Đăng nhập để tải tài liệu không giới hạn
Tham gia 8.000+ người dùng Thư Viện Luận Án
Đang tải tài liệu...
NGHIÊN CỨU THAN HÓA PHỤ PHẨM NÔNG NGHIỆP (VỎ HẠT CÀ PHÊ, LÕI BẮP) BẰNG PHƯƠNG PHÁP CARBON HÓA THỦY NHIỆT, ỨNG DỤNG LÀM VẬT LIỆU HẤP PHỤ VÀ XÚC TÁC
Hóa vô cơ
Luận án tập trung vào việc nghiên cứu chuyển hóa phụ phẩm nông nghiệp phổ biến tại Việt Nam là vỏ hạt cà phê và lõi bắp thành các vật liệu carbon có giá trị cao. Hiện nay, các phụ phẩm này chủ yếu được sử dụng làm phân bón hữu cơ với giá trị kinh tế thấp. Đề tài đã ứng dụng phương pháp carbon hóa thủy nhiệt (Hydrothermal Carbonization - HTC) ở điều kiện nhiệt độ thấp để điều chế than sinh học (Hydrochar) từ hai nguồn nguyên liệu trên. Các Hydrochar này sau đó được hoạt hóa bề mặt bằng nhiều kỹ thuật khác nhau để tạo thành than sinh học hoạt hóa, phục vụ hai ứng dụng chính: vật liệu hấp phụ thuốc nhuộm xanh methylene (MB) và xúc tác dị thể cho phản ứng thủy phân cellulose từ rơm rạ thành glucose.
Nghiên cứu đã điều chế thành công năm loại vật liệu carbon, trong đó bốn loại được tạo ra bằng phương pháp HTC và một loại bằng phương pháp nhiệt phân truyền thống để so sánh. Các vật liệu này được phân tích đặc trưng hóa lý toàn diện về cấu trúc, tính chất bề mặt và độ từ hóa. Kết quả cho thấy các nhóm chức chứa oxy trên bề mặt than sinh học hoạt hóa, đặc biệt là các nhóm phenolic và carboxylic, đóng vai trò quan trọng trong cả quá trình hấp phụ và hoạt tính xúc tác.
Về ứng dụng hấp phụ, các mẫu Hydrochar hoạt hóa thể hiện khả năng hấp phụ thuốc nhuộm MB hiệu quả, với dung lượng hấp phụ tối đa cao nhất đạt 481,58 mg/g (CCactiv) và 475,43 mg/g (CHactiv). Quá trình hấp phụ tuân theo mô hình đẳng nhiệt Langmuir và động học bậc hai, cho thấy cơ chế hấp phụ hóa học thông qua tương tác tĩnh điện, liên kết hydro và xếp chồng π-π. Các vật liệu này cũng cho thấy khả năng tái sử dụng tốt, ít nhất 5 lần.
Về ứng dụng xúc tác, Hydrochar hoạt hóa thủy nhiệt (CChydro và CHhydro) đạt hiệu suất cao nhất trong phản ứng thủy phân cellulose từ rơm rạ thành glucose, với hiệu suất glucose lần lượt là 65,53% và 63,04%. Các tâm axit yếu trên bề mặt than sinh học hoạt hóa được xác định là các vị trí hoạt động chính, có khả năng chống lại sự ảnh hưởng của muối trong môi trường phản ứng.
Luận án đã đóng góp mới bằng việc lần đầu tiên áp dụng phương pháp HTC cho phụ phẩm nông nghiệp của Việt Nam, cung cấp cơ sở khoa học cho việc tái chế sinh khối ướt ở nhiệt độ thấp thành vật liệu carbon có giá trị cao. Đặc biệt, phương pháp điều chế một giai đoạn kết hợp hoạt hóa và carbon hóa đã được tối ưu, giúp rút ngắn công đoạn và nâng cao hiệu quả.
Tải không giới hạn tất cả tài liệu, không cần chờ. Chỉ từ 199.000đ/tháng.
Xem gói hội viên