Luận án Nghiên cứu sự hấp phụ của than hoạt tính dạng siêu mịn

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU SỰ HẤP PHỤ CỦA THAN HOẠT TÍNH DẠNG SIÊU MỊN

Ngành:

Hoá lý thuyết và Hoá lý

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án này tập trung nghiên cứu sự hấp phụ của than hoạt tính (THT) dạng siêu mịn, một vật liệu có kích thước hạt từ 20-50µm, và THT siêu mịn (dưới 20µm), được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như y học, công nghiệp hóa mỹ phẩm, xử lý nước và quân sự. Mặc dù THT dạng bột mịn đã được sử dụng để hấp phụ hóa chất, nhưng các nghiên cứu hệ thống về ảnh hưởng của kích thước hạt THT đến khả năng và tốc độ hấp phụ các chất hữu cơ, cũng như đặc điểm quá trình hấp phụ trên THT siêu mịn còn hạn chế.

Nghiên cứu đã thực hiện một cách hệ thống các vấn đề liên quan đến chế tạo THT siêu mịn bằng phương pháp nghiền cơ học (nghiền bi), cho thấy phương pháp này không làm ảnh hưởng đến cấu trúc lỗ xốp của các loại than Trà Bắc, Trung Quốc và than tre, đồng thời phù hợp với công nghệ chế tạo ở quy mô phòng thí nghiệm và có tiềm năng áp dụng trong sản xuất công nghiệp. Các phương pháp nghiên cứu chính bao gồm tán xạ laser, SEM để xác định phân bố kích thước hạt; hấp phụ N₂ (BET), hấp phụ benzen để xác định cấu trúc vi mao quản; và UV-VIS, HPLC để phân tích định lượng và xây dựng các đường đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich, Langmuir, cùng động học hấp phụ bậc 1, bậc 2.

Kết quả nghiên cứu cho thấy quá trình hấp phụ phụ thuộc vào bản chất và kích thước hạt của than, với hiệu suất và tốc độ hấp phụ tăng khi THT càng mịn. Đặc biệt, quá trình hấp phụ các phân tử lớn chủ yếu xảy ra ở bề mặt ngoài của than hoạt tính. Các phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich và động học hấp phụ giả bậc hai được thiết lập và cho thấy sự phù hợp với dữ liệu thực nghiệm đối với các chất hữu cơ như Methylthionine chloride (MB), Trinitrorezocin (TNR) và Trinitrotoluen (TNT) trong môi trường nước. Luận án cũng đánh giá bước đầu các đặc tính kinh tế kỹ thuật của THT siêu mịn trong xử lý nước thải nhiễm TNT, cho thấy việc giảm kích thước hạt giúp giảm lượng than hoạt tính cần thiết để xử lý nước.

Mục lục chi tiết:

