Luận văn Thạc sĩ Khoa học: 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

MU
ễnhimmụitrnganglvn núng,cquantõmbittc cỏc
qucgiatrờnth giicbittrongnhngnmgnõy.Vics dngnhiờn,
nguyờnvtliu,sphỏtthicỏcchtgõyụnhimramụitrngtrchtnh
hngtrctiptisckhoconngi,tipúlssuythoỏimụitrng,bin
ikhớhuógõythithirtlnvconngivtisnchonhiuqucgia.
Benzenlhpchtgõyciviconngivcỏchsinhthỏi.Benzen
cs dngrtrngróitrongisngconngi.Sauquỏtrỡnhs dng
benzenphỏttỏnrangoimụitrngtrongcbathnhphnmụitrngkhớ,nc
vt.Dotntichyu dngkhớnờncỏcphngphỏpx lýbenzenc
sdngch yulphngphỏphpph lờnb mtcỏcvtth rn.Cỏchp
chtthụngdngnh:thanhottớnh,rõyphõnt,silicagel,nhụmhottớnh.
Thanhottớnhlmttrongnhngvtliuhpph cs dngrng
róitrongnhiungnhcụngnghipkhỏcnhaunh khaithỏc,ch bindum,
cụngnghipdt,cụngnghipthcphm,dcphm,xlýmụitrng.Ngoi
ranúcũnlnguyờnliuchớnhsnxuthplcphũngcdựngtrongquõns
vcỏcngnhkinhtkhỏcnhau.
Hinnay,vics dngthanhottớnhvomcớchx lýmụitrng
ngycngphbinvnhucungycngtng.Tuynhiờnngunnguyờnliu
snxutthanhottớnhch yut ngunnguyờnliuthanỏhúathchv
ngunnguyờnliulgcngangngycngcnkitvvickhaithỏcgõynh
hngtimụitrng,cbitlnguycgõybinmtcỏccỏnhrngtrờnkhp
th gii.Doúvictỡmmtngunnguyờnliuthayth anglvn c
quantõmvstptrungnyangctptrungvothantretunhngnm
1980[26].Ngunnguyờnliuthantreccbitquantõmvikh nngl
ngunnguyờnliuthaythtimnngdonhngnguyờnnhõnsau:

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

+Cỏcnghiờncubanuchothytrecúhmlngxenlulo(40%n
50%),hemixenlulo(20%n30%) vlignin(15%n35%) lnhng mmv

tngngvig cng(thnhphntonờng).Thansnxutt trecúb
mtriờnglntngngvithangvvntchpphcao.
+Trelloithcvtcúvựngphõnbtngilntrờnthgiivic
tớnhkhong22triuhectavcúthigianphỏttrincúththuhochngnt
4ư8nm[15]
+Vickhaithỏcớtlmnhhngtirngvmụitrngsinhthỏi.
Chonnay,cỏctớnhchtvtlývhúahccagttreócnghiờn
curtnhiu phcv chocụngtỏcsnxutthanhottớnh,tuynhiờncỏc
nghiờncunychbcubaogmcỏcnghiờncutngquanvcỏcloitrev
mts loic th [18,23,26].Dovyvicnghiờncutớnhchtcngnh cỏc
iukintiusnxutthanhottớnhtnhngloitrecthphcvcho
nhngmcớchcthkhỏcnhaulcũnthiuvrtcnthit.
nctatrecphõnb tngirng c 3mintrongc nc.
Hinnayvicnghiờncuhonthincụngngh snxutthanhottớnhcúcht
lngcaotcỏcngunnguyờnliutrongnccũnhnch,nguyờnliutgỏo
dahinnayangcs dngnhiunhtvcúkh nngs khụngỏpng
cnhucutrongtnglai.cbitvicsnxutthanhottớnhdựngcho
mcớchhpphcỏchpchthuctkhớthicũnớtcquantõm.Vỡvy

vicchnti:Nghiờncuiuchvngdngthanhottớnhttre
hpphdungmụihucsgúpphngiiquytnhngvnótra.
Mctiờucatil:
+Nghiờncucỏcyut nhhngtrongquỏtrỡnhiuch thanhot
tớnhttrenhnhit,tỏcnhõnvthigianhothoỏnchtlngcathan
thnhphm.Trờnc s úxỏcnhccỏcyut ti uchovicsnxut
thanhottớnhttrecúchtlngcaodựngtrongmcớchxlýmụitrng.

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

+Nghiờncunghcvnglchchpph hibenzenvmts
yutnhhngtithanciuchtoiukinỏpdngvothct
xlýmụitrng.
CHNG1
TNGQUAN
1.1.

Thanhottớnhcutrỳcvtớnhcht

1.1.1.Mtvinộtvthanhottớnh
Cỏcnguyờnliuchacỏcbonciuchmtcỏchcbitnhmloi
bcỏcchtcúnhavtoracỏclxptrongchỳngcgilthanhottớnh.

