Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ quả phượng và ứng dụng trong xử lý nước thải (Luận văn thạc sĩ)

Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ quả phượng và ứng dụng trong xử lý nước thải (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ quả phượng và ứng dụng trong xử lý nước thải (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ quả phượng và ứng dụng trong xử lý nước thải (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ quả phượng và ứng dụng trong xử lý nước thải (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ quả phượng và ứng dụng trong xử lý nước thải (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ quả phượng và ứng dụng trong xử lý nước thải (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ quả phượng và ứng dụng trong xử lý nước thải (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ quả phượng và ứng dụng trong xử lý nước thải (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ quả phượng và ứng dụng trong xử lý nước thải (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ quả phượng và ứng dụng trong xử lý nước thải (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ quả phượng và ứng dụng trong xử lý nước thải (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ quả phượng và ứng dụng trong xử lý nước thải (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ quả phượng và ứng dụng trong xử lý nước thải (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ quả phượng và ứng dụng trong xử lý nước thải (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ quả phượng và ứng dụng trong xử lý nước thải (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ quả phượng và ứng dụng trong xử lý nước thải (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ quả phượng và ứng dụng trong xử lý nước thải (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ quả phượng và ứng dụng trong xử lý nước thải (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ quả phượng và ứng dụng trong xử lý nước thải (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ quả phượng và ứng dụng trong xử lý nước thải (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ quả phượng và ứng dụng trong xử lý nước thải (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ quả phượng và ứng dụng trong xử lý nước thải (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ quả phượng và ứng dụng trong xử lý nước thải (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ quả phượng và ứng dụng trong xử lý nước thải (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ quả phượng và ứng dụng trong xử lý nước thải (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ quả phượng và ứng dụng trong xử lý nước thải (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ quả phượng và ứng dụng trong xử lý nước thải (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ quả phượng và ứng dụng trong xử lý nước thải (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ quả phượng và ứng dụng trong xử lý nước thải (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ quả phượng và ứng dụng trong xử lý nước thải (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ quả phượng và ứng dụng trong xử lý nước thải (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ quả phượng và ứng dụng trong xử lý nước thải (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ quả phượng và ứng dụng trong xử lý nước thải (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ quả phượng và ứng dụng trong xử lý nước thải (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ quả phượng và ứng dụng trong xử lý nước thải (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ quả phượng và ứng dụng trong xử lý nước thải (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ quả phượng và ứng dụng trong xử lý nước thải (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ quả phượng và ứng dụng trong xử lý nước thải (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ quả phượng và ứng dụng trong xử lý nước thải (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ quả phượng và ứng dụng trong xử lý nước thải (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ quả phượng và ứng dụng trong xử lý nước thải (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ quả phượng và ứng dụng trong xử lý nước thải (Luận văn thạc sĩ)

B GIÁO D C VÀ ÀO T O B NỌNG NGHI P VÀ PTNT

ăTH ăTHI

NGHIÊN C U CH T O THAN HO T TệNH T QU

LU NăV NăTH CăS

HĨăN I,ăN Mă2018

B GIÁO D C VÀ ÀO T O B NỌNG NGHI P VÀ PTNT

L I CAM OAN

Tôiăxinăcamăđoanăđ ătƠiă“Nghiênăc uăch ăt oăthanăho tătínhăt ăqu ăph ngăvƠă ngă

d ngătrongăx ălýăn căth i” lƠănghiênăc uăc aăb n thơnătôiăth căhi năd iăd ăh ngă

d năc aăTSăNguy năHoƠiăNam Cácăk tăqu ănghiênăc uăvƠăcácăk tălu nătrongălu năv nălƠătrungăth c,ăkhôngăsaoăchépăt ăb tăk ăm tăngu nănƠoăvƠăd iăb tăk ăhìnhăth cănƠo.ă

Vi căthamăkh oăcácăngu nătƠiăli uă(n uăcó)ăđƣăđ căth căhi nătríchăd năvƠăghiăngu nătƠiăli uăthamăkh oăđúngăquyăđ nh

Tác gi lu n v n

Th Thi

L I C M N

L iăđ u tiên, v i lòng bi tă năvƠăs kính tr ng sâu s c, em xin chân thành c mă n

TS Nguy n Hoài Nam, gi ng viên khoa K thu tămôiătr ng,ătr ng đ i h c Th y L i đƣăgiúpăđ đ nh h ng nghiên c u, t nătìnhăgiúpăđ em trong su t quá trình th c hi n

đ tài, c mă năcôăđƣădƠnhăr t nhi u th i gian và tâm huy tăh ng d năvƠăgópăýăđ em hoƠnăthƠnhăđ tài này

Xin trân tr ng c mă năBanăgiámăhi uăTr ngă i h c Th y L i các th y cô gi ng viên khoa K thu tămôiătr ng đƣăchoăphépăvƠăt o đi u ki năđ em th c hi năđ tài này

Cu i cùng, em xin c mă năgiaăđình,ăb n bè và nh ngăng iăthơnăđƣăquanătâm đ ng viênăvƠăđóngăgópăýăki năgiúpăđ emăhoƠnăthƠnhăđ tài nghiên c u

M t l n n a em xin chân thành c mă n!

Tác gi lu n v n

Th Thi

M C L C

M U 1

1 Tính c p thi t c aăđ tài 1

2 M c tiêu c aăđ tài 2

3 iăt ng và ph m vi nghiên c u 2

4 Cách ti p c năvƠăph ngăphápănghiênăc u 2

5 C u trúc lu năv n 3

CH NGă1ăT NG QUAN 4

1.1 T ng quan v than ho t tính 4

1.1.1 Than ho t tính 4

1.1.2 C u trúc c a than ho t tính 4

1.1.3 Ch t o than ho t tính 8

1.1.4 Bi n tính than ho t tính 10

1.1.5 ng d ng c a than ho t tính 12

1.2 T ng quan v ph ng pháp h p ph 14

1.2.1 Hi năt ng h p ph 14

1.2.2 Lý thuy t h p ph 15

1.2.3 K thu t h p ph 17

1.2.4 Cácăph ngătrìnhăđ ng nhi t h p ph 21

1.3 Gi i thi u v v t li u h p ph 25

1.3.1 Ngu n g c, c u t o,ăđ căđi mădinhăd ng c aăcơyăph ngăv 25

1.3.2.ă c tính c a v t li u lignocellulose 27

1.3.3.ăC ăs lý thuy t c aăph ngăphápăs d ng v t li u lignocellulose làm v t li u h p ph 28

