NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO THAN HOẠT TÍNH TỪ PHỤ PHẨM NÔNG NGHIỆP VÀ ỨNG DỤNG LÀM CHẤT HẤP PHỤ

1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN
KHOA HÓA
------- ------
NGHIÊNNGHIÊN CỨUCỨU CHẾCHẾ TẠOTẠO THANTHAN HOẠTHOẠT TÍNHTÍNH
TỪTỪ PHỤPHỤ PHẨMPHẨM NÔNGNÔNG NGHIỆPNGHIỆP
VÀVÀ ỨNGỨNG DỤNGDỤNG LÀMLÀM CHẤTCHẤT HẤPHẤP PHỤPHỤ
ĐỀ TÀI
Giáo viên hướng dẫn : TS. Nguyễn Thị Diệu Cẩm
Sinh viên thực hiện:
Nguyễn Thanh Hà Lớp: Sư phạm hóa K37
Trần Văn Huy CNKT HH K37A
Thân Cường Vương CNKT HH K37A
Thái Thị Ngọc Xuyến CNKT HH K37A
Nguyễn Thị Hoài Khiêm CNKT HH K37A

2. Mở đầu - Tổng quan lí thuyết
Thực nghiệm
Kết quả và thảo luận

3. MỞ ĐẦU –
TỔNG QUAN LÍ THUYẾT

4. MỤCMỤC TIÊUTIÊU

5. ĐỊNH HĐỊNH HƯỚNGƯỚNG NGHIÊNNGHIÊN CCỨUỨU
THAN HO T
TÍNH T PH
PH M NÔNG
X LÝ CH T
TH I ĐI KÈM
T O S N
PH M
PH M NÔNG
NGHI P
GIÁ
THÀNH
TH P
NG
D NG
Đ I TRÀ
Việc sử dụng than hoạt tính để hấp phụ các
chất hữu cơ trong nước cấp sinh hoạt vùng
nông thôn và nước nuôi tôm thương phẩm.

6. TỔNG QUANTỔNG QUAN
Thành phần hóa học:
Cacbon: 80 ÷ 99.5%
Than hoạt tính:
Cacbon: 80 ÷ 99.5%
Hydro: 0.3 ÷ 1.3%
Oxy: 0.5 ÷ 1.5%
Nitơ: 0.1 ÷ 0.7%
Lưu huỳnh: 0.1 ÷ 0.7%

7. CấuCấu trúctrúc maomao quảnquản::
Micro pore có kích
thước bé hơn 2 nm, thể
tích mao quản 0,15-0,7
cm3/gcm /g
Meso pore có kích
thước từ 2-50 nm, thể
tích mao quản 0,1-0,2
cm3/g
Macro pore có kích
thước từ 50 nm trở lên,
thể tích mao quản 0,2-
0,4 cm3/g

8. TổngTổng quanquan vềvề trấutrấu::
Α-xenlulozơ 35-40
Lignin 25-30
Hemi – xenlulozơ 20-30
Nitơ và chất vô cơ khác 10
Bảng 1.2: Thành phần hợp chất hữu
cơ trong trấu
Bảng 1.4: Các thành phần oxit có trong
tro trấu
Thành phần oxit Tỉ lệ theo khối lượng (%)
SiO2 80-90
Al2O3 1-2.5
K2O 0.2
CaO 1-2
Na2O 0.2-0.5

9. Than hoạt tính
Nguyên liệu ban đầu
Than hoạt tính

10. Quy trình điều chế than hoạt tính từ trấu bằng tác nhân hoạt
hóa Na2CO3 :
ThựcThực nghiệmnghiệm

11. Hệ nung yếm khí chế tạo than hoạt tính từ vỏ trấu

12. Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến
chất lượng than hoạt tính từ nguyên liệu
trấu
• Ảnh hưởng của nhiệt độ hoạt hóa
• Ảnh hưởng của tỉ lệ chất hoạt hóa
• Ảnh hưởng của thời gian hoạt hóa• Ảnh hưởng của thời gian hoạt hóa
• Ảnh hưởng hàm lượng chất hoạt hóa
• Ảnh hưởng của thời gian nhiệt phân
• Ảnh hưởng của nhiệt độ nhiệt phân