Thanhottớnhcúthnhphnch yulcỏcbonchim85%n95%,thnh
phncũnlilcỏchpchtvục[3,4].
Thanhottớnhciuch t cỏcnguyờnliukhitchỏychotacỏc
bon.Dovyngunnguyờnliusnxutthanhottớnhkhỏphongphỳ.Vớd
cỏcnguyờnliucúngungcngvtnhcỏcloixng,tht,da;cỏcloicú
gcthcvtnh cỏcloicõy,cỏcloiqu,s da,g,mtca;cỏcloicú
ngungctthanmnhthanantraxit,thanbựn,thannõu,thanbỏncc,hoct
cỏchpchthucnhpolime,lignin,dum.
Thanhottớnhócphỏthinvnghiờncuvothigiancuithk
18.Trongth k19thanhottớnhcngdng lcschkhớvtymu.
TrongichinThgiiLnthNht,lnutiờnthanhottớnhócs
dnglmvtliulcctrongmtnphũngc[3,4].
nctathanhottớnhbtucnghiờncut nhngnm60ca
th k 20.Nghiờncuutiờnl VinHoỏhcCụngnghipvithanhot
tớnht antraxit,gỏoda,bómớa,tipúlcỏcnghiờncucaVinHoỏhc
CụngnghipvTrungtõmNghiờncuThanhottớnh,TrngihcBỏch
KhoaHNi.Cỏcktqunghiờncuóctrinkhaiquymụpilot[3,12].

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

Hinnaythanhottớnhócsdngrngróitronghukhpmilnh
vckhoahc,quõnsvisng.Tựytheomcớchsdng,hincúmts

loithanhottớnhnhsau:Thanlckhớưhi,thantymu,thanlcnc,than
traoiion,dnghtdp,htộphocdngbt.
1.1.2.Cutrỳccathanhottớnh
*Cutrỳctinhth
TheocỏcktqunghiờncucaRngenthỡthanhottớnhccutrỳc
bicỏcvitinhth cỏcbon.Cỏcvitinhth nyliờnktvinhautothnhcỏc
lp,trongcỏclpnguyờntcỏcbonxpthnhhỡnh6cnh.Tuynhiờntrongthan
hottớnh,cỏclpvitinhth xpxpkhụngcútrtt nh cutrỳcmngli
tinhthcagraphớt.
*Phõnblxptrongthanhottớnh[3,5,8,12]
Thanhottớnhcctrngbicutrỳcxpaphõntỏntonờncỏc
kh(lxp)cúkớchthcvsphõnbtheothtớchltheokớchthc.
TheoDubininvcỏccngsthỡthanhottớnhlchthpphxpcúb
mtbờntrongphỏttrin(600m2/gn900m2/g).Dovythanhottớnhcúkh
nnghpphrtcao.Davokớchthcvvaitrũtrongquỏtrỡnhhpphm
cỏcltrongthanhottớnhcphõnloinhsau:
Lnhvibỏnkớnh

r<6n7A0

Lbỏnnht6n7Ltrungt15n16Lln

r>1000n2000A0

Sphõnbthtớchcacỏcloiltrongthanhottớnhnhsau:

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

Thtớchlnhkhongt0,2n0,6cm3/g.Lnhcathanúngvaitrũ
chyutronghpphvtlý.Shpphtronglnhdinratheocchlp
ythtớchkhụnggianhpph.
L trungcúth tớcht 0,02n0,15cm 3/g,b mtriờngt 20n70
m2/g.Trờnbmtltrungxyrashpphnvaphõnt,ktthỳcbng
slpythtớchltheocchngngtmaoqun.
L bỏnnh ldngchuyntipgial nh vl trungtrongthanhot
tớnh.
Llntrongthanhottớnhcúthtớcht0,2n0,5cm 3/g.Llnkhụng
cúsngngtmaoqun.Shpphtrờnbmtllnkhụngcúýnghathc
t vỡdintớchb mtriờngnh nhttrongcỏcl xp.Trongl lnquỏtrỡnh
hpph úngvaitrũlcỏckờnhvnchuynmtheoúcỏcchtb hpph
thmsõuvotrongcỏcltrungvlbộ.
Hthnglcúcutrỳcphõnnhỏnh,l trunglnhỏnhcalln,lnh
lnhỏnhcaltrung.
Khihpph khớhicngnh cỏcchtcúkớchthcphõnt nh hn
l xpnh thỡl xpnh úngvaitrũhpph ch yu.L lnvl trungl
cỏckờnhvnchuyn.
Trnghphpph cỏcchtcúkớchthcphõnt lnhnl xpnh
tdungdchthỡltrungúngvaitrũhpphchyu,lbộhpph kộmhn,
llnúngvaitrũlkờnhvnchuyn.
Ngoirallnvltrungcũnlmnntmlờnthanhottớnhcỏccht

phgiaphcvchotngmcớchriờngbit.
*Hpchtbmt

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

Trờnb mtthanhottớnhluụncúmtlngoxyliờnkthoỏhcvi
nguyờnt cỏcbon,ngayc khigiacụngtinhkhitnhtthỡthanhottớnhcng
chat 1n2%oxy.Phcchtcaoxyvicỏcbontrờnthanhottớnhc
gilcỏchpchtb mt.Tu theoiukinvphngphỏpiuch than
hottớnhmlngoxythamgiahpchtbmtcúththayi.
TheoDubininvSerpinsky,khihmlngoxyt2n3%thỡphnc
ph binlpoxychim4%dintớchb mtthanhottớnh.Mts tỏcgi
khỏcchornghmlngoxyln(khong12%)thỡphndintớchcphbi
nlpoxystt19n20%.
Khihpph oxy nhit thngtrờnb mtthanhottớnhtothnh
cỏc oxyt b mt mang tớnh baz. Do s hydrat hoỏ s to thnh cỏc nhúm
hydroxylbmt(OH).Cỏcoxytbmtcútớnhaxitctothnhdoshp
ph hoỏhc trờnthanhottớnh nhit caohn(350450 0C).Khihydrat
hoỏstothnhcỏcnhúmcacboxylbmt(COOH).
Tớnhchtvnng oxytb mtcú nhhngtitrngthỏihpph
cathanhottớnh.Cỏcoxytbmtmangtớnhaxittochobmtthanhottớnh
ancbiuhinhpphhinccaoP/Psnh.

