Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ thân cây sắn và ứng dụng xử lý một số chất ô nhiễm trong nước

Đến nay được sự phân công của khoa Quản lý tài nguyên rừng và môi trường, sự đồng ý của giáo viên hướng dẫn Nguyễn Thị Ngọc Bích tôi đã thực hiện đề tài khóa luận tốt nghiệp “Nghiên cứu

LỜI CẢM ƠN

Qua 4 năm học tập và rèn luyện tại trường Trường Đại học Lâm Nghiệp dưới

sự giảng dạy nhiệt tình của các quý thầy cô Đến nay được sự phân công của khoa Quản lý tài nguyên rừng và môi trường, sự đồng ý của giáo viên hướng dẫn Nguyễn

Thị Ngọc Bích tôi đã thực hiện đề tài khóa luận tốt nghiệp “Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ thân cây sắn và ứng dụng xử lý một số chất ô nhiễm trong nước”

Để hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này tôi xin gửi lời cảm ơn tới :

Ban giám hiệu trường Đại học Lâm Nghiệp đã tạo môi trường học tập, rèn luyện tốt nhất cho tôi Các quý thầy cô giáo khoa quản lý tài nguyên rừng và môi trường đã tận tình hướng dẫn, giảng dạy trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và rèn luyện tại trường

Xin cảm ơn cán bộ, giáo viên trung tâm phân tích môi trường và ứng dụng công nghệ địa không gian đã tạo điều kiện tốt nhất cho tôi trong thời gian nghiên cứu

Đặc biệt tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Ths Nguyễn Thị Ngọc Bích, Ths Nguyễn Thị Bích Hảo là người đã tận tình dẫn dắt, truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm, và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi thực hiện khóa luận này

Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè đã luôn bên cạnh ủng hộ

và giúp đỡ tôi và trong suốt quá trình học tập và thực hiện khóa luận

Xin chân thành cảm ơn!

Xuân mai ngày … tháng … năm 2017

Sinh viên Nguyễn văn Bình

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TĂT

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3

1.1 Than hoạt tính 3

1.1.1 Giới thiệu chung về than hoạt tính 3

1.1.2 Nguồn gốc than hoạt tính 4

1.1.3 Tính chất vật lý và hóa học của than hoạt tính 4

1.1.4 Phương pháp chế tạo than hoạt tính 7

1.1.5 Cơ sở lý thuyết của hấp phụ 12

1.1.6 Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ 19

1.1.7 Ứng dụng của than hoạt tính 20

1.2 Cây Sắn 21

1.2.1 Phân loại khoa học 21

1.2.2 Đặc điểm sinh học 21

1.2.3 Đặc điểm thực vật học 22

1.2.4 Nguồn gốc, phân bố 23

1.2.5 Sinh thái 24

1.2.6 Vai trò của cây sắn 24

1.2.7 Tình hình sản xuất sắn trên thế giới và Việt Nam 24

1.2.8 Tình hình xử lý phụ phẩm từ cây sắn 25

CHƯƠNG II MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27

2.1 Mục tiêu 27

2.1.1 Mục tiêu chung 27

2.1.2 Mục tiêu cụ thể 27

2.2 Đối tượng nghiên cứu 27

2.3 Nội dung nghiên cứu 27

2.4 Phương pháp nghiên cứu 28

2.4.1 Phương pháp kế thừa tài liệu 28

2.4.2 Phương pháp lấy mẫu cây Sắn 28

2.4.3 Phương pháp tổng hợp than hoạt tính 28

2.4.4 Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) 35

2.4.5 Khảo sát khả năng hấp phụ của than hoạt tính từ thân cây sắn 36

2.4.6 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu trong nước 39

CHƯƠNG III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 43

3.1 Kết quả chế tạo than hoạt tính bằng thân cây sắn 43

3.1.1 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ ngâm tẩm đến quá trình tạo than 43

3.1.2 Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ hóa chất ngâm tẩm đến quá trình tạo than 44

3.1.3 Đánh giá đặc tính của than từ thân cây sắn 46

3.2 Kết quả khảo sát khả năng hấp phụ crom của than hoạt tính từ thân cây sắn 51

3.3 Kết quả khảo sát khả năng xử lý Mn 2+ của than hoạt tính từ thân cây sắn 53

3.3.1 Khảo sát khả năng hấp phụ Mn2+ bằng mô hình tĩnh 53

3.3.2 Khảo sát khả năng hấp phụ mangan của than hoạt tính với mô hình hấp phụ động 56

3.4 Kết quả khảo sát khả năng xử chất hữu cơ và độ màu của than hoạt tính từ thân cây sắn 58

3.4.1 Khảo sát khả năng xử lý chất hữu cơ của than hoạt tính từ thân cây sắn 58

3.4.2 Kết quả xử độ màu của than hoạt tính từ thân cây sắn 60

3.5 Kết quả xử lý độ đục của than hoạt tính 61

KẾT LUẬN – TỒN TẠI – KIẾN NGHỊ 64

TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TĂT

SEM Scanning Electron Microscope

COD chemical oxygen demand

QCVN Quy chuẩn Việt Nam

DPC Diphenyl cacbazit

STT Số thứ tự

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1: Danh mục hóa chất cần thiết 29

Bảng 2.2: Danh mục thiết bị cần thiết 29

Bảng 2.3: Danh mục dụng cụ cần thiết 30

Bảng 2.4: Chương trình khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ 31

Bảng 2.5: Ký hiệu mẫu thí nghiệm 1 32

Bảng 2.6: Chương trình khảo sát ảnh hương của tỷ lệ hóa chất ngâm tẩm 33

Bảng 2.7: Ký hiệu mẫu thí nghiệm 2 34

Bảng 3.2: So sánh khả năng hấp phụ crom của các mẫu than khác nhau 53

Bảng 3.3 : Hiệu suất xử lý mangan của than hoạt tính 54

Bảng 3.4: So sánh hiệu suất hấp phụ Mn2+ giữa các loại than hoạt tính 55

Bảng 3.6: Hiệu suất xử lý COD của các loại than hoạt tính 59

Bảng 3.7: Kết quả xử lý độ màu của than hoạt tính 60

Bảng 3.8: Kết quả xử lý độ đục cua than hoạt tính 61

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir 17

Hình 1.2 Sự phụ thuộc của Cf/q và Cf 17

Hình 2.1: Quy trình chế tạo than hoạt tính từ thân cây sắn 31

Hình 2.2: Cấu tạo của kính hiển vi điện tử quét SEM 35

Hình 2.3: Cột hấp phụ mangan 38

Hình 3.1 Vật liệu trước khi tẩm axit 43

Hình 3.2: Mẫu TN1.M1 43

Hình 3.3 : Mẫu TN1.M2 44

Hình 3.4 : Mẫu TN1.M3 44

Hình 3.5: Mẫu than TN2.M1 45

Hình 3.6: Mẫu than TN2.M3 45

Hình 3.7: Mẫu than TN2.M2 45

Hình 3.8: Mẫu than trấu 46

Hình 3.9: Mẫu than chè 46

Hình 3.10 : Ảnh SEM chụp than hoạt tính từ cây sắn ở điểm ảnh 50µm 46

Hình 3.11: Ảnh chụp than hoạt tính từ cây sắn ở điểm ảnh 100µm 47

Hình 3.12: Ảnh chụp than hoạt tính từ cây sắn ở điểm ảnh 200µm 47

Hình 3.13: Ảnh chụp mẫu than bã chè điểm ảnh 50 µm 48

Hình 3.14: Ảnh chụp mẫu than trấu điểm ảnh 50 µm 48

Hình 3.15: Ảnh chụp mẫu than bã chè với điểm ảnh 100 µm 48

Hình 3.16 : Ảnh chụp mẫu than trấu ở điểm ảnh 100 µm 48

Hình 3.17: Ảnh chụp mẫu than bã chè ở điểm ảnh 200 µm 49

Hình 3.18 : Ảnh chụp mẫu than trấu ở điểm ảnh 200 µm 49

Hình 3.19: Diện tích bề mặt riêng của các than trong cùng điều kiện than hóa 50

Hình 3.20: Biểu đồ hiệu suất hấp phụ crom tại các khối lượng than khác nhau 52

Hình 3.21: Dung dịch hiện màu crom sau hấp phụ 52

Hình 3.22: Biểu đồ thể hiện hiệu suất hấp phụ crom của các mẫu than khác nhau 53 Hình 3.23: Dung dịch sau khi hiện màu mangan 54

Hình 3.24: Biểu đồ thể hiện mối quan hệ giữa khối lượng than hoạt tính với hiệu suất hấp phụ 55

Hình 3.25: Biểu đồ so sánh hiệu suất hấp phụ Mn2+ của các loại than hoạt tính 56

Hình 3.26: Biểu đồ hiệu suất hấp phụ Mn2+ trên mô hình hấp phụ động 58

Hình 3.27: Biểu đồ thể hiện hiệu suất xử lý chất hữu cơ của các loại than hoạt tính 59

Hình 3.28: Kết quả xử lý độ màu của than hoạt tính từ thân cây sắn 60

Hình 3.29: Biểu đồ thể hiện khả năng xử lý độ màu của than hoạt tính từ thân cây sắn 61