1.3.4 Các nghiên c u ng d ng ch t o than ho t tính t v t li u ch a lignocellulose 29

1.4 Gi i thi u v xanh metylen 30

1.5 M t s h ng nghiên c u h p ph xanh methylen và Cu(II) 32

CH NGă2ăNGHIÊNăC U TH C NGHI M 34

2.1 Hóa ch t và thi t b 34

2.1.1 Hóa ch t s d ng 34

2.1.2 D ng c và thi t b thí nghi m 34

2.2 Ch t o than t qu ph ng 35

2.2.1.ăPh ngăphápăch t o than t qu ph ng 35

2.3 Kh o sát các y u t nhăh ng t i kh n ngăt o thành than 36

2.3.1 nhăh ng c a th i gian ngâm hóa ch t 36

2.3.2 nhăh ng c a nhi tăđ nung 37

2.3.3 nhăh ng c a n ngăđ hóa ch t 37

2.4.ăPhơnătíchăđánhăgiáăcácăđ cătr ngăc a than 38

2.4.1 Xácăđ nh hình thái h c b m t 38

2.4.2 Xácăđ nh di n tích b m t riêng 38

2.4.3 Xácăđ nh thành ph n nguyên t 40

2.4.4.ăPh ngăphápăquangăph h ng ngo i 40

2.5 Nghiên c u các y u t nhăh ngăđ n quá trình h p ph 41

2.6 Ph ngăphápăphơnătíchătr c quang 42

2.6.1.ăC ăs c aăph ngăphápăphơnătíchătr c quang 43

2.6.2.ăPh ngăphápăđ nhăl ng b ng tr c quang 44

2.7.ăPhơnătíchăhƠmăl ngăCuătrongăn c b ngăph ngăphápăchu năđ 44

2.8 Ch t o mô hình th c nghi m 46

CH NGă3ăK T QU VÀ TH O LU N 50

3.1 K t qu kh o sát các y u t nhăh ng t i kh n ngăt o thanh than 50

3.1.1 Kh o sát th i gian ngâm hóa ch t 50

3.1.2 Kh o sát nhi tăđ nung than 53

3.1.3 Kh o sát th i gian ngâm 57

3.2 K t qu đánhăgiáăcácăđ cătr ngăc a than 60

3.2.1 Hình thái b m t (SEM) 61

3.2.2 Di n tích b m t riêng c a v t li u BET 62

3.2.3 Thành ph n nguyên t b ng k thu t tán x n ngăl ng tia X (EDX) 63

3.2.4 Phân tích ph h ng ngo i 65

3.3.ă ánhăgiáăcácăy u t nhăh ng t i quá trình h p ph xanh metylen 68

3.3.1.ă ng chu n dung d ch xanh metylen 68

3.3.2 nhăh ng c a th i gian ti p xúc t i quá trình h p ph 68

3.3.3 nhăh ng c a kh iăl ng v t li u h p ph 69

3.3.4 nhăh ng c a n ngăđ banăđ u ch t b h p ph 70

3.3.5 nhăh ng c a pH 72

3.4 Xây d ngăđ ngăđ ng nhi t h p ph 72

3.4.1 ngăđ ng nhi t h p ph c a m u than ho t hóa b ng H3PO4 73

3.4.2 ngăđ ng nhi t h p ph c a m u than ho t hóa b ng KOH 75

3.5.ă ánhăgiáăcácăy u t nhăh ng t i quá trình h p ph đ ng (II) 77

3.5.1 nhăh ng c a th i gian ti p xúc 77

3.5.2 nhăh ng c a n ngăđ Cuăđ u vào 78

3.5.3 nhăh ng kh iăl ng than 79

3.5.4 Xây d ngăđ ngăđ ng nhi t h p ph 81

3.6 Nghiên c u x lý b ng mô hình dòng ch y liên t c 83

3.6.1 nhăh ng c a t căđ dòng ch y 83

3.6.2 nhăh ng chi u cao l p v t li u 84

K T LU N VÀ KI N NGH 85

1.1 K t lu n 85

1.2 Ki n ngh 86

TÀI LI U THAM KH O 88

DANH M C HÌNH

Hình 1.1 Mô hình c t h p ph 18

Hình 1.2 D ngăđ th đ ng cong thoát c a quá trình h p ph 19

Hình 1.3 Quá trình chuy n kh i trong c t h p ph [12] 20

Hìnhă1.4ă ngăđ ng nhi t Frenundrich 22

Hìnhă1.5ă th s ph thu c lgq và logCf 22

Hìnhă1.6ă ngăđ ng nhi t h p ph Langmuir 24

Hìnhă1.7ă th s ph thu c 24

Hìnhă1.8ăCơyăph ngăv 25

Hình 1.9 Qu ph ng khi xanh 26

Hình 1.10 Qu ph ng già 26

Hình 2.1 M t s thi t b thí nghi m 35

Hình 2.2 Qu ph ngăsauăkhiăđ c r a s ch 36

Hình 2.3 Qu ph ng sau khi nung 36

Hình 2.4 Hình nhăđ th đ ng BET 39

Hình 2.5 Mô hình th c nghi m 48

Hình 2.6 Mô hình thí nghi m v iăđ ng (II) và xanh metylen 49

Hình 3.1 nh các m uăthanăđ c ch t o sau khi ngâm v i H3PO410% 50

Hình 3.2 nh các m uăthanăđ c ch t o sau khi ngâm v i KOH 10% 51

Hìnhă3.3ăDungăl ng h p ph c a VLHP v i th i gian ngâm hóa ch t khác nhau 52

Hình 3.4 So sánh dungăl ng h p ph c a m u than ngâm b ng KOH và H3PO4 53

Hình 3.5 M uăthanăđ c nung 200°C 54

Hình 3.6 M uăthanăđ c nung 250°C 54

Hình 3.7 M uăthanăđ c nung 300°C 55

Hình 3.8 M uăthanăđ c nung 350°C 55

Hình 3.9 M uăthanăđ c nung 400°C 56

Hìnhă3.10ăDungăl ng h p ph c a các m u than v i nhi tăđ nung khác nhau 57

Hình 3.11 Các m u than ngâm v i H3PO415% v i th i gian khác nhau 58

Hình 3.12 Các m u than ngâm v i H3PO4 20% v i th i gian khác nhau 58

Hình 3.13 M u than ngâm v i KOH 15% v i th i gian khác nhau 59

Hìnhă3.14ăDungăl ng h p ph c a m u than ngâm H3PO4 n ngăđ khác nhau 60

Hình 3.15 M uăthanăch aăho t hóa 61

Hình 3.16 M uăthanăđ c ngâm v i H3PO4 61

Hình 3.17 M uăthanăđ c ngâm KOH 61

Hình 3.18 Ph phân tích EDX c a than ho t tính bi n tính b ng KOH 10% 64

Hình 3.19 Ph phân tích EDX c a than ho t tính bi n tính b ng H3PO4 10% 65

Hình 3.20 M u H3PO4 tr c h p ph MB 65

Hình 3.21 M u H3PO4 sau khi h p ph MB 66

Hình 3.22 M uăKOHătr c khi h p ph MB 66

Hình 3.23 M u KOH sau khi h p ph MB 67

Hình 3.24 M u KOH sau khi h p ph Cu 67

Hình 3.25 ng chu n dung d ch xanh metylen 68

Hình 3.26 nhăh ng c a th i gian ti păxúcăđ nădungăl ng h p ph 69

Hìnhă3.27ăDungăl ng h p ph v i kh iăl ng VLHP khác nhau 70

Hìnhă3.28ăDungăl ng h p ph theo th i gian c a m u H3PO4 71

Hìnhă3.29ăDungăl ng h p ph theo th i gian c a m u KOH 71

Hìnhă3.30ă th bi u di n nhăh ng c aăpHăđ nădungăl ng h p ph c a VLHP 72

Hình 3.31 ngăđ ng nhi t h p ph Langmuir 73

Hình 3.32 S ph thu c c a Ccb/q vào Ccb 73

Hình 3.33 S ph thu c c a lg q vào lg Ccb 74

Hình 3.34 ngăđ ng nhi t h p ph Langmuir 75

Hình 3.35 S ph thu c c a Ccb/q vào Ccb 76

Hình 3.36 S ph thu c c a lg q vào lg Ccb 76

Hình 3.37 Bi n thiên n ngăđ Cu theo th i gian 78

Hìnhă3.38ăDungăl ng h p ph c a Cu v i n ngăđ khác nhau 79

Hìnhă3.39ăDungăl ng h p ph c a VLHP v i kh iăl ng than khác nhau 80

Hìnhă3.40ă ngăđ ng nhi t h p ph Langmuir 81

Hình 3.41 S ph thu c gi a Ccb và Ccb/q 81

Hình 3.42 S ph thu c gi a lgCcb và lgq 82

Hìnhă3.43ă ng cong thoát c a MB v i t căđ dòng ch y khác nhau 83

Hìnhă3.44ă ng cong thoát c a Cu v i t căđ dòng ch y khác nhau 84

Hìnhă3.45ă ng cong thoát c a dung d ch MB v i chi u cao VLHP khác nhau 85

Hìnhă3.46ă ng cong thoát c a Cu v i chi u cao VLHP khác nhau 85

DANH M C B NG

B ng 1.1 M t s đ ngăđ ng nhi t h p ph thông d ng 21

B ng 1.2 Thành ph n c a qu ph ngăv 26

B ng 2.1 Thông s thí nghi m kh o sát nhăh ng th i gian ngâm hóa ch t 36

B ng 2.2 Các thông s thí nghi m kh o sát nhi tăđ nung than 37

B ng 2.3 Thông s kh o sát n ngăđ hóa ch t ngâm m u 37

B ng 2.4 Cácăđi u ki n t iă u 38

B ng 2.5 Thông s đ u vào thí nghi m kh o sát nhăh ng c a th i gian ti p xúc t i quá trình h p ph 41

B ng 2.6 Thông s đ u vào thí nghi m kh o sát nhăh ng c a n ngăđ MBăbanăđ u t i quá trình h p ph 41

B ng 2.7 Thông s đ u vào thí nghi m kh o sát nhăh ng c a kh iăl ng VLHP t i quá trình h p ph 42

B ng 2.8 Thông s đ u vào thí nghi m kh o sát nhăh ng c a pH t i quá trình h p ph 42

B ngă3.1ăDungăl ng h p ph c a các m u than v i nhi tăđ nung khác nhau 56

B ngă3.2ăDungăl ng h p ph c a m u than ngâm H3PO4 n ngăđ khác nhau 59

B ng 3.3 K t qu đoăkíchăth c di n tích b m tăvƠăkíchăth c l r ng c a m u than 62

B ngă3.4ăKíchăth c di n tích b m tăvƠăkíchăth c l r ng 63

B ng 3.5 Thành ph n ph nătr măv kh iăl ng và nguyên t có trong m u than bi n tính b ng H3PO4 63

B ng 3.6 Thành ph n ph nătr măv kh iăl ng và nguyên t có trong m u than bi n tính b ng KOH 64

B ng 3.7 Dungăl ng h p ph c c đ i và h ng s h p ph langmuir 74

B ng 3.8 H ng s h p ph Freundlich 75

B ng 3.9 Dungăl ng h p ph c căđ i và h ng s h p ph langmuir 76

B ng 3.10 H ng s h p ph Freundlich 77

B ng 3.11 Dungăl ng h p ph c căđ i và h ng s h p ph langmuir 82

B ng 3.12 H ng s h p ph Freundlich 82

DANH M C CÁC T VI T T T

MB xanh metylen

VLHP v tăli uăh păph

M U

1 Tính c p thi t c a đ tƠi

Trong th iăđ i hi n nay, cùng v i quá trình công nghi p hóa hi năđ i hóa c aăđ tăn c môiătr ng s ng c aăconăng i ngày càng b ô nhi m.ăN c là ngu n s ng quan tr ng

c aăconăng iăvƠămôiătr ngăn căđƣăvƠăđangăb ô nhi m nghiêm tr ng Tuy nhiên v n

đ b o v và x lý ô nhi mă n că đ tái t o l i ngu nă n că ch aă đ c quan tâm Nguyên nhân là do c ngăđ ngăch aănh n th căđ c h t m căđ nguy h i c a các ch t

ô nhi m v iă conă ng i,ă cònă đ i v i các doanh nghi p, các nhà máy, các khu công nghi p thì b qua v năđ x lý ô nhi m ngu năn c do chi phí x lý l n Vì v yăđ

b o v ngu năn căvƠăh ng t i phát tri n b n v ng thì x lý ngu năn c ô nhi m là

v năđ quan tr ng c năđ căquanătơmătrongăgiaiăđo n hi n nay

Than ho t tính là m t lo i v t li u có kh n ngăh p ph các ch t ô nhi mătrongăn c

nh ăasen,ăkimălo i n ng, iot, các ch t h uăc ăTuyănhiên, hi n nay ngu n nguyên li u hóa th chănh ăthanăbùn,ăthanăđáăkhôngăph i là tài nguyên vô t n và s c n ki t trong

t ngălai,ăbênăc nhăđóăvi c s d ng nh ng nguyên li u này s t o ra s n ph m than

ho tătínhăcóăhƠmăl ng tro cao h n ch v kh n ngă ng d ng Vi c s d ng than c i

s kéo theo vi c ch t phá r ng làm m t cân b ng h sinh thái và c n ki t tài nguyên thiên nhiên Vì v y nghiên c u ch t o ra than ho t tính t các ph ph m nông nghi p

là nhi m v c n thi tăđ thúcăđ y công cu c x lýăn c th i b o v ngu năn c Cơyăph ng có tên khoa h c là Delonix regia, thu c h Fabaceae Cây có ngu n g c

t Madagasca, có hoa r c r và t oăbóngămátănênăđ c tr ng r ng rãi cácăn c nhi t

đ i m n căta,ăcơyăđ c tr ng h u h t các thành ph l năvƠăđ c bi tăđ c tr ng nhi u tr ng h c và các công trình Qu ph ngăxaăx aăđƣăđ căconăng i bi tăđ n

là m tăd c li u mang l i nhi u l i ích trong ngành y h c Hi n nay trên th gi i có

m t s nhà khoa h căđƣănghiênăc u và ch t o than ho t tính t h t c a qu ph ng [1], t qu ph ng [2] đ h p th iot và xanh metylen D a trên các tài li u nghiên c u

tr c v kh n ng h p ph c a qu ph ngăvƠătr c tình hình ô nhi măn c hi n nay

emăđƣăch năđ tài “Nghiên c u ch t o than ho t tính t qu ph ng và ng d ng

trong x lý n c th i”

2 M c tiêu c a đ tƠi

- M c tiêu t ng quát

+ăNhiênăc uăch ăt oăthanăho tătínhăt ăqu ăph ng

+ăNghiênăc uăkh ăn ngăx ălýăch tăh uăc ăhòaătan,ăđ ămƠu,ăđ ngătrongăn căth i c aăthanăho tătínhăch ăt oăt ăqu ăph ng.ă

- M c tiêu c th

+ăXácăđ nhăđi uăki năt iă uăđ ăs năxu tăthanăho tătính

+ă ánhăgiáăhi uăqu ăx ălýăc aăthanăqu ăph ngăđ iăv iă ch tăh uăc ăhòaătanăvƠăđ ămàu, đ ng trongăn căth i

+ă ánhăgiáă nhăh ngăc aăcácăy uăt ăt iăquáătrìnhăh păph ănh :ăth iăgianăti păxúc,ă

kh iăl ngăthanăho tătính,ăpHădungăd chăvƠăn ngăđ ăc aăch tăh uăc ,ăn ngăđ ăđ ng +ă ánhăgiáăkh ăn ngă ngăd ngăth căt

