heo_boo_un_in
New Member
Link tải luận văn miễn phí cho ae
LỜI MỞ ĐẦU . . . . 5
Chương 1 - TỔNG QUAN . . . 6
1.1. Than hoạt tính và cấu trúc bề mặt . . . 6
1.1.1 Than hoạt tính . . . 6
1.1.2 Cấu trúc xốp của bề mặt than hoạt tính . . 9
1.1.3 Cấu trúc hóa học của bề mặt . . . 12
1.2 Nhóm Cacbon-oxy trên bề mặt than hoạt tính . . 13
1.2.1 Nghiên cứu nhiệt giải hấp . . . 16
1.2.2 Trung hòa kiềm . . . 18
1.3 Ảnh hưởng của nhóm bề mặt cacbon-oxi lên tính chất hấp phụ . 19
1.3.1 Tính axit bề mặt của cacbon. . . . 20
1.3.2 Tính kị nước . . . 20
1.3.3 Sự hấp phụ hơi phân cực . . . 21
1.3.4 Sự hấp phụ từ các dung dịch . . . 23
1.3.5 Sự hấp phụ ưu tiên. . . . 24
1.4. Tâm hoạt động trên bề mặt than . . . 25
1.5 Biến tính bề mặt than hoạt tính . . . 29
1.5.1 Biến tính tính than hoạt tính bằng N2. . 30
1.5.2 Biến tính bề mặt than bằng halogen . . 31
1.5.3 Biến tính bề mặt than bằng sự lưu huỳnh hóa. . . 31
1.5.4 Biến tính than hoạt tính bằng cách tẩm . . 33
Chương 2 - THỰC NGHIỆM . . . 35
2.1 Đối tượng nghiên cứu. . . 35
2.2 Mục tiêu nghiên cứu. . . 35
2.3 Danh mục thiết bị, hóa chất cần thiết cho nghiên cứu. . . 35
2.4 Phương pháp nghiên cứu . . . 36
2.4.1 Phương pháp biến tính than hoạt tính . . 36
2.4.2. Phương pháp khảo sát các đặc trưng của than biến tính . 37
2.4.3. Phương pháp xác định các ion trong dung dịch . . 40
2.5 Phương pháp tính toán tải trọng hấp phụ của vật liệu . . 43
Chương 3 - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN . . 45
3.1 Oxi hóa than hoạt tính ở nhiệt độ thường . . 45
3.1.1 Khảo sát khả năng hấp phụ amoni của than hoạt tính . . 45
3.1.2 Khảo sát khả năng hấp phụ của than hoạt tính được oxi hóa trong các
khoảng thời gian khác nhau . . . 45
3.1.3 Trung hòa than oxi hóa bằng NaOH . . 47
3.1.4 Khảo sát khả năng hấp phụ của than hoạt tính biến tính với các nồng độ axit
khác nhau . . . . 49
3.2 Khảo sát khả năng hấp phụ amoni của than được biến tính ở nhiệt độ 70độC. . 53
3.3 Khảo sát khả năng hấp phụ của than oxi hóa bằng HNO3ở nhiệt độ 100độC . 55
3.4 Khảo sát khả năng hấp phụ một số kim loại nặng của than biến tính . 58
3.4.1.Khả năng hấp phụ Mangan. . . 58
3.4.2. Khả năng hấp phụ cadimi (Cd2+) . . 60
3.5 Xác định một số đặc trưng của than biến tính . . 61
3.5.1 Xác định diện tích bề mặt riêng của than . . 61
3.5.2 Xác định các nhóm chức có thể có trên bề mặt các loại than . 64
3.5.3 Xác định tổng số tâm axit trên bề mặt than . . 65
3.5.4 Khảo sát pHpzc của các loại than. . . 68
3.5.5 Bước đầu nghiên cứu cơ chế hấp phụ amoni của than biến tính . 69
3.6 Khảo sát khả năng xử lý amoni bằng mô hình động . . 72
3.6.1 Khảo sát khả năng trao đổi của than biến tính với amoni . 72
3.6.2 Khảo sát khả năng tái sinh của vật liệu. . 73
KẾT LUẬN . . . . 75
TÀI LIỆU THAM KHẢO . . . 77
Chương 1 - TỔNG QUAN
1.1. Than hoạt tính và cấu trúc bề mặt của than hoạt tính
1.1.1 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 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 này được sản
xuất bằng cách than hóa hỗn hợp các nguyên liệu có nguồn gốc từ thực vật trong sự có
mặt của hơi nước hay CO2. Than hoạt tính được sử dụng suốt chiến tranh thế giới thứ
nhất trong các mặt nạ phòng độc bảo vệ binh lính khỏi các khí độc nguy hiểm[5].