Hình 3.30: Biểu đồ thể hiện kết quả xử lý độ đục của các khối lƣợng than khác nhau 62

Hình 3.31: Biểu đồ so sánh hiệu suất xử lý độ đục của các loại than hoạt tính 62

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

KHOA QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN RỪNG VÀ MÔI TRƯỜNG

TÓM TẮT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Tên khóa luận: “Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ thân cây sắn và ứng dụng

xử lý một số chất ô nhiễm trong nước”

1 Sinh viên thực hiện : Nguyễn Văn Bình

2 Giáo viên hướng dẫn: Ths Nguyễn Thị Ngọc Bích

3.2 Mục tiêu cụ thể:

- Tổng hợp than hoạt tính từ thân cây sắn và ứng dụng để xử lý một số chất ô nhiễm trong nước

4 Nội dung nghiên cứu

Để thực hiện các mục nêu trên khóa luận tốt nghiệp giải quyết các nội dung như sau:

- Nghiên cứu, bố trí thí nghiệm tổng hợp than hoạt tính từ cây sắn

- Ứng dụng sản phẩm than hoạt tính tổng hợp được trong xử lý môi trường nước + Khảo sát khả năng hấp phụ kim loại nặng Mangan (Mn2+), Crom trong môi trường nước

+ Khảo sát khả năng xử lý một số thông số trong nước thải dệt nhuộm như: COD, độ màu, độ đục

- Đề xuất hướng ứng dụng cho sản phẩm than hoạt tính tổng hợp từ thân cây sắn

5 Những kết quả đạt được

Trên cơ sở các thí nghiệm tổng hợp than hoạt tính từ thân cây sắn ta rút ra một số kết luận sau:

Tổng hợp than hoạt tính từ thân cây sắn bằng phương pháp oxy hóa với tác nhân

là axit H2SO4 98% sản phẩm được tạo ra có cấu trúc bề mặt phát triển Bao gồm

hệ thống lỗ mao quản dày đặc Bề mặt nhiều nếp gấp, diện tích bề mặt lớn

Than hoạt tính từ thân cây sắn có khả năng hấp phụ tốt các kim loại nặng như : Crom trong nước thải dệt nhuộm (hiệu suất 99.35%), Mangan ( hiệu suất 95.64% ), than hoạt tính hấp phụ tốt đối với cả mô hình tĩnh và mô hình động

Dung lượng hấp phụ cực đại đối với mangan là 10.0105mg/g với tốc độ dòng là 2.5ml/phút

Ngoài kim loại nặng than hoạt tính từ thân cây sắn còn xử lý tốt các chất hữu cơ trong nước thải dệt nhuộm hiệu suất lên tới 95.71% Xử lý độ đục với hiệu suất là 75.09%

Hiệu suất xử lý độ màu của than hoạt tính là 96.47%

Than hoạt tính từ thân cây sắn không chỉ đem lại hiệu quả xử lý tốt có khả năng thay thế một số loại vật liệu hấp phụ trên thị trường mà còn có giá thành rẻ thân thiện với môi trường Vừa tạo ra vật liệu lọc hiệu quả vừa xử lý được phụ phẩm nông nghiệp Trên các kết quả nghiên cứu ban đầu cho thấy tiềm năng ứng dụng than hoạt tính từ thân cây sắn làm vật liệu lọc để ứng dụng trong thực tế là rất lớn Tuy nhiên cần nghiên cứu thêm các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo than

để có thể tạo ra mẫu than với chất lượng tốt nhất, tính ứng dụng cao

LỜI MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển của nền công nghiệp nước

ta, tình hình ô nhiễm môi trường cũng gia tăng đến mức báo động Do đặc thù của nền công nghiệp mới phát triển, chưa có sự quy hoạch tổng thể và nhiều nguyên nhân khác nhau như: điều kiện kinh tế của nhiều xí nghiệp còn khó khăn hoặc do chí phí xử lý ảnh hưởng đến lợi nhuận nên hầu như chất thải công nghiệp của nhiều nhà máy chưa được xử lý mà thải thẳng ra môi trường Mặt khác nước ta là một nước đông dân, có mật độ dân cư cao, nhưng trình độ nhận thức của con người về môi trường còn chưa cao Điều đó dẫn tới sự ô nhiễm trầm trọng của môi trường sống, ảnh hưởng đến sự phát triển toàn diện của đất nước, sức khoẻ, đời sống của nhân dân cũng như mỹ quan của khu vực

Trước các thách thức về môi trường chúng ta đã nghiên cứu và ứng dụng hàng loạt các biện pháp khác nhau cả về vật lý, hóa học, hóa lý và hóa sinh để loại

bỏ ô nhiễm Một trong những phương pháp được ưa chuộng là phương pháp hấp phụ

Hấp phụ là phương pháp được nghiên cứu phát triển từ rất lâu và đem lại độ hiệu quả cao Con người chế tạo vật liệu hấp phụ để xử lý ô nhiễm môi trường nước, ô nhiễm môi trường không khí, sử dụng trong các sản phẩm dân dụng, quốc phòng trong các loại vật liệu hấp phụ phải kể đến than hoạt tính Đây là loại vật liệu dễ tổng hợp, hiệu quả hấp phụ cao đang được sử dụng rộng rãi nhất

Than hoạt tính tuy đem lại hiệu quả xử lý cao tuy nhiên giá thành không phải

là rẻ, việc tìm ra một loại vật liệu chế tạo sẵn có, phổ biến có thể ứng dụng rộng rãi

là rất cần thiết Các loại phụ phẩm nông nghiệp là đối tượng mà các nhà khoa học hướng tới nhiều Lý do là vì sử dụng phụ phẩm nông nghiệp để chế tạo than hoạt tính vừa có vật liệu hấp phụ để xử lý ô nhiễm, vừa tận dụng được nguồn thải từ nông nghiệp vô cùng lớn tránh làm ô nhiễm môi trường

Ở Việt Nam đã nghiên cứu sản xuất than hoạt tính từ một số loại phụ phẩm nông nghiệp như gáo dừa, sơ dừa, Tuy nhiên có thể nhận thấy rằng các sản phẩm than hoạt tính được sản xuất ra có giá thành tương đối cao và chủ yếu được xuất khẩu sang nước ngoài Nguyên nhân là do các phụ phẩm này ngoài tác dụng làm

than hoạt tính thì còn có giá trị về thủ công mỹ nghệ nên giá thành thu mua nguyên liệu cũng từ đó mà tăng lên Trong khi đó còn có một loại phế phẩm nông nghiệp với hàm lượng cacbon trong thành phần cao có tiềm năng lớn trong việc chế tạo thành vật liệu hấp phụ là thân cây sắn thì lại ít được quan tâm

Vì các lý do trên tôi quyết định chọn đề tài “Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ thân cây sắn và ứng dụng xử lý một số chất ô nhiễm trong nước” với mong

muốn góp một phần nhỏ trong công cuộc bảo vệ môi trường

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Than hoạt tính

1.1.1 Giới thiệu chung về than hoạt tính

Có rất nhiều định nghĩa về than hoạt tính, tuy nhiên có thể nói chung rằng, than hoạt tính là một dạng của cacbon đã được xử lý để mang lại một cấu trúc rất xốp, do đó có diện tích bề mặt rất lớn

Than hoạt tính là chất hấp phụ linh hoạt, được sử dụng rộng rãi cho nhiều mục đích như loại bỏ màu, mùi, vị không mong muốn và các tạp chất hữu cơ, vô cơ trong nước thải công nghiệp và sinh hoạt, thu hồi dung môi, làm sạch không khí, trong kiểm soát ô nhiễm không khí từ khí thải công nghiệp và khí thải động cơ, trong làm sạch nhiều hóa chất, dược phẩm, sản phẩm thực phẩm và nhiều ứng dụng trong pha khí Chúng được sử dụng ngày càng nhiều trong lĩnh vực luyện kim để thu hồi vàng, bạc, và các kim loại khác, làm chất mang xúc tác Chúng cũng được biết đến trong nhiều ứng dụng trong y học, được sử dụng để loại bỏ các độc tố và vi khuẩn của một số bệnh nhất định [17]

Cacbon là thành phần chủ yếu của than hoạt tính với hàm lượng khoảng 85 – 95% Bên cạnh đó than hoạt tính còn chứa các nguyên tố khác như hidro, nitơ, lưu huỳnh và oxi Các nguyên tử khác loại này được tạo ra từ nguồn nguyên liệu ban đầu hoặc liên kết với cacbon trong suốt quá trình hoạt hóa và các quá trình khác Thành phần các nguyên tố trong than hoạt tính thường là 88% C, 0.5% H, 0.5% N, 1%S, 6 – 7% O Tuy nhiên hàm lượng oxy trong than hoạt tính có thể thay đổi từ 1 - 20% phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu ban đầu, cách điều chế [19]

Than hoạt tính thường có diện tích bề mặt nằm trong khoảng 800 đến 1500m2/g và thể tích lỗ xốp từ 0.2 đến 0.6cm3