• Phần mở đầu
• Chương 1 - Tổng quan (35 trang)
  • 1.1. Những khái niệm chung về than hoạt tính
    • 1.1.1. Sơ lược về than hoạt tính
    • 1.1.2. Cấu trúc của than hoạt tính
    • 1.1.3. Sản xuất than hoạt tính và than hoạt tính siêu mịn
      • 1.1.3.1. Các nguyên liệu chính dùng để sản xuất THT
      • 1.1.3.2. Các phương pháp điều chế THT và THT siêu mịn
      • 1.1.3.3. Các dạng than hoạt tính và THT siêu mịn trên thị trường
  • 1.2. Tính chất hấp phụ của than hoạt tính
    • 1.2.1. Nhiệt động học hấp phụ
      • 1.2.1.1. Một số khái niệm về hấp phụ
      • 1.2.1.2. Đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir
      • 1.2.1.3. Đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich
      • 1.2.1.4. Đẳng nhiệt hấp phụ BET
      • 1.2.1.5. Đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich biến tính - mô hình hấp phụ bề mặt nguyên tử hạt (mô hình hấp phụ “vỏ hạt”)
    • 1.2.2. Động học hấp phụ trên THT và THT siêu mịn
  • 1.3. Hiện trạng nghiên cứu ứng dụng THT siêu mịn trong thực tế
    • 1.3.1. Ứng dụng trong quân sự
    • 1.3.2. Ứng dụng trong y học
    • 1.2.3. Ứng dụng trong công nghiệp hóa mỹ phẩm
    • 1.2.4. Ứng dụng trong xử lý môi trường và các lĩnh vực khác
• Chương 2 - Đối tượng và phương pháp nghiên cứu (16 trang)
  • 2.1. Đối tượng nghiên cứu
  • 2.2. Nguyên liệu, hoá chất và thiết bị nghiên cứu
    • 2.2.1 Nguyên liệu
    • 2.2.2. Các hóa chất dùng trong nghiên cứu
    • 2.2.3. Thiết bị, công nghệ dùng trong phân tích đo đạc
  • 2.3. Phương pháp nghiên cứu
    • 2.3.1. Phương pháp tạo kích thước hạt than
    • 2.3.2. Phương pháp xác định phân bố kích thước và cấu trúc bề mặt
    • 2.3.3. Phương pháp xác định tỷ trọng than hoạt tính
    • 2.3.4. Phương pháp hấp phụ đẳng nhiệt nitơ ở nhiệt độ 77k
    • 2.3.5. Phương pháp hấp phụ benzen
    • 2.3.6. Phương pháp phân tích, xác định hàm lượng các chất hữu cơ
      • 2.3.6.1. Phương pháp phân tích định lượng
      • 2.3.6.2. Phương pháp xây dựng đường đẳng nhiệt hấp phụ
      • 2.3.6.3. Phương pháp xây dựng đường động học hấp phụ
      • 2.3.6.4. Các phương pháp xử lý số liệu
• Chương 3 - Kết quả và thảo luận (78 trang)
  • 3.1. Đặc điểm phân bố kích thước hạt của các mẫu than hoạt tính siêu mịn được chế tạo bằng phương pháp nghiền bi
    • 3.1.1 Đặc điểm phân bố kth than siêu mịn chế tạo từ THT Trà Bắc
    • 3.1.2 Đặc điểm phân bố kích thước hạt than siêu mịn từ chế tạo than hoạt tính AG Trung Quốc
    • 3.1.3. Đặc điểm phân bố kích thước hạt từ than hoạt tính tre
  • 3.2. Xác định tính chất, cấu trúc mao quản của các mẫu THT sau nghiền
    • 3.2.1. Đánh giá cấu trúc mao quản thông qua hấp phụ nitơ
      • 3.2.1.1. Khảo sát sự hấp phụ nitơ trên các mẫu THT Trà Bắc
      • 3.2.1.2. Khảo sát sự hấp phụ nitơ trên các mẫu THT Trung Quốc
      • 3.2.1.3. Khảo sát sự hấp phụ nitơ trên các mẫu THT Tre
    • 3.2.2. Khảo sát khả năng hấp phụ hơi benzen của các loại THT
      • 3.2.2.1. Khảo sát khả năng hấp phụ benzen trên THT Trà Bắc
      • 3.2.2.2. Khảo sát khả năng hấp phụ benzen trên THT Trung Quốc
      • 3.2.2.3. Khảo sát khả năng hấp phụ benzen trên THT Tre
  • 3.3. Nghiên cứu quá trình hấp phụ đẳng nhiệt và động học hấp phụ của THT có kích thước siêu mịn trong môi trường nước
    • 3.3.1. Đặc điểm quá trình hấp phụ MB lên các mẫu THT siêu mịn
      • 3.3.1.1. Đắng nhiệt hấp phụ MB đối với các loại THT có kích thước siêu mịn
      • 3.3.1.2. Nghiên cứu động học hấp phụ của MB trên các mẫu THT siêu mịn
    • 3.3.2. Đặc điểm quá trình hấp phụ TNR lên than hoạt tính
      • 3.3.2.1. Đắng nhiệt hấp phụ TNR trên các mẫu THT SM
      • 3.3.2.2. Động học hấp phụ với TNR trên THT siêu mịn
    • 3.3.3. Đặc điểm quá trình hấp phụ TNT trên các mẫu than hoạt tính siêu mịn trong môi trường nước
  • 3.4. Khả năng áp dụng THT siêu mịn cho công nghệ xử lý nước thải nhiễm TNT và các hóa chất độc hại
    • 3.4.1. Thiết lập mô hình tính toán xử lý nước thải nhiễm TNT theo mẻ
    • 3.4.2. Cơ sở đề cương áp dụng THT siêu mịn cho xử lý nước thải nhiễm TNT theo mẻ
• Kết luận
• Danh mục các công trình khoa học đã công bố
• Tài liệu tham khảo