõn hot hoỏ thng dựng l khớ cacbonic, hi nc v oxi khụng khớ.
+ Hot hoỏ bng oxi khụng khớ
õy l phn ng phỏt nhit nhng cn phi cung cp nhit ban u. B mt
than thng to thnh mt s nhúm chc, iu ny thun li cho vic iu ch than
oxy húa. Sn phm than hot tớnh cú nhiu l to v l trung, s dng ty mu v
trao i ion tt.
Quỏ trỡnh hot hoỏ cú th biu din bng phng trỡnh:
Cn + O2 CO + Cn-1 + Q (thiu oxy)

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trờng

17

Nguyễn Văn Sơn


Nghiên cứu điều chế và ứng dụng than hoạt tính từ tre để hấp phụ dung môi hữu cơ

Cn + O2 CO2 + Cn-1 + Q (tha oxy)
Ngoi ra nhit hot hoỏ cng nh hng n c ch phn ng:
Cn + O2 2CO + Cn-1 800 - 9000C
Cn + O2 CO2 + Cn-1 di 6000C
Núi chung phng phỏp hot hoỏ bng oxy cho than cú cht lng khụng
cao
+ Hot hoỏ bng hi nc
Khi nhit trờn 7500C hi nc cú tớnh oxy hoỏ, phn ng hot hoỏ xy ra
nh sau:
Cn + H2O CO + Cn-1 + H2 Q
Phn ng khú kho sỏt vỡ xy ra nhit cao v to nhiu sn phm ph
khỏc, vớ d:

C + H2O CO + H2
CO + C(O) CO2 + C
Hydro sinh ra c ch quỏ trỡnh phn ng, than thu c cú l bộ phỏt trin.
+ Hot hoỏ bng CO2
Phn ng xy ra nhit cao (trờn 850 0C). Phn ng xy ra theo hai c
ch.
A:

C + CO2 CO + C(O)
C(O) CO
CO + C C(CO)

B:

C + CO2 CO + C(O)
C(O) CO

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trờng

18

Nguyễn Văn Sơn


Nghiên cứu điều chế và ứng dụng than hoạt tính từ tre để hấp phụ dung môi hữu cơ

Hot hoỏ bng hi nc v CO2 ũi hi phn ng cp nhit liờn tc vỡ ú l
phn ng thu nhit [3, 8].
1.2. ễ nhim benzen v cỏc phng phỏp x lý
1.2.1. Ngun gc, ụ nhim mụi trng v c tớnh ca benzen

Benzen c iu ch ch yu t quỏ trỡnh trng ct than ỏ v du m.
Benzen c ng dng rng rói trong i sng do ú ngun gc phỏt thi benzen
vo mụi trng cng rt a dng,
Ngun gõy ụ nhim mụi trng cú th t ngun t nhiờn hoc cỏc hot ng
sinh hot v cụng nghip ca con ngi. Tuy nhiờn benzen phỏt tỏn ra mụi trng
ch yu t cỏc hot ng ca con ngi. Benzen c phỏt tỏn ra ngoi mụi trng
t cỏc quỏ trỡnh t chỏy xng du, t cht thi cha benzen, bc hi t cỏc trm
xng du, bc hi t cỏc quỏ trỡnh sn xut cụng nghip cú s dng benzen nh
cụng nghip sn, thuc bo v thc vt, dc liu. Khúi thuc lỏ l mt ngun phỏt
thi benzen tng i ln. Theo s liu iu tra thỡ M 50% cú tip xỳc vi
benzen cú ngun gc t khúi thuc lỏ [15].
Benzen phỏt tỏn trong c 3 thnh phn mụi trng t, nc v khụng khớ.
Benzen c phỏt tỏn vo trong khụng khớ bi cỏc nguyờn nhõn ó nờu trờn. Khi
vo mụi trng khụng khớ chỳng cú xõm nhp vo t hoc nc thụng qua quỏ
trỡnh ma hoc cun theo bi. Trong mụi trng t, benzen cú th xõm nhp do
cỏc cht thi cha benzen, do rũ r nhiờn liu t cỏc kho cha.
Benzen xõm nhp vo c th ngui ch yu qua ng hụ hp. Mt phn
nh cú th xõm nhp qua ng tiờu húa do n, ung vo thc phm cú cha
benzen. Ngoi ra benzen cú th xõm nhp vo c th thụng qua tip xỳc qua da. Khi
tip xỳc qua da benzen s i vo mỏu v phỏt tỏn khp ni trong c th. Chỳng s
tớch t tm thi ty v mụ m.