/g Diện tích bề mặt than hoạt tính chủ yếu là do lỗ nhỏ có bán kính nhỏ hơn 2nm

Hiện nay trên thị trường than hoạt tính được bán với 3 dạng chủ yếu

+ Than hoạt tính dạng bột

+ Than hoạt tính dạng hạt

+ Than hoạt tính cải tiến (dưới áp suất cao) thường là dạng viên

1.1.2 Nguồn gốc than hoạt tính

Than hoạt tính ở dạng than gỗ đã hoạt hóa được sử dụng từ nhiều thế kỷ trước Người Ai cập sử dụng than gỗ từ khoảng 1500 trước công nguyên làm chất hấp phụ cho mục đích chữa bệnh Người Hindu cổ ở Ấn độ làm sạch nước uống của họ bằng cách lọc qua than gỗ Việc sản xuất than hoạt tính trong công nghiệp bắt đầu từ khoảng năm 1900 và được sử dụng làm vật liệu tinh chế đường

Than hoạt tính còn được sử dụng trong các mặt nạ phòng độc trong thế chiến thứ nhất

- Năm 1793 Ken-xơ đã dùng than gỗ để hút mùi hôi ở những vết thương có tính hoại tử

- Năm 1773 Silo đã quan sát và mô tả hiện tượng hấp phụ trên than gỗ

- Năm 1777 Phôn-tan-na đã đưa than nóng đỏ vào ống chứa khí úp ngược trên thủy ngân và nhận thấy phần lớn khí trong ống bị than hút mất

- Trong lĩnh vực dung dịch, năm 1785 Tô-vơlo-vit đã thấy than gỗ có thể tẩy màu nhiều dung dịch

- Năm 1794 Lip-man cũng thấy than gỗ tẩy màu tốt các dung dịch đường mía

- 1805 Gu-li-on đã dung than gỗ để tẩy màu trong công nghiệp đường

Sang đầu thể kỷ 20, vào năm 1922 Bi-si mới thành công trong việc chế tạo than tẩy màu

-Than được chế tạo bằng cách trộn than máu với potdineeg rửa và sấy

- Năm 1872 Han-xơ nghiên cứu khả năng than sọ dừa hấp thụ N2, H2 ,NH3

và HCN ở khoảng nhiệt độ từ 0-70°C thấy HCN được hấp thụ tốt hơn NH3, N2 , H2 [17,18]

Ở nước ta từ những năm đâu thập kỷ 60 đã nghiên cứu một số than hoạt tính dung cho mặt nạ phòng độc và phục vụ nhu cầu phát triển

1.1.3 Tính chất vật lý và hóa học của than hoạt tính

1.1.3.1 Tính chất vật lý

a Kích thước hạt

Có nhiều nhiều phương pháp sản xuất than hoạt tính khác nhau nên các loại than hoạt tính có nhiều tính chất, hình dạng và kích thước hạt khác nhau Trước khi đưa vào sử dụng cần xác định được các thông số như kích thước hạt và diện tích bề

mặt riêng của hạt than, vì những thông số này là một trong những nhân tố ảnh hưởng trực tiếp đến tính chất của than hoạt tính

Người ta thường sử dụng hai phương pháp để xác định kích thước hạt than là:

- Phương pháp hiển vi điện tử

b Cấu trúc than hoạt tính

Cấu trúc của than hoạt tính được đánh giá bằng mức độ phát triển cấu trúc bậc nhất của nó Mức độ phát triển cấu trúc này phụ thuộc vào phương pháp sản xuất và nguyên liệu đầu đưa vào để sản xuất than Cấu trúc bậc nhất phát triển mạnh nhất trong than sản xuất bằng phương pháp lò Liên kết hóa học C – C đảm bảo cho cấu trúc có độ bền cao Số lượng các hạt than sơ khai có cấu trúc dao động từ vài hạt đối với than có cấu trúc thấp đến 600 hạt đối với than có cấu trúc cao

Trong thời gian bảo quản, các cấu trúc bậc nhất của than hoạt tính tiếp xúc với nhau, liên kết lại với nhau tạo thành liên kết bậc hai của than hoạt tính Mức độ bền vững của cấu trúc bậc hai phụ thuộc vào độ bền liên kết giữa các cấu trúc bậc nhất và dao động trong khoảng độ bền của liên kết Van der Waals đến độ bền liên kết hydro có trong than Cấu trúc bậc hai càng bền vững khi các hạt than có kích thước càng nhỏ, mức độ nhám bề mặt càng lớn và hàm lượng các nhóm chứa oxy

trên bề mặt than càng cao [9]

Cấu trúc của than hoạt tính có thể xác định trực tiếp bằng kính hiển vi điện tử

và có thể đánh giá gián tiếp qua lượng dầu được than hoạt tính hấp phụ (trị số dầu của than) Trị số dầu của than họa tính là lượng dầu hay lượng chất lỏng không bốc hơi (ml), trơ hóa học với than hoạt tính được hấp phụ lên bề mặt của than họa tính tạo thành bột nhão Theo lý thuyết, lượng dầu hấp phụ này chính là khoảng không gian giữa các hạt than khi các hạt than này nằm sát với hạt kia Nếu cấu trúc của

than càng lớn, mức độ kết bó chặt chẽ của than giảm, lượng dầu cần thiết để trộn miết với than càng nhiều hơn Như vậy, trị số dầu là đại lượng tổng hợp để đánh giá giá trị diện tích bề mặt riêng và mức độ cấu trúc của than hoạt tính

c Khối lượng riêng

Khối lượng riêng của than hoạt tính là đại lượng phụ thuộc vào phương pháp xác định nó Chẳng hạn, nếu như dùng rượu, axeton để xác định khối lượng riêng của than hoạt tính thì rượu và axeton lại là các phân tử quá lớn, không len lỏi và các khe, kẽ giữa các hạt than và trên bề mặt than Như vậy, thể tích do các hạt than chiếm sẽ lớn và khối lượng riêng sẽ nhỏ hơn khối lượng riêng thực của than Khối lượng riêng của than hoạt tính xác định bằng phương pháp này dao động trong khoảng từ 1800 ÷ 1900 km/m3 Khi xác định khối lượng riêng của than hoạt tính trong heli lỏng, thu được giá trị từ 1900 ÷ 2000 kg/m3 Khối lượng riêng của than hoạt tính được tính toán theo hằng số mạng tinh thể là 2160 ÷ 2180 kg/m3

Than hoạt tính dạng bột là các hạt nằm sát bên nhau và ở các góc cạnh, các cung

là không khí, vì thế khối lượng riêng của nó nhỏ hơn nhiều và dao động từ 80 ÷ 300 kg/m3, phụ thuộc vào mức độ phát triển cấu trúc của than Than có cấu trúc càng lớn, khoảng trống giữa các cấu trúc càng nhiều và giá trị khối lượng riêng càng nhỏ

Qua ứng dụng của than hoạt tính, người ta thấy rằng giá trị khối lượng riêng

1860 kg/m3 thường được sử dụng khá phổ biến

1.1.3.2 Tính chất hóa học của than hoạt tính

Phân tích cấu tạo và cấu trúc của than hoạt tính bằng tia Rơnghen cho thấy các hạt than hoạt tính có cấu trúc mạng phẳng, cấu tạo từ các vòng cacbon, vị trí sắp xếp các nguyên tử cacbon trong vòng giống vị trí sắp xếp các nguyên tử cacbon trong benzen Các nguyên tử cacbon liên kết với nhau bằng liên kết hóa học như

sau:

Khoảng 3 ÷ 7 mạng cacbon phẳng sắp xếp thành từng lớp, mạng này lên mạng khác, nhưng không trồng khít và chính xác như nhau mà các nguyên tử cacbon ở các mạng khác nhau nằm lệch nhau tạo thành các tinh thể sơ khai của than hoạt tính Khoảng cách giữa các nguyên tử cacbon trong cùng một mạng là 1.42 Å, khoảng cách giữa các nguyên tử cacbon tương ứng ở hai mạng kề nhau là 3.6 ÷ 3.7 Å

Trong mỗi tinh thể sơ khai của than hoạt tính chứa khoảng 100 ÷ 200 nguyên

tử cacbon Các tinh thể sơ khai sắp xếp tự do và liên kết với nhau để tạo thành các hạt than đầu tiên Số lượng các tinh thể sơ khai trong hạt than quyết định kích thước của hạt than, chẳng hạn than hoạt tính được sản xuất bằng phương pháp khuếch tán MacDG – 100 chứa khoảng 5000 ÷ 10000 tinh thể [18;9]

Trong quá trình sản xuất, do có sự va chạm, khuấy trộn, các hạt than sơ khai thường có dạng khối cầu hoặc gần cầu Các khối cầu nằm bên trong hỗn hợp phản ứng lại liên kết với nhau nhằm tăng kích thước của hạt để giảm năng lượng tự do bề mặt và tạo thành các chuỗi Hình dạng và kích thước của chuỗi phụ thuộc vào tính chất của từng loại than Các chuỗi hạt như vậy được gọi là cấu trúc hạt bậc nhất của than hoạt tính Trong tinh thể khối của hạt than hoạt tính, các nguyên tử cacbon nằm

ở mặt ngoài (cạnh hoặc mép) có mức độ hoạt động hóa học lớn, và vì vậy, nó là trung tâm của các quá trình oxy hóa tạo cho bền mặt than hoạt tính hàng loạt các nhóm hoạt động hóa học khác nhau