3 i t ng vƠ ph m vi nghiên c u

iăt ngănghiênăc u:

+ăThanăho tătínhăch ăt oăt ăqu ăph ng

+ăN căth iăch aăxanh metylen và Cu

Ph măviănghiênăc u:

+ăNghiênăc uătrongăquyămôăphòngăthíănghi m

4 Cách ti p c n vƠ ph ng pháp nghiên c u

 Cách ti p c n

T ng h p, phân tích các công trình nghiên c uăcóăliênăquanătrongăn căvƠăn c ngoài

v s n xu t than ho t tính t qu ph ng T đóăl a ch năh ng nghiên c u mang tính

k th a, sáng t o và phù h p v iăđi u ki n nghiên c u

 Ph ngăphápănghiênăc u

+ăPh ngăphápăk ăth a:ăT ngăh p,ăk ăth aăcácănghiênăc uăv ăthanăho tătínhăch ăt oăt ă

qu ăph ng ngăd ngăđ ăx ălýăn căth i đƣăđ căcôngăb

+ Ph ngă phápă phơnă tích,ă t ngă h pă s ă li u:ă Thuă th pă thông tin, ngu nă tƠiă li uă liênăquanăđ năph ngăphápăh păph ăvƠăx ălýăn căth i t ăthanăho tătínhăch ăt oăt ăqu ă

ph ng.ă

+ Ph ngăphápăphơnătíchăt iăphòngăthíănghi m:ăPhơnătíchăcácăđ cătr ngăc aăthan,ăphân tíchăn ngăđ ăch tăh u, đ ămƠu và đ ng trongăn căth i;ăthi tăk ămôăhìnhăv tălýăđ ăđánhăgiáăkh ăn ngă ngăd ngăth căt

+ăPh ngăphápăsoăsánh,ăđánhăgiá:ăSoăsánh,ăđánhăgiáăhi uăqu ăx ălýăc aăcácăm uăthană

ch bi năt ăqu ăph ngă(m uă1ăkhôngăđ căho tăhóaăb ngăhóaăch t;ăm uă2ăngơmăv iă

H3PO4,ăm uă3ăngơmăv iăKOH);ăsoăsánhăhi uăqu ăx ălýăv iăcácălo iăthanăho tătínhăđ că

ch ăt oăt ăcácăph ăph măkhác.ă

nh ă tínhă ch t v t lý c a than: k t c u,ă kíchă th c, m tă đ l x p, di n tích b m t riêng, th iăgianăvƠăph ngăphápăho t hóa than

Cacbon là thành ph n ch y u trong than ho t tính v iăhƠmăl ng kho ng 85% - 95% Bên c nhăđóăthanăho t tính còn ch a các nguyên t khácănh ăhidro,ănit ,ăl uăhu nh và oxi Thành ph n các nguyên t trong than ho tătínhăth ng là 88%C, 0.5%H, 0.5%N, 1%S, 6-7% O Tuy nhiên hƠmăl ng oxy trong than ho t tính có th thayăđ i t 1-20%

ph thu c vào ngu n nguyên li uăbanăđ u,ăcáchăđi u ch [3]

1.1.2. C u trúc c a than ho t tính

1.1.2.1. C u trúc tinh th

Theo k t qu nghiên c u c aăR ngenăthìăthanăho t tính g m các vi tinh th cacbon Các vi tinh th này t o thành l p, trong các l p nguyên t t o thành cacbon s p x p thành 6 c nh Tuy nhiên v i c u trúc m ngăl i tinh th graphit thì trong than ho t tính các l p vi tinh th s p x p l n x n không tr t t

1.1.2.2. C u trúc x p c a b m t than ho t tính

Than ho t tính v i s s p x p ng u nhiên c a các vi tinh th và v i liên k t ngang b n

gi a chúng, làm cho than ho t tính có m t c u trúc l x p khá phát tri n Chúng có t

tr ngăt ngăđ i th p (nh h nă2g/cm3) và m căđ graphit hóa th p C u trúc b m t nƠyăđ c t o ra trong quá trình than hóa và phát tri năh nătrongăquáătrìnhăho t hóa, khi làm s ch nh aăđ ng và các ch t ch a cacbon khác trong kho ng tr ng gi a các tinh

th Quá trình ho tăhóaălƠmăt ngăth tích và làm r ngăđ ng kính l

L nh (Micropores)ăcóăkíchăth c c phân t , bán kính hi u d ng nh h nă2nm.ăS

h p ph trong các l này x yăraătheoăc ăch l păđ y th tích l , và không x y ra s

ng ngăt mao qu n N ngăl ng h p ph trong các l này l năh năr t nhi u so v i l trung hay b m t không x p vì s nhơnăđôiăc a l c h p ph t cácăváchăđ i di n riêng

c a l nh chi m 95% t ng di n tích b m t c a than ho tătính.ăDubininăcònăđ xu t thêm r ng c u trúc vi l có th chia nh thành 2 c u trúc vi l bao g m các vi l đ c

tr ngăv i bán kính hi u d ng nh h nă0.6ăậ 0.7nm và siêu vi l v i bán kính hi u d ng

t 0.7ăđ n 1.6nm C u trúc vi l c a than ho tătínhăđ căxácăđ nhărõăh năb ng h p ph khíăvƠăh iăvƠăcôngăngh tia X

L trung (Mesopore) hay còn g i là l v n chuy n có bán kính hi u d ng t 2ăđ n 50

nm, th tích c aăchúngăth ng t 0.1ăđ n 0.2cm3/g Di n tích b m t c a l này chi m không quá 5% t ng di n tích b m t c a than Tuy nhiên, b ngăph ngăphápăđ c bi t

ng i ta có th t o ra than ho t tính có l trung l năh n,ăth tích c a l trungăđ tăđ c

t 0.2 ậ 0.65cm3/g và di n tích b m t c aăchúngăđ t 200m2/g Các l nƠyăđ cătr ngă

b ng s ng ngăt mao qu n c a ch t h p ph v i s t o thành m t khum c a ch t l ng

b h p ph

L l n (Macropore) không có nhi uăýăngh aătrongăquáătrìnhăh p ph c a than ho t tính

b i vì chúng có di n tích b m t là 0.5 m2/g Chúng có bán kính hi u d ng l năh nă50nmăvƠăth ng trong kho ng 500- 2000nm v i th tích l t 0.2 ậ 0.4cm3/g Chúng

ho tăđ ngănh ăm t kênh cho ch t b h p ph vào trong l nh và l trung Các l l n khôngăđ c l păđ y b ng s ng ngăt mao qu n.ăDoăđó,ăc u trúc l x p c a than ho t tính có 3 lo i bao g m l nh , l trung và l l n M i nhóm này th hi n m t vai trò

nh tăđ nh trong quá trình h p ph L nh chi m 1 di n tích b m t và th tích l n do đóăđóngăgópăl n vào kh n ngăh p ph c a than ho t tính, mi nălƠăkíchăth c phân t

c a ch t b h p ph không quá l năđ điăvƠoăl nh L nh đ c l păđ y áp su tăh iă

t ngăđ i th pătr c khi b tăđ uăng ngăt mao qu n M t khác, l trungăđ c l păđ y

áp su tăh iăt ngăđ i cao v i s x y ra [4]

C u trúc l và s phân b c u trúc l c aăchúngăđ c quy tăđ nh ch y u t b n ch t nguyên li uăbanăđ uăvƠăph ngăphápăthanăhóa.ăS ho tăhóaăc ngălo i b cacbon không

ph i trong c u trúc, làm l ra các tinh th d i s ho tăđ ng c a các tác nhân ho t hóa

và cho phép phát tri n c u trúc vi l x p Trong pha sau cùng c a ph n ng, s m

r ng c a các l t n t i và s t o thành các l l n b ng s đ tăcháyăcácăváchăng năgi a các l c nhă nhauă đ c di nă ra.ă i u này làm cho các l tr ng có ch că n ngă v n chuy n và các l l năt ngălên,ăd năđ n làm gi m th tích vi l [4]

Theo Dubinin và Zaveria, than ho t tính vi l x păđ c t o ra khi m căđ đ t cháy (burn-off) nh h nă50%ăvƠăthanăho t tính l macro khi m căđ đ t cháy là l năh nă75% Khi m căđ đ t cháy trong kho ng 50 ậ 75% s n ph m có h n h p c u trúc l

x p ch a t t c các lo i l Nói chung than ho t tính có b m t riêng phát tri n và

th ngăđ căđ cătr ngăb ng c u trúc nhi uăđ ng mao d n phân tán, t o nên t các l

v iăkíchăth c và hình d ngăkhácănhau.ăNg i ta khó có th đ aăraăthôngătinăchínhăxácă

v hình d ng c a l x p.ăCóăvƠiăph ngăphápăđ c s d ngăđ xácăđ nh hình d ng c a

l ,ăcácăph ngăphápănƠyăđƣăxácăđ nhăthanăth ng có d ng mao d n m c haiăđ u ho c

có m tăđ u kín, thông th ng có d ng rãnh, d ng ch V và nhi u d ng khác Than

ho t tính có l x p t 1ănmăđ năvƠiănghìnănm.ăDubininăđ xu t m t cách phân lo i l

x păđƣăđ c IUPAC ch p nh n S phân lo i này d a trên chi u r ng c a chúng, th

v trí khuy t.ăDoăđó,ăcacbonăđ c graphit hóa cao v i b m tăđ ng nh t ch a ch y u

m tăc ăs ít ho tăđ ngăh năcacbon vôăđ nh hình Kh n ngăh p ph c a than ho t tính

đ c quy tăđ nh b i c u trúc v t lý và l x p c aăchúng,ănh ngăc ngăb nhăh ng

m nh b i c u trúc hóa h c Thành ph n quy tăđ nh c a l c h p ph lên b m t than là thành ph n không t p trung c a l c Van der Walls [4]

Than ho t tính h u h tăđ c liên k t v i m tăl ngăxácăđ nh oxy và hydro Các nguyên

t khác lo iănƠyăđ c t o ra t nguyên li uăbanăđ u và tr thành m t ph n c u trúc hóa

h c là k t qu c a quá trình than hóa không hoàn h o ho c tr thành liên k t hóa h c

v i b m t trong quá trình ho t hóa ho c trong các quá trình x lýăsauăđó.ăNghiênăc u nhi u x tia X cho th y r ng các nguyên t khác lo i ho c các lo i phân t đ c liên

k t v i c nh ho c góc c a các l păth măho c v i các nguyên t cacbon các v trí khuy t làm t ngăcácăh p ch t cacbon - oxy, cacbon - hydro,ăcacbonănitr ,ăcacbonă- l uă

hu nh, cacbon - halogen trên b m t,ăchúngăđ c bi t đ nănh ălƠăcácănhómăb m t

ho c các ph c b m t Các nguyên t khác lo i này có th sát nh p trong l p cacbon

t o ra h th ng các vòng khác lo i Do các c nh này ch a các tâm h p ph chính, s có

m t c a các h p ch t b m t hay các lo i phân t làm bi năđ iăđ c tính b m tăvƠăđ c