Cỏcnghiờncuvsoxyhoỏthanhottớnhchothykhimcoxyhoỏ
tng,hmlngcỏcnhúmOH,COOHutngvtớnhchtaxitcabmt
thanhottớnhcngtngtheomcoxyhoỏ.Ngoicỏcnhúmchcnờutrờn,trờn
b mtthanhottớnhoxyhoỏcũncha cỏc nhúmchc kiuphenol,lacton,
quinon.
Cỏcnghiờncuv nhithpph ch rarngtrờnthanhottớnhkhi
hpphnh,nhithpphviphõnrtln.Khihpphtngnhithpph
gimdnvkhụngi.iuúchngtbmtcathanhottớnhkhụngng
nhtvmtnnglng.Ktqu nycúth thycgiithớchdothanhot

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

tớnhcúchacỏclxpcúkớchthckhỏcnhau,dovycútrnglchpph
khỏcnhauvcúchacỏctõmhpphlcỏcnhúmchcbmt[3,8,22].
DubininvFrunkintiptcnghiờncuchititb mtthanhottớnhv
bnchtquỏtrỡnhtỏcngcaoxy.Cỏctỏcginychorngoxychpph
lờnthantheohaicchhpphvtlývhpphhoỏhc.
Rtnhiucỏcktqu nghiờncuchothys cúmtcacỏcoxyttrờn
thankhụngnhhngtikhnnghpphvtlýcỏcchtkhớhikhụngphõn
cc.Trỏilikhnnghpphcỏcchtphõncccathanhottớnhtnglờnrừ
rtnhctớnhaxitcahpchtbmt.
BrunsvMaximovxỏcnh:hpchtcútớnhbaz cthanhpph

mnhhnỏngksovicỏchpchtctớnhaxitvtrungtớnhtrờnthancúc
tớnhaxit.Cỏctỏcgicngchobitctớnhaxitkhụngnhhngtishpph
hpchthucmchhydrocacbon.Tuyvytrongdungdchnc,tớnhanc
cathanhottớnhlilm nhhngtis hpph cỏcphõnt huc trung
hovaxit.
Cỏcoxytb mt nhhngkhụngỏngk tikh nnghpph hi
benzennhnglmdchchuynngngnhithpphvphớaỏpsutthp.
1.1.3.Nhngquyluthpphtrờnthanhottớnh
ctrngchoshpphvtlýcathanhottớnhlc ch lpyl
bộ.CchnycmụtbngthuytPolanyDubinin.Ngoirashpph
cũnxyratheocchngngtmaoqunvhpphbmt.
1.1.3.1 .ThuytPolanyDubinin[1,4,12]

Thuytnychorngtrờnb mtchthpph baogi cngchamt
trnglcgiltrnghpph. lncatrngcbiuth bngth

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

hpph .Th hpph nyt l nghchvilpphngkhongcỏcht b
mt.Trờnbmtchthpphchanhiumtngth.
ilnghpph khụngthayikhiixab mtcathnhl bộ,
lnghpphtnglờnchonkhilbộblpy,khiúth tớchkhụnggian

hpphctớnh:
W=a v,

(1.1)

trongú:
ailnghpph(mmol/g);
vthtớchmmolcachtbhpph(cm3/mmol).
Polanyóarakhỏinimthhpph,lcụngmangmtmolhichtb
hpphtngthtớchỏpsutPnbmtchthpphtoramtmng
nộn.Thhpphctớnh:
=2,303 R T lg(Ps/P),

(1.2)

trongú:
Psỏpsuthibóohocathitbhpph(mmHg);
Pỏpsutcõnbnghpph(mmHg);
Rhngskhớ;
Tnhittuyti(K).
ivithanhottớnhphngtrỡnh(1.1)cúdng:
W W0

k

2

,

(1.3)

trongú:
W0khụnggianhpphtihnnlp(cm3/g);
khngsctrng.

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

Nuhailoihikhỏcnhaucựnghpphlờnmtloithanhaymtcht
hpphxpnoúthỡtacúquanhnhsau:
k1

2
1

=k2

2
2

Hay
1
2

k2
k1

const

(1.4)

cgilhstngng.Nh vythhpphlmtilng
khụngivimtloichthpph.
Thuytnyỏpdngttchonhngchthpphcúnhitsụicao.Theo
Dubinin,trngthỏihihpphtronglbộgingtrngthỏilng,vỡtrongkhụng
giancalbộcúhintngchngtrng,hichthpphbnộn.
ThuytlpylbộcaDubinincúmtshnchnhtnh.T thc
nghimthyrngngngnhitDubininkhụngtuyntớnh vựngỏpsut
caovlchvphớagiỏtrcaocatrctung.Nguyờnnhõnldokhiỏpsutcao
shpphcũnxyratheocchngngtmaoqunvs hpph trờnmt
phng.NgoirathuytDubininkhụng cpns hpph trongl chuyn
tipvtrờnb mtmhintngnyxyratrongthct caquỏtrỡnhhp
ph.