Than hoạt tính là chất hấp phụ quí và 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.
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 đầ
hay 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. 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.
Than hoạt tính chủ yếu được điều chế bằng cách nhiệt phân nguyên liệu thô
chứa cacbon ở nhiệt độ nhỏ hơn 10000C.
Quá trình điều chế gồm 2 bước: Than hóa ở nhiệt độ dưới 8000C trong môi
trường trơ và sự hoạt hóa sản phẩm của quá trình than hóa ở nhiệt độ khoảng 9500 –
10000C.
Quá trình than hóa là dùng nhiệt để phân hủy nguyên liệu, đưa nó về dạng
cacbon, đồng thời làm bay hơi một số chất hữu cơ nhẹ tạo lỗ xốp ban đầu cho than,
chính lỗ xốp này là đối tượng cho quá trình hoạt hóa than.
Quá trình than hóa có thể xảy ra trong pha rắn, lỏng và khí [13].
Quá trình than hóa pha rắn: Nguyên liệu ban đầu hầu như luôn luôn là hệ phân
tử lớn do sự tổng hợp hay quá trình tự nhiên. Phân hủy nguyên liệu đầu bằng cách
tăng nhiệt độ xử lý, quá trình xảy ra cùng với sự giải phóng khí và chất lỏng có khối
lượng phân tử thấp. Do đó, than thu được là dạng khác của nguyên liệu ban đầu có thể
lớn hơn hay nhỏ hơn hình dạng ban đầu nhưng nó có tỷ trọng thấp hơn. Khi tăng nhiệt
độ xử lý sẽ tạo ra cấu trúc trung gian bền hơn. Trong quá trình than hóa, khi hệ đại
phân tử ban đầu phân hủy, các nguyên tử cacbon còn lại trong mạng đại phân tử di
chuyển khoảng ngắn (có thể < 1nm) trong mạng tới vị trí bền hơn, thậm chí tạo ra
mạng các nguyên tử cacbon(có hydro liên kết với nó). Thành phần của nguyên liệu ban
đầu khác nhau sẽ phân hủy theo những cách riêng, tạo ra các dạng than khác nhau.
Khoảng cách (kích thước nguyên tử) được mở ra bởi sự thoát ra của các nguyên tử
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
LỜI MỞ ĐẦU . . . . 5
Chương 1 - TỔNG QUAN . . . 6
1.1. Than hoạt tính và cấu trúc bề mặt . . . 6
1.1.1 Than hoạt tính . . . 6
1.1.2 Cấu trúc xốp của bề mặt than hoạt tính . . 9
1.1.3 Cấu trúc hóa học của bề mặt . . . 12
1.2 Nhóm Cacbon-oxy trên bề mặt than hoạt tính . . 13
1.2.1 Nghiên cứu nhiệt giải hấp . . . 16
1.2.2 Trung hòa kiềm . . . 18
1.3 Ảnh hưởng của nhóm bề mặt cacbon-oxi lên tính chất hấp phụ . 19
1.3.1 Tính axit bề mặt của cacbon. . . . 20
1.3.2 Tính kị nước . . . 20
1.3.3 Sự hấp phụ hơi phân cực . . . 21
1.3.4 Sự hấp phụ từ các dung dịch . . . 23
1.3.5 Sự hấp phụ ưu tiên. . . . 24
1.4. Tâm hoạt động trên bề mặt than . . . 25
1.5 Biến tính bề mặt than hoạt tính . . . 29
1.5.1 Biến tính tính than hoạt tính bằng N2. . 30
1.5.2 Biến tính bề mặt than bằng halogen . . 31
1.5.3 Biến tính bề mặt than bằng sự lưu huỳnh hóa. . . 31
1.5.4 Biến tính than hoạt tính bằng cách tẩm . . 33
Chương 2 - THỰC NGHIỆM . . . 35
2.1 Đối tượng nghiên cứu. . . 35
2.2 Mục tiêu nghiên cứu. . . 35
2.3 Danh mục thiết bị, hóa chất cần thiết cho nghiên cứu. . . 35
2.4 Phương pháp nghiên cứu . . . 36
2.4.1 Phương pháp biến tính than hoạt tính . . 36
2.4.2. Phương pháp khảo sát các đặc trưng của than biến tính . 37
2.4.3. Phương pháp xác định các ion trong dung dịch . . 40
2.5 Phương pháp tính toán tải trọng hấp phụ của vật liệu . . 43
Chương 3 - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN . . 45
3.1 Oxi hóa than hoạt tính ở nhiệt độ thường . . 45
3.1.1 Khảo sát khả năng hấp phụ amoni của than hoạt tính . . 45
3.1.2 Khảo sát khả năng hấp phụ của than hoạt tính được oxi hóa trong các