đi m c a than ho t tính [4]

1.1.2.4. Nhóm cacbon - oxi trên b m t than ho t tính

Nhóm cacbon - oxy b m t là nhóm quan tr ng nh t nhăh ngăđ n đ cătr ngăb m t

nh ătínhă aăn c,ăđ phân c c,ătínhăaxităvƠăđ căđi m hóa lýănh ăkh n ngăxúcătác,ăd n

đi n và kh n ngăph n ng c a các v t li u này Th c t ,ăoxyăđƣăk t h păth ngăđ c

bi t là y u t làm cho than tr nên h u ích và hi u qu trong m t s l nhăv c ng d ng

nh tăđ nh Các nguyên t oxy và hydro là nh ng thành ph n c n thi t c a than ho t tính v iăđ căđi m h p ph t t, b m t c a v t li uănƠyăđ c nghiên c uănh ăm t b

m t hydrocacbon bi năđ i m t s tính ch t b ng nguyên t oxy D ng nhóm cacbon

- oxy b m tă(axit,ăbaz ,ătrungăhòa)ăđƣăđ c xác đ nh, các nhóm axit b m t là r tăđ c

tr ngăvƠăđ c t oăthƠnhăkhiăthanăđ c x lý v i oxy nhi tăđ trên 400°C ho c b ng

ph n ng v i dung d ch oxy hóa nhi tăđ phòng Các nhóm ch c này ít b n nhi t và phân h y khi x lý nhi t trong chân không ho cătrongămôiătr ngăkhíătr ă nhi tăđ t 350°C đ n 750°C và gi i phóng CO2 Các nhóm ch c axit b m t này làm cho b m t thană aăn c và phân c c, các nhóm này là caboxylic, lacton, phenol Nhómăoxyăbaz ătrên b m tăítăđ cătr ngăh năvƠăđ c t o ra khi m t b m t than không còn b t k nhóm oxy b m t nào khi x lý nhi t trong chân không ho cătrongămôiătr ngătr ă nhi tăđ 1000°CăsauăđóălƠmăngu i nhi tăđ phòng,ăđ c ti p xúc v i khí oxy Garten vƠăWeissăđ xu t c u trúc d ng pyron cho nhóm ch căbaz ,ănhómăch cănƠyăc ngăđ c

bi tănh c u trúc chromene C u trúc này có vòng ch a oxy v i nhóm ho t hóa CH2 , - CHR Theo Voll và Boehm, các nguyên t oxy trong c u trúc ki u pyronăđ căđ nh v trong hai vòng khác nhau c a l p graphit Tuy nhiên, c u trúc c aăcácănhómăoxyăbaz ătrên b m tăc ngăđang còn tranh cãi Các nhóm oxy trung hòa trên b m tăđ c t o ra

do quá trình h p ph hóa h c không thu n ngh ch oxy các tâm không bão hòa d ng etylen có m t trên b m t than Các h p ch t b m t b phân h y thành CO2 khi x lý nhi t Các nhóm trung hòa trên b m t b năh năsoăv i các nhóm axit và b tăđ u phân

h y trong kho ng nhi tăđ 500° - 600°C và b lo i b [4]

1.1.3. Ch t o than ho t tính

Nguyênălýăchungăđ đi u ch than ho t tính g m hai quá trình: than hóa và ho t hóa Thană hóaă lƠă giaiă đo n chuy n hóa nguyên li u v d ngă than,ă lƠmă t ngă hƠmă l ng cacbon và t o b m t x păbanăđ u Ho t hóa (v t lý, hóa h c) v i m căđích phát tri n

l x p,ăt ngădi n tích b m t c a than Ho tăhóaălƠăgiaiăđo n khó th c hi năh năvƠălƠăgiaiăđo n quy tăđ nhăđ n ch tăl ng than

1.1.3.1. Quá trình than hóa

Thôngăth ngăquáătrìnhăthanăhóaăđ c th c hi n nhi tăđ caoătrongămôiătr ng k khí các v t li u giàu cacbon s b dehydrat hóa t o thành than có di n tích b m t riêng phát tri n.ă căđi m quan tr ng c aăgiaiăđo n than hóa là ph iăđ m b oămôiătr ng k khí hay h n ch t iăđaăs có m tăvƠăl uăthôngăc aăoxiătrongămôiătr ng than hóa S

có m t c a oxi s đ t cháyăthanăthuăđ cătrongăgiaiăđo nănƠy.ă t oămôiătr ng trong giaiăđo năthanăhóaăthôngăth ngăcóăcácăph ngăphápăsau:

S d ng khí nit : thi t b dùngăđ thanăhóaăđ c th i liên t c dòng khí nito S có m t

c a nito s đu i oxi ra kh i th tích ph n ng.ăPh ngăphápănƠyăcóă uăđi m là h n ch

đ c s có m t c a oxi hi u qu cao và thu n l i cho quá trình ho t hóa ti p theo sau

b ng CO2,ăh iăn c.ăTuyănhiênăph ngăphápănƠyăt n nito và đ t ti n

S d ng cát SiO2 ho c b ng h t s i: ơyălƠăph ngăphápăđ năgi n, r ti n và d th c

hi n.ă Cátă đ c ph lên trên b m t và chi m các không gian tr ng trong c c nung

nh măđu i h t oxi và h n ch s l uăthôngăc a oxi trong th tích ph n ng Tuy nhiên

h n ch c aăph ngăphápănƠyălƠăgơyăc n tr cho vi c hóa hóa ti p theo b ng CO2,ăh iă

n c

Dùng khi CO2,ăh iăn c: t ngăt nh ădùngăkhíănitoătuyănhiênăCO2,ăh iăn c ngoài vaiătròăđu i oxi nó còn là tác nhân ho t hóa cho quá trình t o l x p và phát tri n b

m t riêng c a than Trong công nghi păthìăph ngăphápădùngăh iăn c là ph bi n

nh t b iăvìăn c là ngu n s n, r ti n không gây ô nhi mămôiătr ng

1.1.3.2. Quá trình ho t hóa

Ho t hóa là quá trình bào mòn m ngăl i tinh th cacbonăd i tác d ng c a nhi t và tác nhân ho t hóa t oăđ x p cho than b ng m t h th ng l cóăkíchăth c khác nhau, ngoài ra còn t o các tâm ho tăđ ng trên b m t.ăCóăhaiăph ngăphápăho tăhóaăc ăb n

và ho t hóa v t lý và ho t hóa hóa h c M căđíchăc aăgiaiăđo n ho t hóa là phát tri n

b m t riêng c aăthanăthuăđ căsauăgiaiăđo n than hóa Ho t hóa v t lý s d ng tác nhân nhi tăđ đ thayăđ i c u trúc b m t than còn ho t hóa hóa h c d a vào ph n ng hóa h c c a ch t ho t hóa v i b m tăthanăđ thayăđ i c u trúc b m t than

Ho t hóa v t lý: Ho t hóa v tălýăluônăđiăkèmăv iăgiaiăđo n than hóa, nhi tăđ cao

v t li u b dehydratăhóa,ăđ ng th i x y ra quá trình tái c u trúc b m t than, k t qu lƠmăt ngăc u trúc x p c a b m t kéo theo s t ngădi n tích b m t riêng c a than

+ Di n tích b m t than ho t tính không cao

+ Th i gian ho t hóa lâu

+ Nhi tăđ s d ng ho t hóa cao

Ho t hóa hóa h c: Ho t hóa hóa h c ti năhƠnhăsauăgiaiăđo năthanăhóa.ăD i s có

m t c a các ch t ho t hóa x y ra ph n ngă nămònăb m t than, k t qu lƠmăt ngăc u trúc x p b m t c a than Các ch t ho tăhóaăth ngăđ c dùng nhi u nh t là: CO2,

H2O, KOH, NaOH, ZnCl2, H3PO4 ăC ăs chungăđ ch n ch t ho t hóa là ch tăđóăph i

có kh n ngăxúcătácăchoăquáătrìnhădehyratăhóaăho căt ngătácăđ c v i cacbon V c ă

b n có th phân chia ch t ho t hóa thành nhi u lo iăkhácănhauănh ătácănhơnăho t hóa cóătínhăaxitănh ă(H3PO4, H2SO4, ZnCl2 )ăvƠăcácătácănhơnăcóătínhăbaz (KOH, NaOH,

K2CO3)

uănh căđi m c aăph ngăphápăho t hóa hóa h c

căđi m quan tr ng và thú v nh t c a than ho t tính là b m t có th bi n tính thích

h păđ thayăđ iăđ căđi m h p ph và làm cho than tr nên thích h păh nătrongăcácă

ph n ngăđ c bi t S bi n tính b m t than ho t tính có th đ c th c hi n b ng s

t o thành các nhóm ch c b m t khác nhau Các nhóm ch c này bao g m các nhóm

ch c oxy ậ cacbonăđ c t o thành khi oxy hóa b m t than v i các khí ho c dung d ch oxy hóa Nhóm ch c b m t cacbon ậ hyđroăt o thành b ng quá trình x lý than ho t tính v i khí hydro nhi tăđ cao Nhóm ch căcacbonăl uăhu nh b ng quá trình x lý than ho t tính v iăl uăhu nh nguyên t , CS2, H2S, SO2 Cacbon - nit ătrongăquáătrìnhă

x lý than ho t tính v i amoniac Cacbon ậ halogenăđ c t o thành b ng quá trình x

lý than ho t tính v i halogen trong pha khí ho c dung d ch Vì các nhóm ch c này

đ c liên k tăvƠăđ c gi c nh và góc c a l păvòngăth măvƠăb i vì thành ph n các

c nh và góc này ch y u là b m t h p ph ,ănênăng i ta hi v ng khi bi n tính than s thayăđ iăđ cătr ngăh p ph vƠăt ngătácăh p ph c a các than ho t tính này Thêm vào đó,ăs bi n tính b m tăthanăc ngăđ c ti n hành b ng s kh khí và b ng vi c mang kim lo i lên b m t

than ho tătínhăđƣăoxyăhóaăđ căđunănóngăv i NH3 khô, nhóm ch cănit ăđ c t o thành trên b m t nhi tăđ th p, s c đ nhănit ăđ c cân b ng v i nhóm oxy axit trên b

m tăvƠăđ c cho là s t o thành mu i amoni Tuy nhiên nhi tăđ cao s thay th nhóm hydroxyl b ngănhómăaminăđƣăđ c th a nh n, than ho t tính tr nên k n c và

gi măđángăk kh n ngăh p ph xanh metylen [5], [6]

b n ch t b m tăthan,ăhƠmăl ng oxy, hydro c aăthan,ăđi u ki n thí nghi m và b n ch t

c a t ng lo iăhalogen.ăHalogenăđ c c đ nh trên b m t than d ng h p ch t cacbon

ậ halogenăcóăđ b n nhi t cao và không th lo i b b ng x lý nhi t trong chân không cho t i 1000oC n uăthanăkhôngăcònăd ăhydro.ăTuyănhiênăm t ph n halogen có th trao