Ngoài cacbon, trong thành phần hóa học của than hoạt tính còn có hydro, lưu huỳnh, oxy và các chất khác Các nguyên tử này được đưa vào than hoạt tính cùng với nguyên liệu đầu và trong quá trình oxy hóa Sự có mặt của các hợp chất chứa oxy trên bề mặt than hoạt tính được chứng minh bằng phản ứng axit huyền phù trong nước của than hoạt tính

1.1.4 Phương pháp chế tạo than hoạt tính

Than hoạt tính chủ yếu được điều chế bằng cách nhiệt phân nguyên liệu thô chứa cacbon ở nhiệt độ nhỏ hơn 1000oC

Quá trình điều chế gồm 2 bước: Than hóa ở nhiệt độ dưới 800oC trong môi trường trơ và sự hoạt hóa sản phẩm của quá trình than hóa ở nhiệt độ khoảng 950o–

1000oC

1.1.4.1 Quá trình than hóa

Quá trình than hóa là quá trình phân hủy nhiệt nguyên liệu để đưa nguyên liệu ban đầu và dạng cacbon, đồng thời làm bay hơi một số chất hữu cơ nhẹ và tạo mao quản ban đầu Quá trình than hóa có thể thực hiện được trong cả ba pha rắn, lỏng, khí [12]

Than hóa trong pha rắn: Nguyên liệu đầu là các phân tử lớn do sự tổng hợp hoặc quá trình tự nhiên Phân hủy nguyên liệu đầu bằng cách tăng nhiệt xử lý, giải phóng các chất khí và chất lỏng có khối lượng phân tử thấp

Than hóa trong pha lỏng: Sử dụng các nguyên liệu như vòng thơm, hắc ín cho phép tạo thành cacbon dạng graphit không có mao quản, cần một phản ứng tác động lên các lớp graphit để tạo ra mao quản

Than hóa trong pha khí: Nguyên liệu ban đầu là các khí như metan, propan hoặc benzen trộn với heli Quá trình than hóa thực hiện ở áp suất tương đối thấp

Nguyên tắc của quá trình sản xuất than nguyên liệu thực vật là dùng nhiệt phân hủy nguyên liệu trong điều kiện không có không khí Dưới rác dụng của nhiệt

từ nhiệt độ thường tới 170°C, vật liệu bị khô đều; từ 170 ÷ 280°C, vật liệu bị phân hủy theo những quá trình thu nhiệt, ở đây các hợp phần của nguyên liệu bị biến tính, giải phóng oxit cacbon, khí cacbonic, axit axetic… Tiếp theo, từ 280 ÷ 380°C xảy

ra sự phân hủy phát nhiệt giải phóng metanol, hắc ín… Quá trình cacbon hóa xem như kết thúc ở khoảng 400 ÷ 600°C [12]

1.1.4.2 Quá trình hoạt hóa

Quá trình hoạt hóa trong sản xuất than hoạt tính có ý nghĩa rất lớn, vì vậy người ta đã tập trung nhiều cố gắng nghiên cứu khâu này Việc nghiên cứu than hoạt tính ban đầu tập trung vào việc thiết lập mối quan hệ giữa cấu trúc nguyên liệu

và sản phẩm Việc chọn nguyên liệu một mặt dựa vào quy mô sản xuất, mặt khác dựa vào nguyên liệu thích hợp tự nhiên cho một sản phẩm nhất định Ví dụ xương động vật cho than tẩy màu, sọ dừa cho than rắn chắc thích hợp để sản xuất than hấp phụ khí và hơi [12]

Thời gian về sau công tác nghiên cứu đi sâu vào cấu trúc xốp của than, người

ta đã nhận thấy phương pháp than hóa tuy không ảnh hưởng tới thành phần nguyên

tố của than nhưng ảnh hưởng rõ rệt lên cấu trúc xốp của than, ảnh hưởng mạnh lên việc hình thành các sản phẩm do than hóa tạo thành như hắc ín, than vô định hình, từ đó ảnh hưởng lên quá trình hoạt hóa và ảnh hưởng lên tính chất than thành phẩm

Theo Ac-lếch-xep-ski, việc chọn nguyên liệu cho than hoạt tính dựa vào thành phần các hợp chất hữu cơ của nguyên liệu Nguyên liệu tốt là loại chứa các

hợp chất hữu cơ bị phân hủy ở nhiệt độ không cao và khi bị nhiệt phân không tạo ra cacbua no phân tử lớn, mà loại phân tử này lại chỉ bị phân hủy ở nhiệt độ cao tạo ra cacbon graphit hóa

Quá trình nhiệt phân phải được thực hiện nhanh làm giảm thời gian tiếp xúc giữa cacbon mới được hình thành và sản phẩm của quá trình nhiệt phân Tiếp theo quá trình than hóa là quá trình hoạt hóa Mục đích của quá trình hoạt hóa là giải phóng độ xốp sơ cấp đã có sẵn trong than, đồng thời tạo thêm độ xốp thứ cấp làm than có hoạt tính cao

Riêng về hoạt hóa có thể phân chia một cách có điều kiện thành hai phương pháp:

- Phương pháp hoạt hóa hóa học

- Phương pháp hoạt hóa hóa lý

Phương pháp hoạt hóa hóa lý dùng các chất oxy hóa như hơi nước, dioxit

cacbon làm tác nhân tác dụng với than nguyên liệu, khi mức độ hoạt hóa chưa cao (độ xốp còn kém) tác nhân hoạt hóa tác dụng với cacbon vô định hình và cacbua mạch cao nằm trên bề mặt than giải phóng độ xốp sơ cấp đã có sẵn trong than Tiếp theo là chúng tác dụng với khung than làm chảy một phần cacbon tinh thể tạo thêm

để dùng trong xử lý khí, tẩy mầu hoặc trao đổi ion

Quá trình hoạt hoá có thể được biểu diễn bằng phương trình:

Nhiệt độ hoạt hoá cũng gây ảnh hưởng đến cơ chế phản ứng

Hoạt hoá bằng hơi nước: khi nhiệt độ đạt trên 7500

C hơi nước có tính oxy hoá, phản ứng hoạt hoá than bằng hơi nước xảy ra theo phương trình sau:

Hydro sinh ra sẽ ức chế quá trình phản ứng, vì vậy phương pháp này tạo ra than hoạt tính có mao quản nhỏ phát triển

- Hoạt hoá bằng CO2 : Phản ứng xảy ra ở nhiệt độ cao (trên 8500C) Phản ứng xảy ra theo hai cơ chế:

Hoạt hoá bằng hơi nước và CO2 đòi hỏi phải cấp nhiệt liên tục vì đó là phản ứng thu nhiệt Sản phẩm khí của phản ứng là CO2 và H2, hỗn hợp khí này có thể tận dụng lấy nhiệt cấp lại cho lò Vì thế, có thể thiết kế xây dựng lò (lò yên ngựa) không dùng nhiên liệu bên ngoài

Hoạt hóa hóa học: Hoạt hóa hóa học chủ yếu được sử dụng cho hoạt hóa than

gỗ Phương pháp này khác với hoạt hóa bằng hơi; trong đó quá trình than hóa và quá trình hoạt hóa xảy ra đồng thời Nguyên liệu thô thường sử dụng là gỗ được trộn với chất hoạt hóa và chất hút nước thường được sử dụng là axit photphoric, ZnCl2 hoặc H2SO4

Axit photphoric làm cho gỗ phình ra và mở cấu trúc cenlulose của gỗ Trong suốt quá trình hoạt hóa axit photphoric hoạt động như 1 chất ổn định và đảm bảo rằng than không bị xẹp trở lại Kết quả là than rất xốp và chứa đầy axit photphoric Sau đó than được rửa và tiếp tục bước sản xuất tiếp theo Trong các muối vô cơ thì chất có tác dụng hoạt hóa mạnh là ZnCl2 vì là chất khử hydrat hóa mạnh, đồng thời

là chất bảo vệ cho than không bị cháy Dạng muối phổ biến của kẽm clorua khi làm bay hơi dung dịch là ZnCl2.4H2O tan mạnh trong nước, độ tan của kẽm clorua trong

nước là 31,8 mol/lít ở 25°C Kẽm clorua bay hơi dung dịch thu được ZnCl2 khan có nhiệt độ nóng chảy là 262°C và nhiệt độ sôi 756°C

Vai trò các tác nhân có thể đã làm thoát biến các phân tử xenluloza, bằng phản ứng khử nước, phản ứng oxy hóa các tác nhân hóa học đã phá vỡ các liên kết ngang, làm cho các phân tử xenluloza khử đồng phân hóa, thậm chí làm thay đổi bản chất hóa học của xenluloza

Tác nhân quan trọng nhất của các tác nhân hóa học là khử hydrat tạo điều kiện cho các hợp chất hữu cơ dễ dàng bị phân hủy dưới tác dụng của nhiệt, đồng thời ngăn cách quá trình nhiệt phân tạo ra sản phẩm không bị cacbon hóa như hắc ín

Công nghệ chế tạo than hoạt tính theo phương pháp hoạt hóa hóa học gồm tẩm tác nhân hoạt hóa vào nguyên liệu sau đó nung nguyên liệt đã tẩm bằng lò nung trong điều kiện không có không khí Độ đậm đặc của dung dịch tẩm, tỷ lệ giữa lượng chất dùng làm tác nhân hoạt hóa đối với nguyên liệu, nhiệt độ nung và thời gian nung cần được xác định cho thích hợp với từng trường hợp một Sau khi