ThuythpphBET[1,3,12]

1.1.3.2.

BrunamuerEmmettTellerarahcthuytcah davocỏcgi
thuytsau:
B mtchthpph ngnhtv mtnnglngvs hpph
xyranlp

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trờng

9

Nguyễn Văn Sơn


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

Phõntchtbhpphvchthpphchtngtỏcvinhaulp
th nht,cũncỏclpsauchỡnhthnhnh lcphõnt cacht
bhpphgiacỏclpvinhau
Shpphbaogicngtintitrngthỏicõnbnghpph.
PhngtrỡnhBETcúdng:
P
Ps

am C
a

P
Ps

1

1 (C 1)

P
Ps

,

(1.11)

trongú:
ahpphỏpsuttngiP/Ps(mmol/g);
amhpphnlp(mmol/g);
Chngsphthucnhitviphõnhpphqvnhitngngt .
C = exp

q
,
RT

(1.12)

Phngtrỡnh(1.11)cchuynvdngngthng:
P
Ps
a

P
1
Ps

1
am C

C 1

am C

P
Ps

(1.13)

Phngtrỡnh1.13chỳngtrongkhonggiỏtr P/Ps=0,050,35.õyl
ỏpsutdinraquỏtrỡnhhpph vtlýxyratrờnb mtcỏcl xpnh do
vyphngtrỡnhnycsdngtớnhbmtriờngcachthpph.
Tuynhiờntheothuytnythỡnh cỏctrungtõmhpph vlcliờnkt
giacỏcphõntchtbhpphvinhaumslphpph cúth lvụhn.
Songthctshpphchbaogmmtslpnhtnh.Ngoiratrongthc

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

tbmtcỏcchthpphthngkhụngngnhtvmtnnglng.úl
nhnghnchcathuytBET.
HpphỏpsutcaoPhngtrỡnhKelvin[1,4,12]

1.1.3.3.

Khiỏpsuttngiln,shpph xyratheocchngngtmao
quntrongcỏcl trung,lphpph trờnthnhl dylờn,chmvonhauv
khộpkớnlithnhmtkhumlừmcachtlngbhpph.
Kelvinóaraphngtrỡnhmụtcchnynhsau:
P

Ps exp

2 v
cos
RT r

,

(1.14)

trongú:
Pỏpsutcõnbngtrờnmtkhumlừmtrongmaoqun(mmHg);
Psỏpsuthibóoho(mmHg);
gúcthmtgiachtlngvchthpph();
sccngbmtcachtlng(N/m);
rbỏnkớnhmaoqun(m);
Rhngskhớ;
Tnhittuyti(K);
vthtớchmolchtbhpph(cm3/g);
Du()thhinỏpsuthibóohocachtlngtrờnbmtlừmluụn
luụnnhhnỏpsuthibóohocachtlngtrờnbmtphng.
Nh vy,theophngtrỡnhthỡkhircngnh thỡs gimỏpsutcng
ln.Doútrongnhngmaoqunhpthỡs ngngt sxyra ỏpsutthp
hnsoviỏpsutbóoho.Chớnhnguyờnnhõnnyódntingngnhit

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trờng

11

Nguyễn Văn Sơn


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

hpph vgiihpkhụngngnhtvcúvũngtr,nhỏnhgiihpph cao
hnnhỏnhhpphticỏcgiỏtrP/Pstngng.
NgitangdngphngtrỡnhKelvinnghiờncusphõnblca
chthpphxpnúichungvcathanhottớnhnúiriờng.
ThuytLangmuir[1,3,12]

1.1.3.4.

TheoLangmuirthỡtrờnbmtchthpphcúnhngtrungtõmhpph
gilnhngimc bn.Cỏcimc bnnycúkh nnghpph ch duy
nhtmtphntchtbhpphvhỡnhthnhmtlpnphõntchtbhp
ph.Simcbncngnhiuthỡhotcachthpphcngcao.
Langmuiróaraphngtrỡnhngnhithpphnhsau:
a=

a0 k h
,
1 k h

(1.15)

trongú:
hỏpsuttngiP/Ps;
ailnghpph(mmol/g);
amilnghpphtihnnlp(mmol/g);
Khs,lhmcanhit.
vựngỏpsutthpphngtrỡnh1.15cúthvit:
a=am k P

(1.16)

Cũnvựngỏpsutcaothỡ:
a=am

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trờng

12

(1.17)

Nguyễn Văn Sơn


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

Phngtrỡnh1.16chotathy vựngỏpsutthplngchtbhpph
phthuctuyntớnhvoỏpsut.Cũnvựngỏpsutcaothỡilnghpph
tgiỏtrkhụngivkhụngphthucỏpsut.

Shpphhinctrờnthanhottớnh[3,12]

1.1.3.5.