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trờng

19

Nguyễn Văn Sơn


Nghiên cứu điều chế và ứng dụng than hoạt tính từ tre để hấp phụ dung môi hữu cơ

Bng 1.2. Liu lng gõy c qua ng hụ hp [15, 20]
Nng (mg/lớt)

Tỏc dng

> 200

Siờu cp tớnh, t vong cht sau vi phỳt

> 60

Cp tớnh, cú th t vong cht sau vi phỳt hụn mờ, co git

20 30
10

Cp tớnh (hụn mờ sau 20 n 30 phỳt) kớch thớch thn kinh,
suy sp, try tim
Bỏn cp tớnh sau vi gi cm giỏc chúng mt, nhc u,
nụn

> 0,5

Món tớnh niờm mc , say

< 0,1

m tớnh

c tớnh qua ng tiờu húa: nut t 10 15 g/ln s gõy t vong, 50 100
git/ngy s gõy bnh bch cu.
1.2.1. Cỏc phng phỏp x lý benzen
1.2.1.1. Phng phỏp t [2]
õy l phng phỏp c ỏp dng ph bin i vi cỏc cht ụ nhim dng
hi, khớ hu c. u im ca phng phỏp ny l cú kh nng phõn hy hon ton
cht gõy ụ nhim v hiu qu x lý cao. Tuy nhiờn chi phớ vn hnh, u t ln v
quỏ trỡnh t to ra CO2 v H2O cú kh nng lm phc tp thờm vn ụ nhim
khụng khớ.
Phng phỏp t c ỏp dng vi cỏc k thut: t trc tip, t trong
bung t v t cú s dng xỳc tỏc.
Phn ng chỏy trong quỏ trỡnh t benzen xy ra nh sau:
C6H6 + 7,5 O2 6 CO2 + 3H2O (500 700oC)
C6H6 + 7,5 O2 6 CO2 + 3H2O (xỳc tỏc Pt/Al2O3; 260 460oC)

1.2.1.2. Phng phỏp hp ph

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trờng

20

Nguyễn Văn Sơn


Nghiên cứu điều chế và ứng dụng than hoạt tính từ tre để hấp phụ dung môi hữu cơ

Phng phỏp x lý hi benzen c s dng ch yu l phng phỏp hp
ph benzen t pha lng hay khớ lờn b mt vt th rn. Cỏc cht hp ph thụng dng
nh: than hot tớnh, rõy phõn t, silicagel, nhụm hot tớnh. Mi cht hp ph cú
nhng u, nhc im v k thut v kinh t khỏc nhau do vy, tựy tng iu kin

c th cú th chn nhng chp hp ph khỏc nhau.
Bng 1.3. Bng mt s cht hp ph thụng dng
Cht hp ph
c tớnh
ng dng
u im
Nhc im
Than hot tớnh B mt k Tỏch cỏc cht Giỏ r nht Khú tỏi sinh
nc, hp ph ụ

nhim

cỏc cht hu ngun

cú dựng trong x
gc lý mụi trng

c trong nc hu c
v khụng khớ
Rõy phõn t B mt hỳt Kh

nc, Phõn

Zeolit (ZMS)