đ i v i v i nhóm OH khi x lý v i ki măvƠătraoăđ i v i nhóm NH2 khi x lý khí NH3 Doăđóăcácăd ng h p ph hóa h c hay h p ph v t lý này có th bi nătínhăhoƠnătoƠnăđ c

đi m b m t và ph n ng b m t c a than Ví d s c đ nh clo ho c brom có th t o

ra s phân c cănh ngăkhôngăph i liên k tăhydroămƠălƠăt ng t v i liên k t ph bi n trên than là liên k t v i nhóm oxy b m t Liên k t C-Cl ho c C-Br có th traoăđ i v i nhóm ch c khác t o ra lo i h p ch t b m t m i [5], [6]

1.1.4.3. Bi n tính than ho t tính b ng l u hu nh

Các h p ch t cacbon ậ l uăhu nh trên b m tăđ c nghiên c u r ng rãi trên than g , than tho t tính và mu i than Các h p ch tănƠyăđ c t o thành trong su t ho c sau quá trình t oăthƠnhăthan.ăTr ng h p c a cacbon ho tătính,ăchúngăth ng t o thành b iăđunănóng than trong s có m t c aăl uăhu nh nguyên t , các ch tăkhíăcóăl uăhu nhănh ă

CS2 và SO2 ho c các h p ch t khác có ch aăl uăhu nh nguyên t Vi c s d ng nh ng

h p ch tăl uăhu nh này ph thu c vào b n ch t c aăthan,ăcácăđi u ki n th c nghi m,

vƠăđ l n c a b m t than Nh ng ch tănƠyăth ng ch a m tăl ngăđángăk l uăhu nh,

có th lên t i 40-50% Nh ng h p ch tăl uăhu nh không th chi t v i dung môi dung môi ho c b phân h y m t cách hoàn toàn b ng x lý nhi tătrongămôiătr ngătr ,ătuyă

nhiên chúng có th b lo i b hoƠnătoƠnăkhiăđ c x lý trong kho ng 500-700o

C v i

H2 S h p ph hóa h căl uăhu nh trên m t than bao g m s liên k t v i các nguyên t cacbon bên ngoài, c ng t i v trí n iăđôi,ăthơmănh p vào bên trong c u trúc m ng, và traoăđ i l y hydroăc ngănh ăoxygenăcònăliênăk t v i b m tăcacbon.ăNh ăcácănguyênă

t cacbon ngo i vi, do các hóa tr không th a mãn c a chúng quy tăđ nhăcácăđ căđi m

h p ph c a than ho tătính,ăđóălƠălýădoăđ tin r ng s có m t c a các ch tăl uăhu nh b

m t s nhăh ng t i tính ch t b m t c a than [5], [6]

1.1.4.4. Bi n tính than ho t tính b ng h p ch t có ch a kim lo i

Than ho tătínhăđ c t m các h p ch t có ch a kim lo i và các oxit c a chúngăđ c phân tán d ng h t nh vƠăđangăđ c s d ng r ng rãi trong m t vài ph n ng pha khí, trong pha l ng ng d ng trong công nghi păvƠăđ b o v conăng i ch ng l i các khíăđ c Vi c mang kim lo i lên các v t li u cacbon làm gi măcácăđ căđi m khí hóa và thayăđ i c u trúc l r ng c a các s n ph m cacbon cu i cùng Vì v y, vi c mang các

ch t lên than ho tătínhănh ăv yăc ngăđ c s d ngăđ than ho t tính có c u trúc vi l

x păxácăđ nh [5], [6]

1.1.5. ng d ng c a than ho t tính

Than ho t tính ngoài kh n ngăh p ph t t thì than ho tătínhăcònăcóăcácă uăđi mănh :ăkhôngăđ c h i, giá thành r , s n xu t d dàng Vì v y than ho tătínhăđ c s d ng r ng rãi trong cu c s ng và cho nhi u ng d ng:

ng d ng trong công nghi p: m t ng d ng công nghi p chính là x lý kim lo i cu i Nóăđ c s d ng r ng rãi trong tinh ch dung d ch m đi n Ví d , nó là k thu t tinh

ch chính trong vi c lo i b nh ng t p ch t h uăc ăt dung d ch m Nhi u ch t h u

c ăđ c thêm vào dung d ch m đ c i thi n tínhăbámădínhăvƠăt ngătínhăch tănh ăđ sáng, nh n, tính u n v.v S truy nădòngăđi n tr c ti p và ph n ngăđi n hóa c a oxi hóa anot và kh catot, nh ng ph gia h uăc ăsinhăraănh ng s n ph m phân h y không mong mu n trong dung d ch S sinh ra quá nhi u c a chúng có th có h i cho ch t

l ng m và tính ch t v t lý c a kim lo i S x lý b ng than ho t tính lo i b nh ng

t p ch tănh ăv y và tr l i hi u su t m v m căđ mong mu n

ng d ng trong y t : than ho tătínhăđ c s d ngăđ x lý ch tăđ căvƠăđ c dùng qua

đ ng mi ng Nh ng viên ho c nang than ho tătínhăđ c s d ng nhi uăn cănh ă

m t thu c không c năkêătoaăbácăs ăđ x lý b nh tiêu ch y, ch ngăkhóătiêuăvƠăđ yăh i.ăTuy nhiên, nó không hi u qu cho nhi u s ng đ c c a axít ho c ki m m nh, xianua,

s t, liti, asen, methanol, ethanol hay ethylene glycol

ng d ng hóa phân tích: than ho t tính, h n h p 50/50 kh iăl ng diatomit và than

ho tătínhăđ c s d ngănh ăphaăt nhătrongăs c khí áp su t th p cho carbohydrate s

d ng dung dchăr u (5-50%)ănh ăpha đ ng trong chu n b và phân tích

ng d ngămôiătr ng: S h p ph cacbon có nhi u ng d ng trong lo i b ch t gây ô nhi m t khôngăkhíăhayăn cănh :ă

- Trong công nghi p hóa h c: làm ch t xúc tác và ch t t i cho các ch t xúc tác khác

- Trong k thu t, than ho t tính là m t thành ph n l căkhíă(trongăđ u l c thu c lá, mi ng

ho t tính trong kh u trang), t m kh mùi trong t l nh và máy đi u hòa nhi tăđ

- Trong x lý n c (ho c l c n că trongă giaă đình):ă đ t y các ch t b n vi l ng

- Do có c u trúc x p và b n thân xung quanh m ng tinh th c a than ho t tính có m t

l c hút r t m nh,ădoăđóăthanăho t tính có kh n ngăh p ph khác th ngăđ i v i các

ch t có g c h uăc ă

- Than ho tătínhăđ c s d ngăđ h p ph cácăh iăch t h uăc ,ăch tăđ c, l c x lý

n c sinh ho t và n c th i, x lý làm s ch môi tr ng, kh mùi, kh tiaăđ t và các tác nhân gây nh h ng có h iăđ n s c kh e con ng i, ch ng ô nhi m môi tr ng

s ng ă emăl i m t môi tr ng s ng trong s ch cho con ng i

- Các ngành công nghi p ch bi n th c ph m, công nghi p hóa d u, s n xu t d c

ph m, khai khoáng, nông nghi p, b o qu n,ăhƠngăkhôngăv ătr ,ăl nhăv c quân s

u c n ph i s d ng than ho t tính v i kh i l ng r t l n

lý và h p ph hoá h c [7], [8], [9]

1.2.1.1. ả p ph v t lý

H p ph v t lý là quá trình các phân t ch t b h p ph liên k t v i nh ng ti u phân (nguyên t , phân t , các ion ) b m t phân chia pha b i l c liên k t Van Der Walls

y u.ă óălƠăt ng h p c a nhi u lo i l căhútăkhácănhau:ăt nhăđi n, tán x , c m ng và l c

đ nhăh ng L c liên k t này y u nên d b phá v Trong h p ph v t lý, các phân t

c a ch t b h p ph và ch t h p ph không t o thành h p ch t hoá h c (không hình thành các liên k t hoá h c) mà ch t b h p ph ch b ng ngăt trên b m t phân chia pha và b gi l i trên b m t ch t h p ph h p ph v t lý, nhi t h p ph không l n [7], [8], [9]

h p ph , m căđ k n c c a các ch t b h p ph trongămôiătr ngăn c

So v i h p ph trong pha khí, s h p ph trongămôiătr ngăn căth ng có t căđ

ch măh nănhi u.ă óălƠădoăt ngătácăgi a ch t b h p ph v iădungămôiăn c và v i b

m t ch t h p ph làm cho quá trình khu ch tán c a các phân t ch t tan ch m S h p

ph trongămôiătr ngăn c ch u nhăh ng nhi u b i pH c aămôiătr ng S thayăđ i

pH không ch d năđ n s thayăđ i v b n ch t ch t b h p ph (các ch t có tính axit

y u,ăbaz ăy u hay trung tính phân li khác nhau các giá tr pH khác nhau) mà còn làm nhăh ngăđ n các nhóm ch c trên b m t ch t h p ph [7], [8], [9].

c tính c a ch t h u c trong môi tr ng n c

Trongămôiătr ngăn c, các ch t h uăc ăcóăđ tan khác nhau Kh n ngăh p ph trên VLHPăđ i v i các ch t h uăc ăcóăđ tan cao s y uăh năv i các ch t h uăc ăcóăđ tan

th păh n.ăNh ăv y, t đ tan c a ch t h uăc ătrongăn c có th d đoánăkh n ng h p

ph chúng trên VLHP Ph n l n các ch t h uăc ăt n t iătrongăn c d ng phân t trung hoà, ít b phân c c.ăDoăđóăquáătrìnhăh p ph trênăVLHPăđ i v i ch t h uăc ăch y u theoăc ăch h p ph v t lý Kh n ngăh p ph các ch t h uăc ătrênăVLHPăph thu c vào: pH c a dung d ch,ăl ng ch t h p ph , n ngăđ ch t b h p ph

Trongămôiătr ngăn c, quá trình h p ph x y ra ch y u trên b m t c a ch t h p

ph , vì v yăquáătrìnhăđ ng h c h p ph x y ra theo m t lo t các giaiăđo n k ti p nhau: ăCácăch t b h p ph chuy năđ ngăđ n b m t ch t h p ph - Giaiăđo n khu ch tán trong dung d ch

Phân t ch t b h p ph chuy năđ ngăđ n b m t ngoài c a ch t h p ph ch a các h mao qu n - Giaiăđo n khu ch tán màng

Ch t b h p ph khu ch tán vào bên trong h mao qu n c a ch t h p ph - Giaiăđo n khu ch tán vào trong mao qu n

Các phân t ch t b h p ph đ c g n vào b m t ch t h p ph - Giaiăđo n h p ph

th c s

Trong t t c cácăgiaiăđo năđó,ăgiaiăđo n nào có t căđ ch m nh t s quy tăđ nh hay

kh ng ch ch y u toàn b quá trình h p ph [10], [8], [9]