đã tham gia quá trình hoạt hóa tác nhân hoạt hóa lại được tách khỏi sản phẩm và quay vòng tham gia quá trình sản xuất tiếp theo

Trên thực tế người ta có thể thực hiện việc biến tính vật liệu và than hóa vật liệu trong cùng một giai đoạn Vật liệu được ngâm tẩm hóa chất theo tỷ lệ nhất định và đem đi than hóa

Phương pháp nhiệt phân thường tiêu tốn khá nhiều năng lượng cần thực hiện ở 500 – 1000oC và tổn thất từ 5 -15% khối lượng vật liệu Phương pháp chế tạo than bằng phương pháp hóa học tỏ ra có nhiều ưu điểm hơn với quy mô nghiên cứu phòng thí nghiệm

Dựa trên điều kiện phân tích phòng thí nghiệm và với mục đích bước đầu nghiên cứu khảo sát sự hình thành than hoạt tính từ thân cây sắn Đề tài lựa chọn phương pháp “chế tạo than hoạt tính bằng phương pháp hóa học” với tác nhân than hóa là axit H2SO4 98% H2SO4 được ngâm tẩm vào vật liệu với tỷ lệ nhất định Duy trì ở nhiệt độ cao làm phá vỡ cấu trúc hoặc thay đổi bản chất hóa học cenlulose của vật liệu

1.1.5 Cơ sở lý thuyết của hấp phụ

1.1.5.1 Các khái niệm cơ bản

a Sự hấp phụ

Hấp phụ là quá trình tích lũy chất trên bề mặt phân cách các pha (khí – rắn, lỏng – rắn, khí – lỏng, lỏng – lỏng)

Chất hấp phụ là chất mà phần tử ở lớp bề mặt có khả năng hút các phần tử của pha khác nằm tiếp xúc với nó Chất hấp phụ có bề mặt riêng càng lớn thì khả năng hấp phụ càng mạnh

Bề mặt riêng là diện tích bề mặt đơn phân tử tính đối với 1g chất hấp phụ Chất bị hấp phụ là chất bị hút ra khỏi pha thể tích đến tập trung trên bề mặt chất hấp phụ

Quá trình hấp phụ xảy ra do lực tương tác giữa các phần tử chất hấp phụ và chất bị hấp phụ Tùy theo bản chất của lực tương tác mà người ta phân biệt hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học

Hấp phụ vật lý được gây ra bởi lực Vanderwaals (bao gồm ba loại lực: cảm ứng, định hướng, khuếch tán), lực liên kết hidro…đây là những lực yếu, nên liên kết hình thành không bền, dễ bị phá vỡ Vì vậy hấp phụ vật lý có tính thuận nghịch cao

Cấu trúc điện tử của các phần tử các chất tham gia quá trình hấp phụ vật lý ít

bị thay đổi Hấp phụ vật lý không đòi hỏi sự hoạt hóa phân tử do đó xảy ra nhanh

Hấp phụ hóa học gây ra bởi lực liên kết hóa học, trong đó có những lực liên kết mạnh như lực liên kết ion, lực liên kết cộng hóa trị, lực liên kết phối trí…gắn kết những phần tử chất bị hấp phụ với những phần tử của chất hấp phụ thành những hợp chất bề mặt Năng lượng liên kết này lớn (có thể tới hàng trăm kJ/mol), do đó liên kết tạo thành bền khó bị phá vỡ Vì vậy hấp phụ hóa học thường không thuận nghịch và không thể vượt quá một đơn lớp phân tử Trong hấp phụ hóa học, cấu trúc điện tử của các phần tử của các chất tham gia quá trình hấp phụ có sự biến đổi sâu sắc dẫn đến sự hình thành liên kết hóa học Sự hấp phụ hóa học còn đòi hỏi sự hoạt hóa phân tử do đó xảy ra chậm

Trong thực tế, sự phân biệt hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học chỉ là tương

đối vì ranh giới giữa chúng không rõ rệt Một số trường hợp tồn tại đồng thời cả hai hình thức hấp phụ Ở vùng nhiệt độ thấp thường xảy ra hấp phụ vật lý, khi tăng nhiệt độ khả năng hấp phụ vật lý giảm, khả năng hấp phụ hóa học tăng lên

b Giải hấp phụ

Giải hấp phụ là sự ra đi của chất bị hấp phụ khỏi bề mặt chất hấp phụ Quá trình này dựa trên nguyên tắc sử dụng các yếu tố bất lợi đối với quá trình hấp phụ Đây là phương pháp tái sinh vật liệu hấp phụ nên nó mang đặc trưng về hiệu quả kinh tế

Một số phương pháp tái sinh vật liệu hấp phụ:

Phương pháp hóa lý: có thể thực hiện tại chỗ, ngay trên cột hấp phụ nên tiết kiệm được thời gian, công tháo dỡ, vận chuyển, không làm vỡ vụn chất hấp phụ

và có thể thu hồi chất hấp phụ ở trạng thái nguyên vẹn

Phương pháp hóa lý có thể thực hiện theo cách chiết với dung môi, sử dụng phản ứng oxi hóa – khử, áp đặt các điều kiện làm dịch chuyển cân bằng không

có lợi cho quá trình hấp phụ

Phương pháp nhiệt: sử dụng cho các trường hợp chất bị hấp phụ bay hơi hoặc sản phẩm phân hủy nhiệt của chúng có khả năng bay hơi

Phương pháp vi sinh: là phương pháp tái tạo khả năng hấp phụ của vật liệu hấp phụ nhờ sinh vật

c Cân bằng hấp phụ

Hấp phụ vật lý là một quá trình thuận nghịch Khi tốc độ hấp phụ (quá trình thuận) bằng tốc độ giải hấp phụ (quá trình nghịch) thì quá trình hấp phụ đạt trạng thái cân bằng

Với một lượng xác định, lượng chất bị hấp phụ là một hàm của nhiệt độ và

áp suất hoặc nồng độ của chất bị hấp phụ trong pha thể tích

d Hấp phụ trong môi trường nước

Hấp phụ trong môi trường nước là quá trình hấp phụ hỗn hợp vì ngoài phân

tử chất tan còn có phân tử dung môi nước Do đó, quá trình hấp phụ là kết quả của

sự tương tác giữa nước - chất tan - chất hấp phụ Trong thực tiễn, quá trình hấp phụ các chất tan trong nước diễn ra phức tạp, đa dạng kể cả vô cơ và hữu cơ và chúng có bản chất khác nhau Khả năng hấp phụ của chúng phụ thuộc vào tương tác giữa cặp chất bị hấp phụ - chất hấp phụ Thường thì do nồng độ chất tan nhỏ nên khi tiếp xúc với chất hấp phụ, các phân tử nước sẽ chiếm chỗ trên toàn bộ bề mặt chất hấp phụ Các phân tử chất bị hấp phụ chỉ có thể đẩy các phân tử nước để chiếm chỗ khi tương tác giữa chúng với chất hấp phụ đủ mạnh Do đó cơ chế hấp phụ trong môi trường nước là cơ chế hấp phụ chọn lọc

Sự hấp phụ trong môi trường nước chịu ảnh hưởng nhiều bởi pH của môi trường Sự thay đổi pH dẫn đến sự thay đổi về bản chất chất bị hấp phụ Các chất có tính axit yếu, bazơ yếu hay lưỡng tính sẽ bị phân li để tích điện âm, điện dương hay trung hoà trong môi trường có pH khác nhau Sự thay đổi pH cũng làm ảnh hưởng đến các nhóm chức trên bề mặt chất hấp phụ do sự phân li của các nhóm chức

 Chuyển chất bị hấp phụ trong pha lỏng đến bề mặt ngoài của chất hấp phụ: chất hấp phụ trong pha lỏng sẽ được chuyển dần đến bề mặt của các chất hấp phụ nhờ đối lưu Ở bề mặt hạt luôn có lớp màng giới hạn làm cho sự truyền chất và nhiệt bị chậm lại

 Khuếch tán vào các mao quản của hạt: sự chuyển chất bị hấp phụ từ bề mặt ngoài của chất hấp phụ vào bên trong diễn ra phức tạp Với các mao quảnđường kính màng chất lỏng tạo nên trở lực chủ yếu cho giai đoạn lớn hơn quãng đường tự do trung bình của phân tử thì diễn ra khuếch tán phân tử Với các mao

khuếch vật lý và khác nhau đối với các phân tử khác nhau, tạo nên một tập hợp bao gồm các lớp phân tử nằm trên bề mặt, như một lớp hấp phụ Quá trình hấp phụ làm bão hòa dần từng phần không gian hấp phụ, đồng thời làm giảm độ tự do của các phân tử hấp phụ nên thường kèm theo sự tỏa nhiệt

Gọi tốc độ hấp phụ là biến thiên độ hấp phụ theo thời gian Ta có:

Khi tốc độ hấp phụ phụ thuộc bậc nhất vào sự biến thiên nồng độ theo thời gian thì:

Trong đó:

β : hệ số chuyển khối

Ci: nồng độ chất bị hấp phụ trong pha mang tại thời điểm ban đầu

Cf : nồng độ chất bị hấp phụ trong pha mang tại thời điểm t

k : hằng số tốc độ hấp phụ qmax qmax : tải trọng hấp phụ cực đại

q: tải trọng hấp phụ tại thời điểm t

 Mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir

Mô tả quá trình hấp phụ một lớp đơn phân tử trên bề mặt của vật rắn Phương trình Langmuir được thiết lập với giả thiết sau:

Các phân tử được hấp phụ đơn phân lớp phân tử trên bề mặt chất hấp phụ (tiểu phân bị hấp phụ liên kết với bề mặt tại mỗi trung tâm xác định)

Sự hấp phụ chọn lọc (mỗi trung tâm chỉ hấp phụ một tiểu phân)

Giữa các phần tử chất hấp phụ không có tương tác qua lại với nhau

Bề mặt chất hấp phụ đồng nhất về mặt năng lượng, tức sự hấp phụ xảy ra trên bất kỳ chỗ nào thì nhiệt hấp phụ vẫn là giá trị không đổi hay trên bề mặt chất hấp phụ không có trung tâm hoạt động

Phương trình đẳng nhiệt Langmuir:

Trong đó:

q : tải trọng hấp phụ tại thời điểm cân bằng (mg/g)

qmax: tải trọng hấp phụ cực đại (mg/g)

b : hằng số chỉ ái lực của vị trí liên kết trên bề mặt chất hấp phụ

Khi b.Ccb<< 1 thì q= qmax.b.Ccb mô tả vùng hấp phụ tuyến tính Khi b.Ccb>> 1 thì q= qmax mô tả vùng hấp phụ bão hòa

Khi nồng độ chất hấp phụ nằm giữa 2 giới hạn trên thì đường đẳng nhiệt biểu diễn là một đoạn cong

=

Để xác định các hằng số trong quá trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir, ta có thể sử dụng phương pháp đồ thị bằng cách đưa phương trình trên về phương trình đường thẳng:

Xây dựng đồ thị sự phụ thuộc của Cf/q vào Ccb sẽ xác định được hằng số trong phương trình của Langmuir

Hình 1.1 Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir

tg 1/qmax

Hình 1.2 Sự phụ thuộc của Cf/q và Cf

ON= 1/b.qmax

 Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Henry

Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Henry có dạng:

a= K.P Hay q = K.Ccb Trong đó:

A : lượng chất bị hấp phụ (mol/g)

K : hằng số hấp phụ Henry

P : áp suất (mmHg)

Q : dung lượng hấp phụ cân bằng (mg/g) Ccb : nồng độ của chất bị hấp phụ tại thời điểm cân bằng (mg/l)

 Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Frenundrich

Đây là một phương trình thực nghiệm có thể sử dụng để mô tả nhiều hệ hấp phụ hóa học hay hấp phụ vật lý Các giả thiết của phương trình như sau:

Do tương tác đẩy giữa các phân tử, phần tử sau khi bị đẩy bởi phần tử hấp phụ trước, do đó nhiệt hấp phụ giảm khi tăng độ che phủ bề mặt

Do bề mặt không đồng nhất, các phân tử hấp phụ trước chiếm các trung tâm hấp phụ mạnh có nhiệt hấp phụ lớn hơn, về sau chỉ còn các nhiệt trung tâm hấp phụ thấp hơn

Phương trình này được biểu diễn bằng một hàm mũ:

Trong đó:

1.1.5.4 Động học hấp phụ trên than hoạt tính

Các tham số động học hấp phụ rất quan trọng trong nghiên cứu ứng dụng than hoạt tính Quá trình hấp phụ thường xảy ra với tốc độ rất nhanh (nếu là trên bề mặt phẳng hoặc trong hệ mao quản rộng) Song hấp phụ là quá trình khá phức tạp,

bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố: khuếch tán, bản chất cấu trúc xốp, thành phần hóa

học của chất bị hấp phụ Chất hấp phụ than hoạt tính thường có bề mặt riêng lớn, mao quản nhỏ nên các phân tử chất hấp phụ thường bị cản trở bởi sự chuyển chất (khuếch tán) từ pha khí hoặc pha lỏng đến bề mặt than hoạt tính Vì vậy các thông

số động học thực (intrisic adsorptive parameter) rất khó xác định Do đó, hiện nay người ta thường ứng dụng các phương trình động học hình thức để mô tả tốt nhất các số liệu các số liệu thực nghiệm động học hấp phụ nhận được và xác định các hằng số tốc độ biểu kiến

Có nhiều mô hình động học hấp phụ được áp dụng như mô hình Weber - Morris, mô hình Elovich, phương trình Ritchie… nhưng mô hình động học biểu kiến bậc 1 Lagergren và bậc 2 được sử dụng nhiều hơn cả trong nghiên cứu động học hấp phụ trên than hoạt tính

1.1.6 Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ

1.1.6.1 Ảnh hưởng của dung môi

Hấp phụ trong dung dịch là hấp phụ cạnh tranh, nghĩa là khi chất tan bị hấp phụ càng mạnh thì dung môi bị hấp phụ càng yếu Dung môi có sức căng bề mặt càng lớn thì chất tan càng dễ bị hấp phụ Chất tan trong dung môi nước bị hấp phụ tốt hơn so với dung môi hữu cơ

1.1.6.2 Tính chất của chất hấp phụ và chất bị hấp phụ

Thông thường, các chất phân cực dễ hấp phụ lên bề mặt phân cực và các chất không phân cực dễ hấp phụ lên bề mặt không phân cực Ngoài ra, độ xốp của chất hấp phụ cũng ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ Khi giảm kích thước mao quản trong chất hấp phụ xốp thì sự hấp phụ từ dung dịch thường tăng lên Nhưng đến một giới hạn nào đó, khi kích thước mao quản quá nhỏ sẽ cản trở sự đi vào của chất bị hấp phụ

1.1.6.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ

Khi nhiệt độ tăng, sự hấp phụ trong dung dịch giảm Tuy nhiên, đối với những cấu tử tan hạn chế, khi tăng nhiệt độ, độ tan tăng sẽ làm cho nồng độ của nó trong dung dịch tăng lên, do vậy khả năng hấp phụ sẽ tăng lên

1.1.6.4 Ảnh hưởng của pH môi trường

pH ảnh hưởng nhiều đến tính chất bề mặt của chất hấp phụ và chất bị hấp phụ trong dung dịch nên cũng ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ

Ngoài ra còn có các yếu tố khác như: nồng độ của chất tan trong dung dịch,

áp suất đối với chất khí, quá trình hấp phụ cạnh tranh đối với các chất bị hấp ph

1.1.7 Ứng dụng của than hoạt tính

Sự cần thiết của than hoạt tính đối với nhiều ngành nghề, lĩnh vực đã làm cho thị trường than hoạt tính phát triển tích cực Cho đến năm 2018, nhu cầu tiêu thụ than hoạt tính từ than gáo dừa được dự kiến tăng cao từ 10% đến 25% mỗi năm Xét

về kim ngạch xuất khẩu thì thị trường than hoạt tính toàn cầu trong năm 2012 đạt 1.913,2 triệu USD và được dự kiến tăng cao lên 4.180,5 triệu USD vào năm 2019, tỉ

lệ tăng bình quân mỗi năm đạt 14,8% Bắc Mỹ vẫn là thị trường nhập khẩu than hoạt tính lớn nhất trong khi khu vực Châu Á Thái Bình Dương sẽ phát triển nhẹ và bắt kịp Bắc Mỹ vào khoảng năm 2023

Than hoạt tính được ứng dụng trong nhiều ngành nghề khác nhau:

+ Trong y tế: Một ứng dụng đặc biệt của than hoạt tính được dùng trong quá trình trị bệnh khó thở, trong hệ tiêu hóa khử vi khuẩn, rất dễ được hấp phụ và hấp phụ rất nhanh bằng than hoạt tính bởi vì trọng lượng phân tử cao

Ngoài ra than hoạt tính còn được dùng để trị bệnh dịch vị và viêm ruột, dùng làm thuốc giải độc trong những trường hợp ngộ độc từ nấm rơm, thực phẩm, chất hoá học có nguồn gốc từ thực vật, dùng làm thuốc, phospho, phenol… Than hoạt tính dùng để lọc thuốc lá khử nicotine và khí độc khác trong khói thuốc

+ Trong công nghiệp hóa học: Làm chất xúc tác và chất tải cho các chất xúc tác

+ Trong các ngành sản xuất: Than hoạt tính là một thành phần lọc khí (trong đầu lọc thuốc lá, miếng hoạt tính trong khẩu trang, tấm khử mùi trong tủ lạnh và máy điều hòa nhiệt độ

+ Than hoạt tính dùng trong nhà máy nguyên tử: Hệ thống lọc than hoạt tính được dùng trong các nhà máy nguyên tử để hạn chế sự thoát ra những hơi khí phóng

xạ và một số chất khí như: Krupton, xenon thải ra môi trường Mối quan tâm chính trong các phản ứng hạt nhân là methyl iodide và khí trong điều kiện phản ứng không thành Mặt khác, than hoạt tính được dùng để khử helium được dùng như hơi khí bảo vệ trong phản ứng lạnh và điều tiết bằng nước