13. Các phương pháp đặc
trưng
Phương pháp đẳng nhiệt hấp phụ,
giải hấp phụ
Phương pháp nhiễu xạ tia X
(XRD)
Phương pháp hiển vi điện tử quét
( SEM)
Phương pháp phổ hồng ngoại (
IR)
Phương pháp phân tích nhiệt (
TG- DTA)TG- DTA)
Phổ quang điện tử tia X (XPS)
Thông số đặc
trưng
Xác định chỉ số
iot
Độ ẩm

14. Kqtl
Ảnh hưởng của nhiệt độ tẩm vỏ trấu bằng Na2CO3
Thông s
V t li u
AC3 AC8
Đ m (%) 3,75 3,12Đ m (%) 3,75 3,12
Ch s iot (mg/g) 188,31 315,43
Di n tích SI (m2/g) 160,10 278,91
Hình 3.1. Ảnh hưởng nhiệt độ hoạt hóa đến
khả năng hấp phụ của than hoạt tính
Bảng 3.2. Các thông số đặc trưng của than
hoạt tính với nhiệt độ tẩm khác nhau

15. Ảnh hưởng tỉ lệ chất hoạt
hóa đến khả năng hấp phụ
than hoạt tính
Ảnh hưởng thời gian ngâm
hoạt hóa
Hình 3.2. Ảnh hưởng tỉ lệ chất hoạt hóa
đến khả năng hấp phụ than hoạt tính
Hình 3.3. Ảnh hưởng thời gian ngâm hoạt hóa
đến khả năng hấp phụ than hoạt tính

16. Ảnh hưởng của hàm lượng chất hoạt hóa
Thông
s
V t li u
AC
AC821
-5
AC821
-10
AC821
-20
AC821
-30
Đ m
(%)
3,22 1,39 3,12 1,92 3,18
Ch sCh s
iot
(mg/g)
187,67 207,60 315,43 326,77 361,25
Di n
tích SI
(m2/g)
159,5 178,13 278,91 289,51 321,72
Hình 3.4. Ảnh hưởng của hàm lượng chất
hoạt hóa khả năng hấp phụ của than hoạt tính
Bảng 3.6. Các thông số đặc trưng của than
hoạt tính với nồng độ chất hoạt hóa khác
nhau

17. Ảnh hưởng của thời gian nhiệt phân
Thông
s
V t li u
AC821
-16
AC821
-19
AC821
-12
AC821
-15
Đ m
(%)
5,30 4,40 3,10 4,70
Ch sCh s
iot
(mg/g)
233,70 241,42 315,43 326,77
Di n
tích SI
(m2/g)
202,52 209,74 278,91 289,51
Hình 3.5. Ảnh hưởng của thời gian nhiệt
phân đến khả năng hấp phụ của than hoạt
tính
Bảng 3.8. Các thông số đặc trưng của than
hoạt tính thời gian nhiệt phân khác nhau

18. Ảnh hưởng của nhiệt độ nhiệt phân
Thông
s
V t li u
AC821
-125
AC821
-126
AC821
-127
AC821
-128
Đ m
(%)
4,73 3,12 4,89 3,44
Ch s
Hình 3.6. Ảnh hưởng của nhiệt độ nhiệt
phân đến khả năng hấp phụ của than hoạt
tính
Ch s
iot
(mg/g)
289,62 315,43 429,84 482,88
Di n
tích SI
(m2/g)
254,79 278,91 385,80 435,4
Bảng 3.10. Các thông số đặc trưng của than
hoạt tính với nhiệt độ nhiệt phân khác nhau

19. HÌNH ẢNH SẢN PHẨM THAN HOẠT TÍNH ĐIỀU
CHẾ ĐƯỢC

20. Đường đẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ N2 đối với vật liệu AC
(hình a) và AC821-128 (hình b)
a b
Đường phân bố mao quản của vật liệu AC (hình a) và AC821-128
(hình b)
a b