riờng da trờn phõn hn cỏc loi

nc,

phõn phõn

cc, rónh u khụng khớ
Silica gel

nc, khớ,

nng sut cao

tớnh

cc, hỡnh hc

cht hp ph

n
khỏc
Cht hp ph Lm khụ dũng Nng sut cao Kộm hiu qu
hỏo

Nhụm

riờng Nng sut thp

tỏch hn rõy phõn hn ZMS khi

hydrocacbon

t Zeolit

tỏch

nc

t dũng khớ
trong dũng khớ
hot Cht hp ph Lm khụ dũng Nng sut cao Kộm hiu qu
hỏo

nc, khớ

hn ZMS

nng sut cao

hn ZMS khi
tỏch

nc

trong dũng khớ

1.2.1.3. Phng phỏp vi sinh [16, 28]

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trờng

21

Nguyễn Văn Sơn

Nghiên cứu điều chế và ứng dụng than hoạt tính từ tre để hấp phụ dung môi hữu cơ

Benzen l mt cht khú phõn hy sinh hc. Cỏc nghiờn cu trc õy ó ch
ra rng thi gian bỏn phõn hy ca benzen trong mụi trng nc cú th kộo di t
vi ngy n hng trm ngy tựy iu kin mụi trng din ra quỏ trỡnh phõn hy.
Trong mụi trng hiu khớ benzen d dng b phõn hy to ra mt chui cỏc
sn phm trung gian v b khoỏng húa n sn phm cui cựng l CO 2 v H2O.
Trong mụi trng k khớ, cỏc nghiờn cu trc õy ó ch ra rng, nhng iu
kin nht nh benzen mi cú kh nng b phõn hy sinh hc. S cú mt ca vi
khun sinh metan, mt s hp cht nhng in t: sun phỏt, nitrat v st (III) s
thỳc y quỏ trỡnh phõn hy benzen trong mụi trng k khớ. Tuy nhiờn, quỏ trỡnh
phõn hy din ra phc tp v nhng chng vi khun c thự n nay vn cha c
xỏc nh.
Cỏc phn ng cho nhn in t trong quỏ trỡnh phõn hy benzen trong iu
kin k khớ din ra nh sau:
+ Trong mụi trng tn ti vi khun sinh metan
4C6H6 + 27H2O 9HCO3 + 15CH4 + 9H+
+ Trong mụi trng tn ti ion sun phỏt
4C6H6 + 15SO42- + 12H2O 24HCO3 + 15HS + 9H+
+ Trong mụi trng tn ti ion nitrat
C6H6 + 15NO3 + 3H2O 6HCO3 + 15NO2 + 6H+
C6H6 + 6NO3 6HCO3 + 3N2
+ Trong mụi trng tn ti ion st III.
C6H6 + 30Fe3+ + 18H2O 6HCO3 + 30Fe2+ + 36H+
Quỏ trỡnh phõn hy benzen din ra theo mt chui cỏc phn ng v to ra cỏc
hp cht trung gian: phenol, benzoate, xyclohexdiene, catechol. Ban u cỏc liờn
kt ụi c phỏ v sau ú l m vũng v to ra cỏc chui cỏc bon mch thng.

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trờng

22

Nguyễn Văn Sơn


Nghiên cứu điều chế và ứng dụng than hoạt tính từ tre để hấp phụ dung môi hữu cơ

1.2.1.4. Phng phỏp oxi húa cp tin [25]
ễxi húa cp tin (AOPs - Advanced Oxidation Processes) l nhng phng
phỏp to ra mt lng ln cỏc cht trung gian cú hot tớnh cao, trong ú quan trng
nht l cỏc gc hydroxyl cú kh nng ụxi húa hu ht cỏc cht ụ nhim hu c.
Trong cỏc phng phỏp oxi húa cp tin thỡ thỡ quỏ trỡnh Fenton v cỏc quỏ
trỡnh kiu Fenton (Fenton- like processes) c bit n l phng phỏp hiu qu
v khụng t cho quỏ trỡnh x lý nc b ụ nhim bi cỏc tỏc nhõn khú hoc khụng
cú kh nng phõn hy sinh hc. Phng phỏp Fenton c in l cụng trỡnh nghiờn
cu ca J.H. Fenton c cụng b vo nm 1894 trong tp chớ hi húa hc M.
Trong phng phỏp ny t hp H2O2 v mui st Fe+2 c s dng lm tỏc nhõn
ụxi húa rt hiu qu cho nhiu i tng cỏc hp cht hu c v c mang tờn tỏc
nhõn Fenton.
Phng phỏp Fenton cú th oxi húa cỏc hp cht hu c khú phõn hy sinh
hc ti cỏc sn phm cui cựng l CO2, nc v cỏc ion vụ c khỏc hoc cú th oxi
húa cỏc hp cht cao phõn t thnh nhng hp cht hu c n gin hn thun li
cho quỏ trỡnh phõn hy bi vi sinh vt.
CHC (cao phõn t) + HO CHC (thp phõn t) +CO2 + H2O + OHCho n nay, c ch hỡnh thnh gc HO v c ch ca phn ng vn cũn
ang tranh cói thm chớ cũn cú nhng gi thuyt trỏi ngc nhau. Tuy nhiờn mt s
phn ng chớnh xy ra trong quỏ trỡnh Fenton cú th c tng hp li bao gm:
Fe2+