1.2.2.2. Cân b ng h p ph

Quá trình h p ph là m t quá trình thu n ngh ch Các phân t ch t b h p ph khiăđƣă

h p ph trên b m t ch t h p ph v n có th di chuy năng c l i pha mang Theo th i

gian,ăl ng ch t b h p ph tích t trên b m t ch t r n càng nhi u thì t căđ di chuy n

ng c l i pha mang càng l n.ă n m t th iăđi mănƠoăđó,ăt căđ h p ph b ng t căđ

gi i h p thì quá trình h p ph đ t cân b ng [7], [8], [9]

M t h h p ph khiăđ tăđ n tr ng thái cân b ng,ăl ng ch t b h p ph là m t hàm c a

nhi tăđ , áp su t ho c n ngăđ c a ch t b h p ph : q = f (T,P ho c C)

nhi tăđ khôngăđ iă(T=const),ăđ ng bi u di n s ph thu c c a q vào P ho c C

(q=fT (P ho căC))ăđ c g iălƠăđ ngăđ ng nhi t h p ph ngăđ ng nhi t h p ph có

th xây d ngătrênăc ăs lý thuy t, kinh nghi m ho c bán kinh nghi m tu thu c vào

ti năđ , gi thi t, b n ch t và kinh nghi m x lý s li u th c nghi m [7], [8], [9]

Dung l ng h p ph cân b ng (t i tr ng h p ph )

Dungă l ng h p ph cân b ng là kh iă l ng ch t b h p ph trên m tă đ nă v kh i

l ng ch t h p ph tr ng thái cân b ng và đi u ki năxácăđ nh v n ngăđ và nhi t

đ

Dung l ng h p ph đ c tính theo công th c:

( Cbd Ccb) V q

m



(1-1) Trongăđó:ă

q : Dungăl ng h p ph cân b ng (mg/g)

Cbd : N ngăđ dung d chăđ u (mg/l)

Ccb: N ngăđ dung d chăkhiăđ t cân b ng h p ph (mg/l)

K thu t th c hi n ph n ng gi a hai pha r n - l ng nhi u d ngănh ngăph bi n là hai

d ng chính: h p ph trongăđi u ki năt nhă(ph ngăphápăgiánăđo n theo m ) ho c h p

ph trongăđi u ki năđ ngă(ph ngăphápăc t)

1.2.3.1. ả p ph trong đi u ki n t nh

H p ph trongăđi u ki năt nhălà không có s d ch chuy năt ngăđ i c a phân t ch t

l ngă(n c) so v i phân t ch t h p ph mà chúng cùng chuy năđ ng v i nhau Bi n pháp th c hi n là cho ch t h p ph vƠoăn c và khu y tr n trong m t th iăgianăđ đ

đ tăđ c tr ng thái cân b ng (n ngăđ cân b ng) Ti p theo cho l ng ho c l căđ gi

ch t h p ph l iăvƠătáchăn c ra V i nh ngăđi u ki nănh ănhau,ăt căđ c a các quá trình thu n nghchăt ngă ng v i t l v i n ngăđ ch t b h p ph trong dung d ch và trên b m t ch t h p ph Khi n ngăđ ch t tan trong dung d ch giá tr cao nh t thì

t căđ h p ph c ngăl n nh t Khi n ngăđ ch t tan trên b m t ch t h p ph t ngăthìă

s phân t (đƣăb h p ph ) s di chuy n tr l i dung d chăc ngăcƠngănhi uăh n.ăTrongă

m tăđ năv th i gian, s phân t b h p ph t dung d ch trên b m t ch t h p ph b ng

s phân t di chuy năng c l i t b m t ch t h p ph vào dung d ch thì n ngăđ ch t

b n hòa tan trong dung d ch s là m tăđ iăl ngăkhôngăđ i N ngăđ này g i là n ng

đ cân b ng nhi tăđ khôngăđ i,ăl ng ch t b h p ph là m t hàm s c a n ngăđ

và g i là h p ph đ ng nhi t.ă iăl ngăđ cătr ngăchoăquáătrìnhăh p ph lƠădungăl ng

h p ph hay ho t tính h p ph t nh,ălƠăl ng ch t tính b ng miligam hay gam, b h p

ph trên 1 gam hay 1 cm3ch t h p ph Ngoài ra ho t tính còn có th bi u th b ng t

l ph nătr mătheoătr ngăl ng ho c th tích ch t h p ph [11]

1.2.3.2. ả p ph trong đi u ki n đ ng

Trong công ngh x lýăn căvƠăn c th i, m t trong nh ng k thu t hay s d ng là

d ng c t hay còn g i là h p ph đ ng Bi n pháp th c hi nălƠăchoăn c l c qua l p v t

li u h p ph đ c s p x p c đ nh vào m t c t theo chi u t trên xu ng ho c t d i lên Các thông s c uătrúcăđ cătr ngăchoăc t g m:

- L uăl ng Q, là th tích n c ch y qua c t trên m tăđ năv th i gian

- C ăch h p ph trongăđi u ki năđ ngă(ph ngăphápăc t)ăc ngăgi ngănh ătrongăđi u

ki năt nhă(ph ngăphápăgiánăđo n), song h p ph đ ng có nhi uă uăđi măh năv công ngh và qu nălýănh :ă

+ Cho hi u su t x lý tin c y và năđ nh;

+ Khi hoàn nguyên không ph iăđ aăv t li u h p ph ra kh i b l cădoăđóăchoăphépăd dàng t đ ngăhóaăvƠăđi u khi n t xa;

+ Cho phép s d ng t iăđaădungătíchăv t li u h p ph khiăchoăn c ch y qua N ngăđ

ch t b h p ph gi m d n t Co ti t di n vào t i C = Cmin ~ 0 ti t di n ra [11] 1.2.3.3. Quá trình h p ph đ ng trên c t [11]

Hình 1.1 Môăhìnhăc tăh păph Quá trình h p ph đ ng trên c tăđ c mô t nh ăsau:ăChoăm t dòng khí hay dung d ch

ch a ch t b h p ph qua c t h p ph Sau m t th i gian thì c t h p ph chia làm ba vùng:

Vùngă1ă( u vào ngu n x lý): Ch t h p ph đƣăbƣoăhòaăvƠăđ t tr ng thái cân b ng

N ngăđ ch t b h p ph đơyăb ng n ngăđ c a nó l i vào

- Vùng 2 (Vùng chuy n kh i): N ngăđ ch t b h p ph thayăđ i t giá tr n ngăđ ban

ch m t iăđáyăc t.ă ây là th iăđi m c n d ng quá trình h p ph đ n ngăđ c a ch t b

h p ph l iăraăkhôngăv t quá gi i h n cho phép Ti p theo c t h p ph đ c gi i

h păđ ti p t c th c hi n quá trình h p ph T iăđi m cu i c a c t h p ph , n ngăđ

c a ch t b h p ph xu t hi năvƠăt ngăd n theo th iăgian.ă th bi u di n s bi năđ i

n ngăđ c a ch t b h p ph trên c t h p ph theo th iăgianăđ c g iălƠăđ ng cong thoát và có d ngănh ăhìnhăd iăđơy [12]

Hình 1.2 D ngăđ ăth ăđ ngăcongăthoátăc aăquáătrìnhăh păph

1.2.3.4. Quá trình chuy n kh i trên c t

cătr ngăchoăquáătrìnhănƠyălƠăđ ngăcongăthoát.ă ngăcongănƠyăđ tăđ c t th c nghi m, cho dòng ch t b h p ph ch y qua c t v t li uăcóăkíchăth căvƠăl uăl ng

bi tătr căchoăđ n khi l p ch t h p ph b bão hòa N ngăđ c a ch t tan dòng vào, C0,

sau khi qua c t, gi m xu ng n ngăđ có giá tr nh h năCb.ăBanăđ u, khi ch t h p ph

v n còn m i, n ngă đ ch t tan trong dòng ra th pă h nă m c n ngă đ cho phép Cb

Nh ngăsauăm t th i gian v n hành, thì ch t h p ph đ tăbƣoăhòa,ăkhiăđóăn ngăđ ch t

tan dòngăraăt ngălênăđ n m t giá tr Cb nƠoăđó,ăg iăđóăđi m u n

Hình 1.3 Quá trìnhăchuy năkh iătrongăc tăh păph [12]

Chi u cao x c a l p ch t h p ph t iăđóăn ngăđ c a ch t b h p ph gi m t C0đ n 0

trênăđ ngăcongăđ c g i là t ngătraoăđ i ch t Sau khi ch t ô nhi mătrongăn c th i

b h p ph vào t ngătraoăđ i ch tăvƠăđiăxu ngăphíaăd i, n ngăđ ch t ô nhi m gi m

đ n giá tr t i thi u và không có h p ph x yăraăthêmăphíaăd i t ngătraoăđ i ch t Khi

l pătrênăcùngăđƣăbƣoăhòaăch t b h p ph , t ngătraoăđ i ch t s di chuy n xu ng phía

d iăchoăđ năkhiăđi m u n x yăra.ă i m u n x y ra khi n ngăđ ch t ô nhi m trong

n c r aăđ t 5% giá tr c a n ngăđ dòng vào Khi n ngăđ ch t ô nhi mătrongăn c

r a b ng 95% n ngăđ ch t ô nhi mătrongădòngăvƠo,ăquáătrìnhăđ t bão hòa H p ph

trong c t nh m m căđíchălo i b m t t p ch tănƠoăđóătrongăn c, n ngăđ t p ch t

trongăn căđ u ra ph i b ng 0 ho c m t giá tr Cb nƠoăđó.ăTrênăm c Cb quá trình h p

ph ph i d ng l iăđ chuy n sang c t m i.ă l n c a t ng chuy n kh i ng v i s

suy gi m n ngăđ t C0 xu ng Cb không có giá tr s d ngănênăđ c g i là t ng ch t

Th i gian t đ uăquáătrìnhăđ n th iăđi m n ngăđ đ uăraăt ngălênăCb là th i gian b o v t

[11]

Ngu n: [13] [7]Trongăcácăph ngătrìnhătrên,ăvălƠăth tích ch t b h p ph , vm là th tích ch t b h p

ph c căđ i, p là áp su t ch t b h p ph trong pha khí, po là áp su tăh iăbƣoăhòaăc a

ch t b h p ph tr ng thái l ng tinh khi t trong cùng nhi tăđ Các kí hi u a, b, k, n là

h ng sô h p ph

1.2.4.1. Ph ng trình đ ng nhi t h p ph ảenry:

Ph ngătrìnhăđ ng nhi t h p ph Henry lƠăph ngătrìnhăđ ng nhi tăđ năgi n mô t s

t ngăquanătuy n tính gi aăl ng ch t b h p ph trên b m t pha r n và n ngăđ (áp

su t) c a ch t b h p ph tr ng thái cân b ng:

v = K.p (1-4) Trongăđó:ă

K : H ng s h p ph Henry

v : L ng ch t b h p ph (mol/g)