khoảng thời gian khác nhau . . . 45
3.1.3 Trung hòa than oxi hóa bằng NaOH . . 47
3.1.4 Khảo sát khả năng hấp phụ của than hoạt tính biến tính với các nồng độ axit
khác nhau . . . . 49
3.2 Khảo sát khả năng hấp phụ amoni của than được biến tính ở nhiệt độ 70độC. . 53
3.3 Khảo sát khả năng hấp phụ của than oxi hóa bằng HNO3ở nhiệt độ 100độC . 55
3.4 Khảo sát khả năng hấp phụ một số kim loại nặng của than biến tính . 58
3.4.1.Khả năng hấp phụ Mangan. . . 58
3.4.2. Khả năng hấp phụ cadimi (Cd2+) . . 60
3.5 Xác định một số đặc trưng của than biến tính . . 61
3.5.1 Xác định diện tích bề mặt riêng của than . . 61
3.5.2 Xác định các nhóm chức có thể có trên bề mặt các loại than . 64
3.5.3 Xác định tổng số tâm axit trên bề mặt than . . 65
3.5.4 Khảo sát pHpzc của các loại than. . . 68
3.5.5 Bước đầu nghiên cứu cơ chế hấp phụ amoni của than biến tính . 69
3.6 Khảo sát khả năng xử lý amoni bằng mô hình động . . 72
3.6.1 Khảo sát khả năng trao đổi của than biến tính với amoni . 72
3.6.2 Khảo sát khả năng tái sinh của vật liệu. . 73
KẾT LUẬN . . . . 75
TÀI LIỆU THAM KHẢO . . . 77
Chương 1 - TỔNG QUAN
1.1. Than hoạt tính và cấu trúc bề mặt của than hoạt tính
1.1.1 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 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 này được sản
xuất bằng cách than hóa hỗn hợp các nguyên liệu có nguồn gốc từ thực vật trong sự có
mặt của hơi nước hay CO2. Than hoạt tính được sử dụng suốt chiến tranh thế giới thứ
nhất trong các mặt nạ phòng độc bảo vệ binh lính khỏi các khí độc nguy hiểm[5].
Than hoạt tính là chất hấp phụ quí và 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.
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 đầ
hay 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. 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.
Than hoạt tính chủ yếu được điều chế bằng cách nhiệt phân nguyên liệu thô
chứa cacbon ở nhiệt độ nhỏ hơn 10000C.
Quá trình điều chế gồm 2 bước: Than hóa ở nhiệt độ dưới 8000C trong môi
trường trơ và sự hoạt hóa sản phẩm của quá trình than hóa ở nhiệt độ khoảng 9500 –
10000C.
Quá trình than hóa là dùng nhiệt để phân hủy nguyên liệu, đưa nó về dạng
cacbon, đồng thời làm bay hơi một số chất hữu cơ nhẹ tạo lỗ xốp ban đầu cho than,
chính lỗ xốp này là đối tượng cho quá trình hoạt hóa than.
Quá trình than hóa có thể xảy ra trong pha rắn, lỏng và khí [13].
Quá trình than hóa pha rắn: Nguyên liệu ban đầu hầu như luôn luôn là hệ phân
tử lớn do sự tổng hợp hay quá trình tự nhiên. Phân hủy nguyên liệu đầu bằng cách
tăng nhiệt độ xử lý, quá trình xảy ra cùng với sự giải phóng khí và chất lỏng có khối
lượng phân tử thấp. Do đó, than thu được là dạng khác của nguyên liệu ban đầu có thể
lớn hơn hay nhỏ hơn hình dạng ban đầu nhưng nó có tỷ trọng thấp hơn. Khi tăng nhiệt
độ xử lý sẽ tạo ra cấu trúc trung gian bền hơn. Trong quá trình than hóa, khi hệ đại
phân tử ban đầu phân hủy, các nguyên tử cacbon còn lại trong mạng đại phân tử di
chuyển khoảng ngắn (có thể < 1nm) trong mạng tới vị trí bền hơn, thậm chí tạo ra
mạng các nguyên tử cacbon(có hydro liên kết với nó). Thành phần của nguyên liệu ban
đầu khác nhau sẽ phân hủy theo những cách riêng, tạo ra các dạng than khác nhau.
Khoảng cách (kích thước nguyên tử) được mở ra bởi sự thoát ra của các nguyên tử
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links