+

H2O2



Fe3+ + OH

+ OH

Fe3+

+

H2O2



Fe2+ + HO2

+ H+

OH

+

Fe2+



OH - +

Fe3+



+

H 2 O2



H 2O +



HO2



Fe3+ +



OH

Fe2+
Fe3+



+

+



HO2



Fe2+

+O2

HO2

HO2 + H+

CHNG 2

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trờng

23

Nguyễn Văn Sơn


Nghiên cứu điều chế và ứng dụng than hoạt tính từ tre để hấp phụ dung môi hữu cơ

I TNG V PHNG PHP NGHIấN CU
2.1. i tng nghiờn cu
Vi mc ớch iu ch vt liu hp ph khớ, hi t nguyờn liu trong nc,

ng dng cho cỏc ngnh cụng nghip khỏc nhau v x lý mụi trng. Da trờn c
s tng kt cỏc ti liu tham kho v phng phỏp iu ch, kh nng s dng cựng
vi nhng iu kin thc t ca Vit Nam, lun vn ó chn i tng nghiờn cu
l than hot tớnh c iu ch t nguyờn liu tre. Tre c la chn l tre Vu, cú
tờn khoa hc l Bambusa nutans.
2.2. Ni dung nghiờn cu
Ni dung nghiờn cu bao gm cỏc vn sau:


iu ch than hot tớnh t nguyờn liu l tre;
S dng nguyờn liu cú sn l tre, xỏc nh cỏc iu kin than húa v hot

húa ti u trong quỏ trỡnh iu ch than hot tớnh bng phng phỏp k hoch húa
thc nghim;


ỏnh giỏ cỏc ch tiờu v tớnh cht c trng ca mu than ó

c iu ch bao gm:
+ T trng;
+ bn ht;
+ Cu trỳc xp;
+ Kh nng hp ph vt lý;
+ B mt riờng v mt vi ch tiờu khỏc;


Kho sỏt kh nng hp ph hi benzen ca than ó c iu

ch tin ti s dng than gii quyt cỏc vn ụ nhim mụi trng khụng khớ
gõy nờn bi benzen v ng ng:

+ Nghiờn cu ng hc v ng lc hc hp ph benzen ca than;

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trờng

24

Nguyễn Văn Sơn


Nghiên cứu điều chế và ứng dụng than hoạt tính từ tre để hấp phụ dung môi hữu cơ

+ Nghiờn cu cỏc yu t nh hng ti kh nng hp ph ca than i vi
benzen nh: kớch thc ht, tro ca than;
+ Nghiờn cu cỏc yu t nh hng ti kh nng lm vic ca than i vi
benzen trong iu kin ng lc hc nh: m, tc dũng khớ mang;
+ So sỏnh cht lng than ó c iu ch vi than gỏo da Tr Vinh v
than antraxit cú sn trờn th trng.
2.3. Cỏc phng phỏp nghiờn cu
2.3.1. Phng phỏp iu ch than hot tớnh t tre
2.3.1.1.

Phng phỏp than húa

Tre c s dng cú tui t 4 8 nm, c ly t Hũa Bỡnh, tre c
ct nh thnh mnh cú kớch thc 3 4 cm chun b cho quỏ trỡnh than húa.
Quỏ trỡnh than húa c thc hin di nhit t 300 4500C trong lũ
nung ym khớ. Thi gian than húa i vi mi nhit tng ng c thc hin
di nhit t 20 n 40 phỳt cú th xỏc nh c thi gian v nhit than
húa thớch hp.
Hiu sut than húa c xỏc nh nh sau [11]:

Hiu sut =
trong ú:

m2
ì 100% ,
m1

(2.1)

m1 trng lng tre c a vo lũ (g);
m2 trng lng than thu c sau khi t (g).

2.3.1.2.

Phng phỏp hot húa [2, 4, 12]

Sn phm sau khi than húa c p nh vi kớch thc 5 10 mm v tin
hnh hot húa trong lũ quay nm ngang SRJK 5 9S ca Trung Quc. Tc
quay 4 vũng/phỳt, tỏc nhõn hot húa c la chn l hi nc.

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trờng

25

Nguyễn Văn Sơn