21. PhổPhổ IRIR củacủa vậtvật liệuliệu ACAC vàvà ACAC882121--112288

22. 1.00E+04
2.00E+04
3.00E+04
Counts/s
C1s Scan
5 Scans, 1 m 6.9 s, 400µm
CAE 50.0, 0.10 eV
C-CorC-H
carbide
carbonate
1.00E+04
2.00E+04
3.00E+04
4.00E+04
Counts/s
O1s Scan
5 Scans, 1 m 10.4 s, 400µm
CAE 50.0, 0.10 eV
SiO2
MetalCO3
Phổ XPS của vật liệu AC (hình a, b) và AC821-128
(hình c, d)
aa bb
0.00E+00
280285290295
Binding Energy (eV)
0.00E+00
530535540545
Binding Energy (eV)
0.00E+00
1.00E+04
2.00E+04
3.00E+04
280285290295
Counts/s
Binding Energy (eV)
C1s Scan
5 Scans, 1 m 6.9 s, 400µm
CAE 50.0, 0.10 eV
C-CorC-H
carbide
carbonate
0.00E+00
1.00E+04
2.00E+04
3.00E+04
530535540545
Counts/s
Binding Energy (eV)
O1s Scan
5 Scans, 1 m 10.4 s, 400µm
CAE 50.0, 0.10 eV
Metaloxide
SiO2
MetalCO3
NaKL2(Element)
cc dd

23. Furnace temperature /°C0 100 200 300 400 500 600 700
TG/%
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
50
60
70
dTG/% /min
-15
-12
-9
-6
-3
Mass variation: -4.05 %
Mass variation: -76.14 %
Peak :86.43 °C
Peak :304.26 °C
Figure:
27/02/2017 Mass (mg): 14.95
Crucible:PT 100 µl Atmosphere:AirExperiment: Cam M1
Procedure: (Zone 2)Labsys TG
Giản đồ DTG-TGA của mẫu trấu không hoạt hóa
Furnace temperature /°C0 100 200 300 400 500 600 700
TG/%
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
50
60
70
dTG/% /min
-15
-12
-9
-6
-3
Mass variation: -4.37 %
Mass variation: -79.07 %
Peak :88.47 °C
Peak :300.43 °C
Figure:
27/02/2017 Mass (mg): 16.32
Crucible:PT 100 µl Atmosphere:AirExperiment: Cam M2
Procedure: (Zone 2)Labsys TG
Giản đồ DTG-TGA của mẫu trấu hoạt hóa

24. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc ∆pHi
và pHi của vật liệu AC821-128
Ảnh hưởng pH hấp phụ xanh
metylen của AC821-128
Ảnh hưởng thời gian
đến khả năng hấp phụ
xanh metylen của vật
liệu AC821-128

25. 0.5
0.6
0.7
y = 0.03166x + 0.0997
R² = 0.9976
Đường đẳng nhiệt hấp phụ
Langmuir của vật liệu
AC821-128
3.15
3.20
3.25
3.30
y = 0.2627x + 2.5438
R² = 0.9525
Đường đẳng nhiệt hấp phụ
Freundlich của vật liệu
AC821-128
4 6 8 10 12 14 16 18 20
0.2
0.3
0.4
0.5
Ce/qe
Ce
1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0
2.95
3.00
3.05
3.10
3.15
lnqe
ln Ce

26. KẾT LUẬN
Chế tạo thành công than hoạt tính theo quy trình sản xuất một giai
đoạn bằng tác nhân hoạt hóa Na2CO3.
Điều kiện tối ưu để điều chế than hoạt tính từ trấu với chất hoạt
hóa Na2CO3: Tiến hành hoạt hóa ở 80 oC, với tỉ lệ Na2CO3
(mL)/trấu (g) là 2:1, thời gian ngâm 1 giờ, nồng độ tác nhân hoạt
hóa Na2CO3 10%, thời gian và nhiệt độ nhiệt phân lần lượt là 2
giờ và 800 oC.
2 3
giờ và 800 oC.
Than có khả năng hấp phụ cao, đặc biệt đối với các hợp chất hữu
cơ, và quá trình hấp phụ trên than phù hợp với mô hình hấp phụ
Langmuir.
Than hoạt tính điều chế từ phụ phẩm nông nghiệp (trấu) mở ra
triển vọng giải quyết vấn nạn ô nhiễm ở nông thôn, ứng dụng than
hoạt tính được chế tạo từ nguồn nguyên liệu sẵn có, giá rẻ ở địa
phương trong lĩnh vực xử lý nước.