P : Áp su t (mmHg) T s li u th c nghi m cho th y vùng tuy n tính này nh Trongăvùngăđó,ăs t ngătácăgi a các phân t ch t b h p ph trên b m t ch t r n là khôngăđángăk

1.2.4.2. Ph ng trình đ ng nhi t h p ph ạrenundrich

Hình 1.4 ngăđ ngănhi tăFrenundrich Hình 1.5 ăth ăs ăph ăthu c lgq và logCf

Ph ngătrìnhăđ ng nhi t h p ph FrenundrichălƠăph ngătrìnhăth c nghi m có th s

d ngăđ mô t nhi u h h p ph hóa h c hay v t lý Các gi thi t c aăph ngătrình

nh ăsau:ă- Doăt ngătácăđ y gi a các ph n t , ph n t h p ph sau b đ y b i ph n t

h p ph tr c,ădoăđóănhi t h p ph gi măkhiăt ngănhi tăđ che ph b m t - Do b m t khôngăđ ng nh t, các ph n t h p ph tr c chi m các trung tâm h p ph m nh có nhi t h p ph l năh n,ăv sau ch còn l i các trung tâm h p ph có nhi t h p ph th p

h n.ăPh ng trìnhănƠyăđ c bi u di n b ng m tăhƠmăm :ă

q = k.Cf1/n (1-5) Trongăđó:ă

q : T i tr ng h p ph t i th iăđi m cân b ng (mg/g)

kă:ăDungăl ng h p ph (ái l c ch t h p ph đ i v i b m t ch t h p ph ) H ng s này ph thu c vào nhi tăđ , di n tích b m t và các y u t khác

Cf : N ngăđ cân b ng c a ch t b h p ph (mg/l)

nă:ăC ngăđ h p ph , h ng s này ph thu c vào nhi tăđ và luôn >1

Ph ngătrìnhăFreundlichăph n ánh khá sát s li u th c nghi măchoăvùngăbanăđ u và vùng gi a c a vùng h p ph đ ng nhi t

xácăđ nh các h ng s ,ătaăđ aăph ngătrìnhătrênăv d ngăđ ng th ng:

lg q = lg k + lgCf (1-6)

1.2.4.3. Thuy t h p ph BET

Nguyên t c: H p ph khíăth ngăđ c s d ngăđ đ cătr ngăchoăm t s tính ch t c a

v t li u mao qu nănh :ăDi n tích b m t riêng, th tích mao qu n, phân b kíchăth c

mao qu năc ngănh ătínhăch t b m t Có r t nhi uăph ngăphápăh p ph đ đ cătr ngă

cho v t li u mao qu n,ănh ngăph bi năh năc lƠădùngăđ ng nhi t h p ph - kh nit ă

77K S phân t khí h p ph đ c bi u di năthôngăquaăl ng khí h p ph V ph thu c

vào áp su t cân b ng P và nhi tăđ T, b n ch t c a ch t khí và b n ch t c a v t li u

h p ph V là m tăhƠmăđ ng bi n v i áp su t cân b ng Khi áp su tăt ngăđ n áp su t

bão hòa Po s đoăđ c các giá tr th tích khí b h p ph áp su tăt ngăđ i ( P/Po)

thuăđ căđ ngăđ ng nhi t h p ph ,ăcònăkhiăđoăv i P/Po gi m d n s thuăđ căđ ng

đ ng nhi t kh h p ph

Trong th c t các v t li u có h th ng mao qu n v iăkíchăth cătrungăbìnhăđ ngăđ ng

nhi t h p ph và kh h p ph khôngătrùngănhau,ămƠăth ng l y m t vòng khuy t (hi n

t ng tr )ăđ cătr ngăchoăhi năt ngăng ngăt mao qu n c a v t li u mao qu n trung

bình Hình d ng c aăđ ngăđ ng nhi t h p ph và kh h p ph th hi năđ căđi m v

b n ch t và hình d ng c a mao qu n [14]

1.2.4.4. Thuy t h p ph Langmuir

Theo Langmuir trên b m t ch t h p ph có nh ng tâm h p ph g i là nh ngăđi m c ă

b n.ăCácăđi măc ăb n này có kh n ngăh p ph ch m t phân t ch t b h p ph hình

thành m t l păđ năphơnăt S đi măc ăb n càng nhi u thì h atăđ ng c a ch t h p ph

càng cao

Ph ngătrìnhăh p ph đ ng nhi t Langgmuir có d ng

1cb

bCq

q   bC

 (1-7) Trongăđó:ă

+ Trong vùng n ngăđ nh b.Ccb <<1 thì q =qm.b.Ce mô t vùng h p ph tuy n tính + Trong vùng n ngăđ cao: b.Ce >>1 thì q =qm.b.Ce mô t vùng h p ph bão hòa Khi n ngăđ ch t h p ph n m gi a hai gi i h n trên thìăđ ngăđ ng nhi t bi u di n là

m tăđ ngăcong.ă xácăđ nh h ng s trongăph ngătrìnhăđ ng nhi tăLangmuirătaăđ aă

v ph ngătrìnhăđ ng th ng

1.b

tan

tan

qq

b q



 (1-10) 1.2.4.5. M t s y u t nh h ng đ n quá trình h p ph

H p ph là m t quá trình ph c t p, nó ch u nhă h ng b i m t s y u t sau:

a, nh h ng c a dung môi: h p ph trong dung d ch là h p ph c nhătranhăngh aălƠă

khi ch t tan b h p ph càng m nh thì dung môi b h p ph càng y u Dung môi có s c

c ngăb m t l n thì ch t tan càng d b h p ph Ch tătanătrongădungămôiăn c b h p

ph t tăh năsoăv i dung môi h uăc ă

b, x p c a ch t h p ph : Khi gi măkíchăth c mao qu n trong ch t h p ph x p thì

s h p ph t dung dchăth ngăt ngălênănh ngăch trong ch ng m cămƠăkíchăth c

c a mao qu n không c n tr s điăvƠoăc a ch t b h p ph N uăkíchăth c mao qu n béăh năkíchăth c c a phân t b h p ph thì s h p ph s b c n tr

c, Nhi t đ : Trong quá trình h p ph , nhi tăđ c ngăđ c xem là y u t có nh h ng

r t l n Khi nhi tăđ dung d chăthayăđ i s d n t i s t ngăho c gi m kh iăl ng ch t

b h p ph tùy thu c vào d ng h p ph v t lý hay hóa h c Khi nhi tăđ t ngăs làm cho m căđ h n lo n trong h t ngălênăvƠăđ ng th i b gãy các liên k t y u.ăDoăđó,ăđ i

v i ph n ng h p ph thu nhi t thì dungăl ng h p ph s t ngăkhiănhi tăđ t ngăvƠă

ng c l iăđ i v i ph n ng h p ph t a nhi t

d, pH c a môi tr ng: nhăh ng nhi u lên tính ch t b m t c a ch t h p ph và ch t

b h p ph trong dung d ch,ănênăc ngă nhăh ng t i quá trình h p ph Ngoài ra còn

có các y u t khácănh :ăn ngăđ c a ch t tan trong dung d ch, kh iăl ng v t li u h p

ph , th i gian ti p xúc áp su t đ i v i ch t khí, quá trình h p ph c nhătranhăđ i v i các ch t b h p ph

e, nh h ng c a th i gian ti p xúc: Quá trình h p ph c n m t kho ng th i gian ti p

xúc nh tăđ nh c a ch t h p ph và ch t b h p ph đ đ tăđ c tr ng thái cân b ng

Th i gian đ h h p ph đ t tr ng thái cân b ng ph thu c vào nhi u y u t nh ăn ng

đ banăđ u c a ch t b h p ph , kh iăl ng ch t h p ph , t căđ chuy n kh i trong pha

l ng và trong n i h t v t li u

1.3 Gi i thi u v v t li u h p ph

1.3.1. Ngu n g c, c u t o, đ c đi m dinh d ng c a cây ph ng v

Ph ngă v ă tênă khoaă h c là Delonix regia,

thu c h Fabaceae có ngu n g c t

Madagascarăđ c nhi uăn c nh p v tr ng

làm cây c nhă quană nh ă Nh t B n, Trung

Qu c, Vi t Nam, Cây có tán r ng, xanh

t t,ăhoaăđ p s căth ngăđ c tr ng làm cây

t o c nh quan, cây bóng mát trên các v a hè, Hình 1.8 Cơyăph ngăv

đ ng ph ,ă côngă viên,ă tr ng h c Cây

ph ngăv ălƠăbi uăt ng c a mùa hè, là cây

g l n có chi u cao trong kho ng t 3-4m,

v thân màu xám tr ng, phân nhi u c nh

nhánh l n, dài m c nghiêng, nên tán m

r ng nhi uă h ngă vƠă dƠy.ă Ph ng v ra

nh ng c m hoa l n, dài 20-50cm, mang hoa

x pă th a,ă xòeă r ng Hoa l n,ă mƠuă đ v i

cánh tràng có cu ng dài, phi n r ng mép

r ngăc a,ătrongăđóăcóăcánhăl nămƠuăcamăđ

Qu c aăcơyăph ng r t dài và l n 20-60cm,

r ng 4-6cm, d t, khi còn non qu có màu

xanh và khi già v hóa g , h t r t c ng

T i Vi t Nam, thành ph H i Phòng là khu

v c tr ng nhi uăph ngăv ,ăvìăth thành ph

nƠyăcònăđ c g i là thành ph hoaăph ng

đ ăMùaăhoaăph ng n t thángă4ăđ n tháng

6, mùa k t trài t thángă7ăđ n tháng 8, màu

qu già chuy nă sangă mƠuă đen vào tháng

nh ălúa,ăngô,ăv l c, c ầTrongăt nhiên, chúng ta có th tìm th y lingnocellulose

th c v t hay các ch t th i nông nghi p, lâm nghi p Thành ph n ch y u c a lingnocellulose là cellulose, hemicellulose và lingnin Cellulose và hemicellulose là cácăđ i phân t c u t o t các g căđ ng khác nhau, trong khi lingnin là m t polyme

d ngăvòngăđ c t ng h p t ti n phenylpropanoid Thành ph n c u t o và ph nătr mă

Ngu n

HƠm l ng lingnicellulose

c a các polymer này khác nhau gi a cá lo i H năn a, thành ph n c u t o trong cùng

m t cây hay các cây khác nhau là khác nhau d aăvƠoăđ tu iăvƠăgiaiăđo năsinhătr ng

kh i khác nhau tùy thu căvƠoăcácăloƠiăvƠăđi u ki nămôiătr ng s ng Thành ph n trung bình tính theo tr ngă l ng c a ba polyme sinh h că nh ă sau: cellulose (30-50%), hemicellulose (19-45%) và lignin (15-35%) [19] Cellulose là h p ch t h uăc ăcóăcôngă

th c c u t o (C6H10O5)n và là m t polyme m ch th ngă đ ng nh t g m các phân t

đ ngăđ năglucoseăliênăk t v i nhau b i liên k tă -1,4-glicozit và liên k t hydro n i phân t và gi a các phân t [20]