Docúcutrỳcbmtkhụngphõnccnờnthanhottớnhlmtchtk
nc,nhngthct chothynúlihpph hincrtmnh.Cỏcnghiờn
cuchothytrờnbmtthanhottớnhcúchacỏcnhúmchcmthnhphn
cúoxy.Trongquỏtrỡnhhpph hinc,cỏcnhúmchcnylcỏctõmhot
ng.Chớnhcỏcnhúmchcnyótokhnnghpphhinccathan.Hi
nchpph lờnthanhottớnhtothnhnhiulpnh cúcutrỳcliờnkt
hydrotoragiacỏcphõnt ncvinhau.Cỏclpphõnt nchỡnhthnh
dylờncheph cỏctõmhotngvỡvyngncns hpph cỏcchtkhỏc.
Ngoiracũnxyrasngngthinctrongcỏcltrunglmgimkhnng
hpphkhớhitronglbộcathan.
ngngnhithpphhinccathanhottớnhcúdngchS
vcúvũngtr.Vũngtrrngvdngng.Quỏtrỡnhhpphcútớnhchttrung
giangiahpphvtlývhpphhoỏhcdocúshỡnhthnhliờnktvicỏc
tõmhotng.ngngnhithpphhinctngchmvthoihnso

a (mmol/g)

a (mmol/g)

vingnhithpphcỏchihuc.

1

2

1

2
1. Hấp phụ
2. Giải hấp

( a)

1. Hấp phụ
2. Giải hấp

P/Ps

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trờng

( b)

13

P/Ps

Nguyễn Văn Sơn


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

Hỡnh1.1.Dngngcongngnhithpphgiihp
hibenzen(a)vhinc(b)trờnthanhottớnh.
S hpph hinc vựngP/Ps nh cúth mụt bngphngtrỡnh
sau:

a

a0 c h
,
1 c h

(1.18)

trongú:
ahpphỏpsuttngih=P/Ps(mmol/g);
a0stõmhpphhincscptrờnbmtthan(mmol/g);
chngs.
Giỏtra0cxỏcnhtheophngtrỡnhsau:
h
a

1
c ao

1
h
a

(1.19)

S hỳt mmnhlmgimkh nnghpph cathanhottớnhvgõy
khúkhntrongquỏtrỡnhboqun.Vn loib cỏcnhúmchctrờnb mt
thanócquantõmvthchin.Dubininthyrng,saukhityschcỏc
nhúmchctrờnthan,ngngnhithpphtrlibỡnhthng.
1.1.4.nglchccaquỏtrỡnhhpphtrongct[3,12]

Trongthct x lýkhớ,hithi,quỏtrỡnhhpph dinratrongiu
kinng.úlshpphxyradiiukindũngchy(iukinng
lc).Khớ,hichyquactthanvimttcnhtnh.Quỏtrỡnhhpphkt
thỳckhisauctxuthinnngbngnngbanu.
ỏnhgiỏ hotngnglccathanhottớnhngitaara
khỏinimkhnnglmvic.Khongthigiantớnhtkhichohnhpchtb
hpph cúnng C0chyqualpthanhottớnhcútitdinS,chiudiL,

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

vivntcvchonkhisauctxuthinnng chtngvingngcho
phộpgilthigianlmviccathan.
Silopóaraphngtrỡnhthcnghimmụt miquanh giathi
gianlmvicvditnghpphnhtrờnHỡnh1.2.

T(phỳt)

C

B

to

0

A
Lc
ho

L(cm)
Lo

Hỡnh1.2.thbiudinsphthucthigianlmvic
cathanhottớnhvochiudilp
th 1.2ls mụt quỏtrỡnhhpph nglc(ngcongOABC)
quỏtrỡnhgmcỏcgiaion:
+Giaion1: ngvisltquatcthicachttrờnonLcgil
lpcht.Nng uC0phõnb utronglpvitc bngtc thng
cadũngchy.
+Giaion2:tipúchonkhibóoholpchớnhdingilchuk
hỡnhthnhchớnhdinhpph(onL0).NngtronglpgimtC0nCn.
+Giaion3:tiptheoldũnghnhpchyquactvitc khụng
i(L>L0),shpph lnnh.Kộodiontuyntớnhcttrchonhti
imAtacúgiỏtrh0ltnghpphkhụngsdngcact.

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

Silopóchrarngthigianlmviccatnghpph tlthunvi
chiuditnghpphL.
t=k Lt0,

(1.20)

trongú:
t0stnthtthigianlmvic(phỳt);
khsthigianlmvic.Hskctớnh
k=

a 0 c0
,
v c0

(1.21)

trongú:
a0 ilnghpph riờng,tỡmct ngcongngnhithp
ph(mmol/g);
vtcdũngtrungbỡnhcadũnghnhp(lớt/phỳt)
ilngl/kctrungchotc chuyndchchớnhdinhayhpph
dctheotnghpph.
kcúthtớnhgnỳng:
k=

a0
v c0

(1.22)

1.1.4.3.nhhngcamtikhnnglmviccathanhottớnh
Nh phntrờnó cp,thanhottớnhcúkh nnghpph hinc
rtmnh,dựcúboqunttnõuthỡtrongthanthngcha23%m.Khi
chothanhỳtncnbóohũa,cúloithanhỳtchn100%m.
Shpphhinccathanhottớnhgõyrashpphcnhtranhtrờn
b mtthanhottớnhivicỏchi,khớckhỏc.Vỡl úmlmgimkh
nnglmviccactthanhottớnh.