+ Than hoạt tính được dùng trong công nghiệp nước giải khát: Rượu và rượu mạnh lọc qua than hoạt tính dạng hạt để thu hồi nguyên tố có trong mẩu và dầu Đối với rượu Brandy được lọc qua than hoạt tính thu hồi những hương vị không mong muốn, được loại ra trong suốt quá trình sản xuất và bảo quản Than hoạt tính làm giảm lượng Aldehyde trong quá trình chưng cất thô và làm tăng sự kết tụ Trong sản xuất bia, than hoạt tính làm tăng chất lượng ủ bia, cải tiến màu và tách hương vị làm tăng phênol và màu

1.2 Cây Sắn

1.2.1 Phân loại khoa học

Sắn (phương ngữ miền Bắc) hay khoai mì (phương ngữ miền Nam, sắn ở miền Nam lại là củ đậu) là cây lương thực ăn củ có thể sống lâu năm

Cây sắn được phân loại như sau:

Bộ: ba mảnh vỏ: Tricorceae

Họ: Thầu dầu Euphorbiace

Chi: Manihot

Loài: Manihot Esculenta

Tên khoa học: Manihot esculenta Crantzb

1.2.2 Đặc điểm sinh học

Cũng như hầu hết các loại lương thực khác sắn là cây trồng một năm Thời vụ trồng sắn thay đổi theo từng điều kiện khí hậu và thổ nhưỡng từng vùng

Ở miền Bắc, trồng sắn vào tháng 3 là thuận lợi nhất vì lúc này có mưa xuân

ẩm, trời bắt đầu ẩm, thích hợp cho cây sinh trưởng, hình thành và phát triển củ Vùng Bắc Trung Bộ, tháng 1 thích hợp nhất cho việc trồng sắn Nếu trồng sớm sẽ gặp mưa lớn làm thối hom chết mầm, còn trồng muộn khoai non gặp khô rét

Những nơi có điều kiện chủ động nước ở đồng bằng sông Cửu Long, sắn thường trồng ngay từ đầu năm để kịp thu hoạch trước mùa lũ

Nhìn chung sắn được trồng từ tháng 1 đến tháng 5 Có thể thu hoạch sau khi trồng từ 8 đến 10 tháng Sắn trồng lấy bột thường được thu hoạch sau 10 -12 tháng Các giống sắn trồng ngọt dùng để ăn tươi có thể thu hoạch sau 6- 9 tháng trồng

Rễ củ: là rễ phát triển thành củ, bên ngoài là lớp vỏ xenlulo có tác dụng bảo vệ

củ sắn Lớp vỏ thường dày 0,2-0,3 mm có màu nâu vàng hoặc nâu tối Bên trong là tầng chất bột gồm nhiều tế bào nhu mô chứa tinh bột Ngoài ra có một số tế bào chứa lipit, protid, vitamin và các khoáng chất N, P, K đặc biệt trong tầng chất bột chứa hàm lượng xianua lớn so với các bộ phận khác của cây Quy luật phân bố tinh bột là càng vào trong lõi củ tinh bột càng ít, lượng nước càng cao Trong cùng là phần lõi là những bó mạch như trụ trung tâm (gỗ với những mạch lớn có những tế bào hóa gỗ nhỏ bao quanh)

1.2.3.2 Thân sắn

Sắn thuộc dạng thân gỗ mảnh khảnh, đường kính phụ thuộc vào giống cây và điều kiện trồng cây Chiều cao trung bình là 1,5 m, có khi cao đến 3 -5m nếu được trồng ở điều kiện tốt Thân cây sắn non có màu xanh hoặc màu đỏ tía tùy giống cây, càng già màu sắc thân cũng biến đổi theo thành màu vàng, vàng tro, hay xám, trắng bạc hay xám lục Trên thân sắn có nhiều mắt sắp xếp xen kẽ nhau theo vị trí của lá Khi các lá dưới rụng đi còn lại các vết nên nhìn bề ngoài thân khúc khủi, xù xì Cấu

tạo thân cây chia làm 4 phần: biểu bì ngoài mỏng có màu sắc khác nhau, tầng nhu

mô vỏ tế bào khá lớn (mô mềm của vỏ ) , tầng libe tế bào nhỏ và mỏng hơn ở tầng

tế bào hóa gỗ, tầng tế bào hóa gỗ ( còn gọi là tầng ligin) cứng ở giữa và có lõi thẳng

1.2.3.3 Lá sắn

Lá đơn mọc trên thân theo mẫu từ 1-5 (lá thứ nhất và lá thứ 5 cùng trên một đường thẳng) Phiến lá thường xẻ thùy có 5-9 thùy, nhưng cũng có giống lá nguyên

Hình dạng của thùy lá khá phong phú và là một trong những đặc điểm của giống

Có hình elip, mũi mác, ovan, dài Mặt trên có màu xanh thẫm, mặt dưới xanh nhạt; cuống lá dài (có giống dài tới 30-40cm), màu sắc cuống lá thay đổi: xanh, vàng, đỏ Sắn thường có lá kèm (lá kèm là lá nguyên dài có 1-2 khía) mọc tại vị trí cuống lá Số lượng lá kèm cũng là chỉ tiêu phân biệt giống Phiến lá có biểu bì, mặt trên có tầng Cutin khá rõ, tiếp đó là mô dậu, mô xốp và màng biểu bì ở dưới lá; biểu

bì dưới mịn Mặt dưới lá có nhiều khí khổng, đường kính trung bình của khí khổng

di vật thể hiện củ sắn ở cùng ven biển Peru khoảng 2000 năm trước Công nguyên, những lò nướng bánh khoai mì trong phức hệ Malabo ở phía Bắc Colombia niên đại khoảng 1.200 năm trước Công nguyên, những hạt tinh bột trong phân hóa thạch được phát hiện tại Mexico có tuổi từ năm 900 đến năm 200 trước Công nguyên (Rogers 1963, 1965)

Ở châu Á, Sắn được du nhập vào Ấn Độ khoảng thế kỷ 17 (P.G Rajendran et

al, 1995) và Sri Lanka đầu thế kỷ 18 (W.M.S.M Bandara và M Sikurajapathy, 1992) Sau đó, khoai mì được trồng ở Trung Quốc, Myanma và các nước châu Á khác ở cuối thế kỷ 18, đầu thế kỷ 19 (Fang Baiping 1992 U Thun Than 1992) Cây khoai mì được du nhập vào Việt Nam khoảng giữa thế kỷ 18, (Phạm Văn Biên, Hoàng Kim, 1991) [16]

1.2.4.2 Phân bố

Hiện nay sắn được trồng hầu hết ở các nước nhiệt đới từ 30 độ vĩ Bắc đến 30

độ vĩ Nam, tập trung nhiều ở châu Phi, châu Mỹ, châu Á và châu Úc Bởi tính thích

nghi cao và hữu dụng mà hiện nay sắn được trồng trên 90 quốc gia nhiệt đới và cận nhiệt đới, là nguồn lương thực, thực phẩm của gần 500 triệu người

Ở Việt Nam sắn được trồng ở hầu khắp các tỉnh thành trong đó phổ biến nhất

là Hà Bắc, Phú Thọ, Yên Bái, Lào Cai, Gia Lai - Kon Turn và Đắc Lắc

1.2.5 Sinh thái

Sắn là cây dễ trồng thích nghi với nhiều điều kiện sinh thái khác nhau Tuy nhiên điều kiện tốt để cây sắn sinh trưởng và phát triển là ánh sáng cho đất trung bình, thoát nước tốt, độ pH 4,5- 7,5 Nhiệt độ từ 28 – 32oC, địa hình cao Sắn thích nghi với điều kiện bán khô hạn, sắn cần độ ẩm của đất đầy đủ chủ yếu trong quá trình trồng, sau khi đã nảy mầm có thể chịu được nhiều tháng khô hạn

Chính vì đặc điểm dễ trồng, chịu được hạn hán mà sắn thường được trồng tại các vùng đất đồi, đất thiếu nước

1.2.6 Vai trò của cây sắn

Tại châu Phi, châu Á và Mỹ Latin, hàng triệu người sử dụng sắn như là nguồn lương thực chủ yếu, thức ăn gia súc Đồng thời sắn cũng được cộng đồng quốc tế quan tâm phát triển để làm nhiên liệu sinh học và là giải pháp an toàn lương thực hàng đầu của nhiều nước Châu Phi, cây hàng hóa xuất khẩu quan trọng trên thế giới

và Việt Nam

Sắn dễ trồng, ít vốn đầu tư, dễ chế biến xuất khẩu, đạt lợi nhuận và lợi thế cạnh tranh cao Sản phẩm sắn rất thông dụng để chế biến xăng sinh học (bioethanol), bột ngọt, thực phẩm, bánh kẹo, mì ăn liền, ván ép, hồ vải, si rô, nước giải khát, phụ gia dược phẩm Sắn là cây tinh bột sự quang hợp theo chu trình C4 nên có khối lượng sản phẩm và giá trị năng lượng trên một đơn vị diện tích cao hơn nhiều các loại cây trồng khác