Hemicellulose là m t polysaccarit có tính ch t hóa h c khác nhau gi a các loài th c

v t,ăđ c hình thành b i pentose (xylose, rhamnose và arabinose), hexose (glucose, manose và glactose) và các axit uronic (4-Omethyl-glucuronic, và galacturonic [20] Xylan polyme là lo i polyme ph bi n nh t trong hemicellulose Hemicellulose bao

g m các liên k t (1-4) không phân nhánh c a xylan ho c mannan, chu i xo n cănh ăliên k t (1-3), chu iăphơnănhánhănh ăliênăk t (1-4) galactoglucomannan K t qu hình thành chu i polyme phân nhánh mà ch y u g mă cácă monomeă đ ngă n mă cacbonă(xylose)ăvƠăđ ng sáu cacbon (glucose) Hemicellulose không có c u trúc tinh th , c u trúc phân nhánh cao và có các nhóm axetyl k t n i các chu i polyme v i nhau [18] Lignin là m t ch t cao phân t có c uătrúcăvôăđ nh hình khác v iăcellulose.ăChoăđ n nay công th c c a lignin v năch aăđ căxácăđ nh, các m t xích c a lignin không gi ng nhau,ănh ngăng iătaăđƣăk t lu n r ng trong phân t lignin có ch a các nhóm (- OH), nhóm metoxyl (-OCH3)ăvƠănhơnăbenzen.ăLigninăcóăvaiătròănh ăm t màng b o v tính

th m c a t bƠoăvƠăng năch n s xâm nh p c a vi khu n V c ăb n, các loài th c v t

g m m ch aăhƠmăl ngăligninăcaoăh năsoăv i các lo i sinh kh i th c v tăkhác,ădoăđóăquá trình tách cellulose t th c v t g m măth ngăkhóăkh năh năsoăv i các sinh kh i

khác.ăDoăđó,ăphá v lignin c n ph i th c hi năđ celluloseăvƠăhemicelluloseăđ đ c

k t không ch n l c, có th liên k t v i nhi u ion KLN Trong khi, các v t li u khác liên k t ch n l c ion KLN ph thu c vào thành ph n hóa h c c a chúng [23] Reddad cho r ng các v trí anionic phenolic trong lignin có ái l c m nhăđ i v i các kim lo i

n ng [24] Mykola c ngă ch ng t r ng các nhóm axit galacturonic trong pectin là

nh ng v trí liên k t m nh các cation

1.3.3. C s lý thuy t c a ph ng pháp s d ng v t li u lignocellulose làm v t li u

h p ph

V t li uălignocelluloseăcóă uăth l n là d ki m, r t s n có trong t nhiên và giá thành

th p.ăH năth n a, nh ng v t li u này cho hi u qu x lý t t, h uănh ăkhôngăs d ng hóa ch t, ch t th i không l n và d x lý; có th tái s d ng v t li u h p ph và thu h i kim lo i [25], [26]

Quá trình h p ph nênăđ c ti n hành nhi tăđ khôngăđ i Tuy nhiên, kho ng nhi t

đ thayăđ i nh không làm nh h ng quá l năđ n quá trình h p ph Các thông s quan tr ngăkhácănh ăpH,ăn ngăđ cân b ng c a ion trong pha l ng và pha r n, kích

th c v t li u h p ph (d ng h t hay d ngăviên),ă ăđ u nhăh ngăđ n hi u qu c a quá trình h p ph [27] Hi u qu x lí ph thu c s tâm h p ph , kh n ngăk t h p,

tr ng thái hóa h c, ái l c gi a v t li u h p ph và kim lo i [25], [26], [28]

C ăch c a quá trình h p ph b ng v t li u sinh h c khá ph c t p S h p thu các kim

lo i không ch d a trên m tăc ăch mà có th g m nhi uăc ăch khác nhau v b n ch t,

s l ng và ngu n g c c a sinh kh i Các kim lo iăđ c lo i b kh iăn c b i m t s

c ăch nh ătraoăđ i ion, t o ph c ho c h p ph b i liên k t v t lý [25], [28] S h p

ph v t lý x y ra do l c hút Van der Waals y u,ătrongăkhiăđó,ăs h p ph hóa h c là

k t qu c a s liên k t hóa h căt ngăđ i m nh gi a các ch t b h p ph và các nhóm

ch c h p ph trên b m t [29].ăCácăc ăch chínhăđ c bi tăđ năđ i v i vi c h p ph kim lo i trên các v t li uălignocelluloseălƠăquáătrìnhăchelating,ătraoăđ i ion, t o ph c

v i các nhóm ch c và gi i phóng [H3O] + vào dung dch.ăTraoăđ iăionăđ c bi tăđ n

nh ălƠăm tăc ăch liênăquanăđ n s t ngătácăt nhăđi n gi a các cation và các nhóm tíchăđi n âm trong thành t bào

Nhi u nghiên c uăđƣăk t lu n r ng quá trình h p ph sinh h c là bao g m c c ăch traoăđ i ion, thayăvìăph ngăphápăt o ph c v i các nhóm ch c trên b m t v t li u h p

ph ă ng th i,ăc ngăchoăth y vai trò c a Natri, Kali, Canxi và Magie có m t trong v t

li u h p ph trong su tăquáătrìnhătraoăđ i ion [30], [31], [32] Cácăc ăch c ngăcóăth

đ c d đoánăvƠăxácăminhăthôngăquaăvi c nghiên c u v SEM (kính hi năviăđi n t quét), EDX (X-quangăphơnătánăn ngăl ng), TEM (Kính hi năviăđi n t truy n qua), kính hi n vi Raman, XPS ( Ph tán s căn ngăl ng tia X) và m t s k thu t thông

th ngănh ăchu năđ , kìm hãm các nhóm ch căvƠăđ ng th i gi i phóng cation t ch t

h p ph [33], [34].ăNh ăv y,ăc ăch h p ph có th kéo theo ph n ng hóa h c gi a các nhóm ch c có trên b m t ch t h p ph và ion kim lo i Vi c kéo theo ph n ng nƠy,ătrongăđaăs tr ng h p, hình thành do ph n ngătraoăđ i cation ho c t o ph c v i kim lo i b i kh n ngătraoăđ i cation cao c a ch t h p ph ăC ăch khác có th x y ra kèm theo quá trình chuy n kh i, v n chuy n các ion trong pha l ng, khuy ch tán qua màng quanh các h t r n, và khuy chătánăvƠoălõiăviămôăvƠălõiăv ămôăc a v t li u Di n tích b m t, b n ch t hóa lý c a b m t, kh n ngăs n có c a b m t v i ion b h p

ph ,ăkíchăth c v t lý và d ng h t v t li u là nh ngăđ c tính quan tr ng c a ch t h p

ph đ xácăđ nh t căđ vƠădungăl ng h p ph [29]

1.3.4. Các nghiên c u ng d ng ch t o than ho t tính t v t li u ch a

lignocellulose

L uăTr ng Qu ng, sinh viên ngành công ngh sinh h c c aăTr ngă HăQu c T - i

h c Qu c Gia TP H ChíăMinhăđƣănghiênăc uăthƠnhăcôngăđ tƠiă“L căn c b ng than

ho t tính s n xu t t v cƠăphê”.ăV cƠăphêăđ cănungătrongăđi u ki n h n ch ti p xúc

v i không khí nhi tăđ trên 5000oC, t oăđi u ki n cho vi c hình thành c u trúc tinh

th t ngăt c u trúc than chì Khi t n t i d ng c u trúc này, than ho tătínhăđ c s n

xu t t v cà phê s đ căđ nhăl ng ( m tăl ng thu c tr sâu nh tăđ nh 0,0004

mol/l)ăvƠăđ nhătínhă(thayăđ i th iăgianăkhíăđ t CO2 vƠăNit )ăđ ki m tra kh n ngăh p

ph các ch t gây h iătrongămôiătr ngăn c

V ăL c - sinhăviênătr ngă i h c Khoa h c T nhiênăđƣănghiênăc u t n d ng bã s n

và dong ri ngăđ ch t o than ho t tính đ ng d ng trong x lýămôiătr ng Các m u nguyên li uăđ c bi n tính v i H2SO4 đ că98%ătrongă1h.ăSauăđóăđ c nung nhi tăđ

250oC trong 3h, m uăthanădùngăđ h p ph xanh metylen [16]

Ruzhuang Zhang và c ng s đƣă nghiênă c u kh n ngă h p ph màu xanh metylene (MB) và ion Cu2+c a VLHP t mùnăc aăbi n tính axit citric K t qu cho th y kh

n ngăh p ph c aămùnăc aăđ i v i Cu2+lƠă0,23ămmol/găvƠă0,23ămmol/găđ i v i MB, caoăh năsoăv iămùnăc aăch aăbi n tính Kh n ng h p ph c a VLHP gi m khi có s giaăt ngăn ngăđ c a các y u t khác và hi u qu h p ph Cu2+ caoăh năsoăv i khi h p

ph MB [35]

Võ Th Di m Ki u, Mã Thái Hòa và Lý C m Hùng nghiên c u c i ti n quá trình than hóa trongăquyătrìnhăđi u ch than ho t tính t v h tăđi u Quá trình s n xu t than ho t tính g mă2ăgiaiăđo n than hóa và ho tăhóa,ătrongăđóăquáătrìnhăthanăhóaădi n ra trong môiătr ngăkhíătr và quá trình ho tăhóaăthanăth ng s d ng tác nhân KOH và CO2

S n ph m than ho tătínhăthuăđ c t nghiên c u này có ch tăl ng t tăh năthanăho t tínhăđ c đi u ch theo qui trình trong các nghiên c uătr căđó;ădi n tích b m t riêng

có giá tr 1170m2/g và t ng th tích l x p là 0.7cm3/g [36]

1.4 Gi i thi u v xanh metylen

Xanh methylene là m t h p ch tăth măd vòng,ăđ c t ng h păcáchăđơyăh nă120ăn m,ăcông th c hóa h c là C16H18N3SCl M t s tên g iă khácă nh ă lƠă tetramethylthionineăchlorhydrate, methylene blue, glutylene, methylthioninium chloride Xanh methylene

đ i kháng v i các lo i hóa ch t mang tính oxy hóa và kh , ki m, dichromate, các h p

ch t c a ido Khi phân h y s sinhăraăcácăkhíăđ cănh :ăCl2, NO, CO, SO2, CO2, H2S Xanh methylene nguyên ch t 100% d ng b t ho c tinh th Xanh methylene có th b oxy hóa ho c b kh và m i phân t c a xanh methylene b oxy hóa và b kh kho ng

100 l n/giây Quá trình này lƠmăt ngătiêuăth oxy c a t bào

Ngu n g căc ăb n phát sinh ô nhi măxanhămethylenătrongăn c là ch t th i t cácăc ă

s s n xu t s d ng xanhămethylenăđ nhu m màu xanh cho các s n ph m M t s nhà