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

tinhnhnghiờncunhhngcamtikhnnglmvicca
lpthanhottớnhngitatinhnhthớnghimhpph nglcvis thay
ica mcahnhpkhớ,hi.Dubininthyrngkhikhớ,hicú m
cao,khnnglmviccactthangimrtnhiu.Hnhpkhớ,hicha75%
mtngithỡkh nnglmvicivicloruaưetylgimi4lnsovi
lỳcmbngkhụng.Thớnghimhpphbenzenlờnctthanhottớnhcú
mthayichoktqunhtrongBng1.1[13].
Bng1.1.nhhngcamhnhpkhớ,hinkhnnglmvic
cathanhottớnhivibenzen(nngbenzenl18mg/l)

m(%)
Thigianlmvic(phỳt)

0

50

75

85

100

58

55

45

Mtvnkhoahccũntntiltỡmmtquanhtoỏnhccútớnhtng
quỏt biuth nhhngca mnkh nnglmviccathanhot
tớnh.
1.1.5.iuchthanhottớnh
Nhóbit,ngunnguyờnliuiuchthanhattớnhrtadngv
phongphỳ.Cụngngh nhncthanhottớnht cỏcngunnguyờnliu
khỏcnhaucbnphitriquacỏccụngonsau:
1.1.5.1.Thanhoỏ
Mcớchcathanhoỏldựngnhit phõnhu nguyờnliuanúv
dngcỏcbonngthilmbayhimtshpchthucnhtolxpban
uchothan.Chớnhlxpnylitngchoquỏtrỡnhhothoỏthan.

õylquỏtrỡnhchỏy tocỏcbon.Vỡvytronglũcncúmtlng
khụngkhớnhtnh. trỏnhhintngtrohoỏngitathanhoỏtrongmụi
trngkhớtr,tronglũymkhớhocchõnkhụng.Nhitthanhoỏ350500 0C
trongkhongthigian3045phỳttuthucvonguyờnliubanu.Nhit

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

thanhoỏquỏcaolmchothanb trkhúhothoỏ.Thigiankộodilngmt
mỏtsln,hiuquthanhoỏthp[3,13].
1.1.5.2.

Hothoỏ

Hothoỏlquỏtrỡnhbomũnmnglitinhth cỏcbonditỏcdng
canhitvtỏcnhõnhothoỏ,to xpchothanbngmth thngl cú
kớchthckhỏcnhau,ngoiracũntocỏctõmhotngtrờnbmt.
Quỏtrỡnhhothoỏlphn nghoỏhckhụnghontoncacỏcbonvi
tỏcnhõnhothoỏ.Cúhaiphngphỏphothoỏchớnhnhsau:
*Phngphỏphoỏhc
õylphngphỏpcsdngutiờuhothoỏthanchonnay
vncũncsdng.Bnchtcaphngphỏpldựngcỏchpchthoỏhc
(ZnCl2,K2CO3,Na2CO3,K2SO4,H3PO4)trnvithan.Khihothoỏ,cỏcchtny

phõnhutocỏchpchtdbayhithoỏtralicỏcchkhuyttrờnbmt
vtrongtinhthcỏcbon,hocchỳngchenvogiacỏctinhthgõyntn cỏc
maoqunbộvcỏchpchtbmtmangtớnhaxithaybaz.
*Phngphỏpvtlýhaycũngilphngphỏpkhớhi
Phngphỏpnychonngsutcao,giỏthnhh,ớtnmũnthitb.Tỏc
nhõnhothoỏthngdựnglkhớcacbonic,hincvoxikhụngkhớ.
+Hothoỏbngoxikhụngkhớ
õylphn ngphỏtnhitnhngcnphicungcpnhitbanu.B
mtthanthngtothnhmtsnhúmchc,iunythunlichoviciu
ch thanoxyhúa.Snphmthanhottớnhcúnhiul tovl trung,s dng
tymuvtraoiiontt.
Quỏtrỡnhhothoỏcúthbiudinbngphngtrỡnh:
Cn+O2CO+Cnư1+Q(thiuoxy)

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

Cn+O2CO2+Cnư1+Q(thaoxy)
Ngoiranhithothoỏcngnhhngncchphnng:
Cn+O22CO+Cnư1800ư9000C
Cn+O2CO2+Cnư1di6000C
Núichungphngphỏphothoỏbngoxychothancúchtlngkhụng
cao

+Hothoỏbnghinc
Khinhittrờn7500Chinccútớnhoxyhoỏ,phnnghothoỏxy
ranhsau:
Cn+H2OCO+Cnư1+H2Q
Phn ngkhúkhosỏtvỡxyra nhit caovtonhiusnphm
phkhỏc,vớd:
C+H2OCO+H2
CO+C(O)CO2+C
Hydrosinhracchquỏtrỡnhphnng,thanthuccúlbộphỏttrin.
+HothoỏbngCO2
Phnngxyranhitcao(trờn8500C).Phnngxyratheohaic
ch.
A:

C+CO2CO+C(O)
C(O)CO
CO+CC(CO)

B:

C+CO2CO+C(O)

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

C(O)CO
HothoỏbnghincvCO2ũihiphnngcpnhitliờntcvỡú
lphnngthunhit[3,8].
1.2.ễnhimbenzenvcỏcphngphỏpxlý
1.2.1.Ngungc,ụnhimmụitrngvctớnhcabenzen
Benzenciuchchyutquỏtrỡnhtrngctthanỏvdum.
Benzencngdngrngróitrongisngdoúngungcphỏtthibenzen
vomụitrngcngrtadng,
Ngungõyụnhimmụitrngcúth t ngunt nhiờnhoccỏchot
ngsinhhotvcụngnghipcaconngi.Tuynhiờnbenzenphỏttỏnramụi
trngchyut cỏchotngcaconngi.Benzencphỏttỏnrangoi
mụitrngtcỏcquỏtrỡnhtchỏyxngdu,tchtthichabenzen,bchi
tcỏctrmxngdu,bchitcỏcquỏtrỡnhsnxutcụngnghipcúsdng
benzennhcụngnghipsn,thucbovthcvt,dcliu.Khúithuclỏl
mtngunphỏtthibenzentngiln.Theosliuiutrathỡ M 50%
cútipxỳcvibenzencúngungctkhúithuclỏ[15].
Benzenphỏttỏntrongc3thnhphnmụitrngt,ncvkhụngkhớ.
Benzencphỏttỏnvotrongkhụngkhớbicỏcnguyờnnhõnónờutrờn.Khi
vomụitrngkhụngkhớchỳngcúxõmnhpvothocncthụngquaquỏ
trỡnhmahoccuntheobi.Trongmụitrngt,benzencúthxõmnhpdo
cỏcchtthichabenzen,dorũrnhiờnliutcỏckhocha.
Benzenxõmnhpvocthnguichyuquanghụhp.Mtphn
nh cúth xõmnhpquangtiờuhúadon,ungvothcphmcúcha
benzen.Ngoirabenzencúthxõmnhpvocth thụngquatipxỳcquada.
Khitipxỳcquadabenzens ivomỏuvphỏttỏnkhpnitrongc th.
Chỳngstớchttmthityvmụm.

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

Bng1.2.Liulnggõycquanghụhp[15,20]
Nng(mg/lớt)

Tỏcdng

>200

Siờucptớnh,tvongchtsauviphỳt

>60

Cptớnh,cúthtvongchtsauviphỳthụnmờ,cogit

2030
10

Cptớnh(hụnmờsau20 n30phỳt)kớchthớchthn
kinh,suysp,trytim
Bỏncptớnhsauvigi cmgiỏcchúngmt,nhcu,
nụn

>0,5

Móntớnhniờmmc,say

<0,1

mtớnh

ctớnhquangtiờuhúa:nutt 1015g/lnsgõyt vong,50
100git/ngysgõybnhbchcu.
1.2.1.Cỏcphngphỏpxlýbenzen
1.2.1.1.Phngphỏpt[2]
õylphngphỏpcỏpdngph binivicỏcchtụnhim
dnghi,khớhuc. uimcaphngphỏpnylcúkh nngphõnhy
hontonchtgõyụnhimvhiuqu x lýcao.Tuynhiờnchiphớvnhnh,
ut lnvquỏtrỡnhttoraCO2vH2Ocúkh nnglmphctpthờm
vnụnhimkhụngkhớ.
Phngphỏptcỏpdngvicỏck thut:ttrctip,ttrong
bungtvtcúsdngxỳctỏc.
Phnngchỏytrongquỏtrỡnhtbenzenxyranhsau:
C6H6+7,5O26CO2+3H2O(500700oC)

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

C6H6+7,5O26CO2+3H2O(xỳctỏcPt/Al2O3;260460oC)

1.2.1.2.Phngphỏphpph
Phngphỏpxlýhibenzencsdngchyulphngphỏphp
phbenzentphalnghaykhớlờnbmtvtthrn.Cỏcchthpphthụng
dngnh:thanhottớnh,rõyphõnt,silicagel,nhụmhottớnh.Michthp
phcúnhngu,nhcimvkthutvkinhtkhỏcnhaudovy,tựytng
iukincthcúthchnnhngchphpphkhỏcnhau.
Bng1.3.Bngmtschthpphthụngdng
Chthp

ctớnh

ngdng

uim

Nhcim

ph
Than hot B mt k Tỏchcỏccht Giỏ r nht Khútỏisinh
tớnh

nc, hp ụ nhim cú dựngtrongx
ph cỏc cht ngun gc lýmụitrng
hu c trong huc
nc

v

khụngkhớ
Rõy phõn t B mt hỳt Kh nc, Phõn riờng Nng sut
Zeolit(ZMS)

nc, phõn phõn riờng da trờn phõn thp hn cỏc
cc,rónhu khụngkhớ

Silicagel

cc,hỡnhhc

loi cht hp

n
phkhỏc
Chthpph Lmkhụdũng Nngsutcao Kộmhiuqu
hỏo nc, khớ,
nngsutcao



tỏch hn rõy phõn hn ZMS khi

hydrocacbon

tZeolit

tỏch nc

tdũngkhớ
trongdũngkhớ
Nhụm hot Chthpph Lmkhụdũng Nngsutcao Kộmhiuqu
tớnh

hỏo nc, khớ

hnZMS

nngsutcao

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trờng

hn ZMS khi
tỏch nc

22

Nguyễn Văn Sơn


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

trongdũngkhớ

1.2.1.3.Phngphỏpvisinh[16,28]