Từ năm 2008 tới nay Việt Nam đã có 6 nhà máy sản xuất ethanol từ sắn với tổng nguyên liệu quy đổi ra sắn lát khô tương đương 1,5 triệu tấn mỗi năm khiến nhu cầu sử dụng sắn nội địa tăng cao và duy trì ổn định khiến giá sắn nội địa cũng duy trì ở mức tốt

1.2.7 Tình hình sản xuất sắn trên thế giới và Việt Nam

1.2.7.1 Tình hình sản xuất sắn trên thế giới

Hiện nay, sắn được trồng tại trên dưới 100 quốc gia trên toàn thế giới với các quy mô canh tác rất khác nhau Sản lượng sắn toàn thế giới trong nhiều năm trở lại đây duy trì tương đối ổn định ở mức sản lượng 230 triệu tấn sắn.Trong đó, Nigeria

là quốc gia sản xuất sắn hàng đầu thế giới với sản lượng hai năm gần đây có xu hướng giảm xuống đạt khoảng 37 triệu tấn Quốc gia có sản lượng sắn lớn thứ hai thế giới là Brazil với sản lượng thường niên trong giai đoạn 2009-2010 vào khoảng

24 triệu tấn sắn củ tươi, Indonesia, Cộng hòa Công gô và Thái Lan là ba quốc gia có sản lượng sắn lớn tiếp theo trên thế giới, với sản lượng hàng năm trong giai đoạn 2009-2011 vào khoảng 22 triệu tấn củ Các nước còn lại trong nhóm 10 quốc gia có sản lượng sắn hàng đầu thế giới bao gồm Angola, Ghana, Việt Nam, Ấn Độ, Mozambic 10 quốc gia sản xuất sắn hàng đầu chiếm 75% tổng sản lượng sắn toàn thế giới Tại Thái Lan, Việt Nam và Indonesia, sắn trở thành một loại cây công nghiệp hàng năm quan trọng và được thu mua để chế biến thành các sản phẩm xuất khẩu

1.2.7.2 Tình hình sản xuất sắn ở Việt Nam

Ở Việt Nam, sắn là cây lương thực quan trọng đứng hàng thứ ba sau lúa và ngô Cây sắn hiện nay đã chuyển đổi vai trò từ cây lương, thực thực phẩm thành cây công nghiệp hàng hóa có lợi thế cạnh tranh cao Sản xuất sắn là nguồn thu nhập quan trọng của các hộ nông dân nghèo do sắn dễ trồng, ít kén đất, ít vốn đầu tư, phù hợp sinh thái và điều kiện kinh tế nông hộ Giai đoạn từ năm 2001-2011, tốc độ tăng trưởng diện tích bình quân hàng năm là 6% và tốc độ tăng trưởng sản lượng bình quân hàng năm đạt 10% Năng suất sắn của Việt Nam hiện nay đứng khoảng thứ 10 trong số các quốc gia năng suất cao Tuy nhiên, năng suất 17,6 tấn/ha chỉ tương đương 50% so với năng suất sắn tại Ấn Độ, thấp hơn năng suất sắn tại Campuchia khoảng 18%, thấp hơn Indonesia 15% và thấp hơn Thái Lan là 9% Như vậy, nếu như diện tích sắn của Việt Nam khó có khả năng gia tăng trong những năm tới do sự cạnh tranh của các loại cây khác cũng như do quy hoạch sử dụng đất thì chúng ta vẫn còn triển vọng tăng trưởng sản lượng nhờ gia tăng năng suất nếu được đầu tư đúng hướng về công tác chọn tạo giống và kỹ thuật canh tác sắn bền vững

1.2.8 Tình hình xử lý phụ phẩm từ cây sắn

Phụ phẩm từ cây sắn gồm có thân lá sau quá trình thu hoạch, vỏ củ và bã củ sau quá trình sản xuất, chế biến củ sắn Trong đó phần bã sắn được sử dụng chủ yếu làm thức ăn chăn nuôi, ủ phân sinh học, tại các cơ sở sản xuất tinh bột sắn nhỏ lẻ hoặc tại những nơi trình độ khoa học kỹ thuật chưa phát triển bột bã sắn chưa được tận dụng mà xả thải thẳng ra môi trường Lá sắn thường được phơi khô đốt bỏ trả lại dinh dưỡng cho đất Thân cây sắn một phần được dùng làm giống cho vụ mùa sau, một phần được phơi khô để đốt bỏ

Phương pháp xử lý thân cây sắn như trên vừa gây ô nhiễm môi trường vừa lãng phí một lượng sinh khối cacbon lớn từ thân cây sắn Trong một vài năm gần đây đã có một số nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ phụ phẩm nông nghiệp như

xơ dừa, trấu, rơm rạ, trong đó có cả thân cây sắn bước đầu đã đạt được một số kết quả đáng mong đợi

Nếu giải pháp tận thu phụ phẩm nông nghiệp mà cụ thể là thân cây sắn để sản xuất sản phẩm mới được ứng dụng rộng rãi sẽ là hướng đi mới đầy tiềm năng cho cây sắn nói riêng và ngành nông nghiệp nói chung

CHƯƠNG II MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Mục tiêu

2.1.1 Mục tiêu chung

- Nghiên cứu đề xuất một loại vật liệu hấp phụ mới, hiệu quả hấp phụ cao, giá thành rẻ Kết quả của đề tài là cơ sở để ứng dụng xử lý một số chất ô nhiễm trong nước thải bằng hấp phụ sử dụng than hoạt tính

2.1.2 Mục tiêu cụ thể

- Tổng hợp than hoạt tính từ thân cây sắn và ứng dụng để xử lý một số chất ô nhiễm trong nước

2.2 Đối tượng nghiên cứu

- Thân cây sắn một loại phụ phẩm nông nghiệp phổ biến đối với các vùng canh tác nông nghiệp tại Việt Nam

- Dung dịch Mn2+, Crom, COD, độ màu, độ đục trong nước thải dệt nhuộm được sử dụng để đánh giá khả năng hấp phụ của than hoạt tính tổng hợp từ thân cây sắn

2.3 Nội dung nghiên cứu

Để thực hiện các mục nêu trên khóa luận tốt nghiệp giải quyết các nội dung như sau:

- Nghiên cứu, bố trí thí nghiệm tổng hợp than hoạt tính từ cây sắn

- Ứng dụng sản phẩm than hoạt tính tổng hợp được trong xử lý môi trường nước

+ Khảo sát khả năng hấp phụ kim loại nặng Mangan (Mn2+), Crom trong môi trường nước

+ Khảo sát khả năng xử lý một số thông số trong nước thải dệt nhuộm như: COD, độ màu, độ đục

- Đề xuất hướng ứng dụng cho sản phẩm than hoạt tính tổng hợp từ thân cây sắn

2.4 Phương pháp nghiên cứu

2.4.1 Phương pháp kế thừa tài liệu

Phương pháp kế thừa tài liệu cung cấp nền tảng lý thuyết, định hướng cho nghiên cứu và mở rộng tầm hiểu biết về lĩnh vực đang nghiên cứu

Trên cơ sở kế thừa một cách có chọn lọc các tài liệu khoa học, các công trình nghiên cứu đã được kiểm chứng, phê duyệt có giá trị khoa học cao, đáng tin cậy và được cập nhật mới nhất Các tài liệu được sử dụng kế thừa trong nội dung khóa luận này bao gồm:

- Các tài liệu, kiến thức có liên quan đến đối tượng nghiên cứu là cấy sắn

- Tài liệu về hấp phụ, vật liệu hấp phụ, than hoạt tính

- Tài liệu về ô nhiễm môi trường nước, phương pháp phân tích, xử lý các chất ô nhiễm trong môi trường nước

- Tài liệu về nước thải dệt nhuộm

- Ngoài ra còn một số tài liệu Phương pháp phân tích phòng thí ngiệm, phương pháp lấy mẫu, bảo quản mẫu phục vụ cho đề tài đang nghiên cứu

2.4.2 Phương pháp lấy mẫu cây Sắn

Thân cây sắn lấy tại xã Tiền An, thị xã Quảng Yên, Tỉnh Quảng Ninh là khu vực bán sơn địa Canh tác sắn theo quy mô nhỏ

Thân sắn được lấy là cây vừa thu hoạch còn tươi, có tính đại diện chiều cao khoảng 1 – 1,5m Đường kính từ 3-5cm Bỏ phần gốc củ và phần ngọn non chỉ lấy phần thân cứng

2.4.3 Phương pháp tổng hợp than hoạt tính

2.4.3.1 Hóa chất, thiết bị và dụng cụ

a Hóa chất cần thiết

Để tổng hợp than hoạt tính từ thân cây sắn và ứng dụng xử lý một số chất ô nhiễm trong nước ta cần dùng các hóa chất, thiết bị và dụng cụ phòng thí nghiệm như sau:

Bảng 2.1: Danh mục hóa chất cần thiết

1 Tủ sấy Sấy và duy trì nhiệt độ cho vật liệu

2 Máy hút chân không Rửa vật liệu

3 Máy đo quang Đo nồng độ mangan và Crom

4 Máy đo độ đục Đo độ đục của nước thải

6 Máy lắc Lắc cho than phân bố đều với dung dịch

8 Máy hiển vi điện tử (SEM) Chụp ảnh bề mặt than