Benzenlmtchtkhúphõnhysinhhc.Cỏcnghiờncutrcõyó
chrarngthigianbỏnphõnhycabenzentrongmụitrngnccúthkộo
dit vingynhngtrmngytựyiukinmụitrngdinraquỏtrỡnh
phõnhy.
Trongmụitrnghiukhớbenzenddngb phõnhytoramtchui
cỏcsnphmtrunggianvb khoỏnghúansnphmcuicựnglCO2 v
H2O.Trongmụitrngkkhớ,cỏcnghiờncutrcõyóchrarng,nhng
iukinnhtnhbenzenmicúkh nngb phõnhysinhhc.S cúmt
cavikhunsinhmetan,mtshpchtnhngint:sunphỏt,nitratvst
(III)s thỳcyquỏtrỡnhphõnhybenzentrongmụitrngk khớ.Tuynhiờn,
quỏtrỡnhphõnhydinraphctpvnhngchngvikhuncthựnnay
vnchacxỏcnh.
Cỏcphn ngchonhnint trongquỏtrỡnhphõnhybenzentrong
iukinkkhớdinranhsau:
+Trongmụitrngtntivikhunsinhmetan
4C6H6+27H2O9HCO3+15CH4+9H+
+Trongmụitrngtntiionsunphỏt
4C6H6+15SO42ư+12H2O24HCO3+15HS+9H+
+Trongmụitrngtntiionnitrat
C6H6+15NO3+3H2O6HCO3+15NO2+6H+

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

C6H6+6NO36HCO3+3N2
+TrongmụitrngtntiionstIII.
C6H6+30Fe3++18H2O6HCO3+30Fe2++36H+
Quỏtrỡnhphõnhybenzendinratheomtchuicỏcphnngvtora
cỏchpchttrunggian:phenol,benzoate,xyclohexdiene,catechol.Banucỏc
liờnktụicphỏv sauúlm vũngvtoracỏcchuicỏcbonmch
thng.

1.2.1.4.Phngphỏpoxihúacptin[25]
ễxihúacptin(AOPsưAdvancedOxidationProcesses)lnhngphng
phỏptoramtlnglncỏcchttrunggiancúhottớnhcao,trongúquan
trngnhtlcỏcgchydroxylcúkh nngụxihúahuhtcỏcchtụnhim
huc.
TrongcỏcphngphỏpoxihúacptinthỡthỡquỏtrỡnhFentonvcỏcquỏ
trỡnhkiuFenton(Fentonưlikeprocesses)cbitnlphngphỏphiu
quvkhụngtchoquỏtrỡnhxlýncbụnhimbicỏctỏcnhõnkhúhoc
khụngcúkhnngphõnhysinhhc.PhngphỏpFentoncinlcụngtrỡnh
nghiờncucaJ.H.Fentonccụngbvonm1894trongtpchớhihúahc
M.TrongphngphỏpnythpH2O2vmuistFe+2csdnglmtỏc
nhõnụxihúarthiuqu chonhiuitngcỏchpchthuc vc
mangtờntỏcnhõnFenton.
PhngphỏpFentoncúth oxihúacỏchpchthuc khúphõnhy
sinhhcticỏcsnphmcuicựnglCO2,ncvcỏcionvụckhỏchoccú
thoxihúacỏchpchtcaophõntthnhnhnghpchthucnginhn
thunlichoquỏtrỡnhphõnhybivisinhvt.

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

CHC(caophõnt)+HO CHC(thpphõnt)+CO2+H2O+OHư
Chonnay,cchhỡnhthnhgcHOvcchcaphnngvncũn
angtranhcóithmchớcũncúnhnggithuyttrỏingcnhau.Tuynhiờnmt
s phn ngchớnhxyratrongquỏtrỡnhFentoncúth ctnghplibao
gm:
Fe2++H2O2 Fe3++OH+OH
Fe3++H2O2 Fe2++HO2+H+


OH+Fe2+ OHư+Fe3+



OH+H2O2 H2O+HO2

Fe2++HO2 Fe3++HO2ư
Fe3++HO2



Fe2++O2+H+

CHNG2

ITNGVPHNGPHPNGHIấNCU
2.1.itngnghiờncu
Vimcớchiuch vtliuhpph khớ,hit nguyờnliutrong
nc,ngdngchocỏcngnhcụngnghipkhỏcnhauvxlýmụitrng.Da
trờnc s tngktcỏctiliuthamkhovphngphỏpiuch,kh nng
sdngcựngvinhngiukinthctcaVitNam,lunvnóchni
tngnghiờnculthanhottớnhciuch t nguyờnliutre.Trec
lachnltreVu,cútờnkhoahclBambusanutans.
2.2.Nidungnghiờncu
Nidungnghiờncubaogmcỏcvnsau:
iuchthanhottớnhtnguyờnliultre;

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trờng

25

Nguyễn Văn Sơn