Khoá luận tốt nghiệp - Khoa Môi trờng
Mở đầu
Hiện nay ở nớc ta, trong qúa trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nớc, các
ngành sản xuất kinh tế, công nông nghiệp phát triển khá mạnh mẽ. Sự phát triển khá
mạnh mẽ của các ngành sản xuất kinh té đã có nhiều tác động đến môi trờng và dẫn
đến thực trạng môi trờng bị ô nhiễm ngày càng nghiêm trọng. Do vậy, vấn đề bảo vệ
môi trờng cần phải đợc quan tâm nhiều hơn.
Than hoạt tính do có nhiều u điểm: tốc độ hấp phụ cao, khả năng hấp phụ lớn
và có khả năng tái sinh đã đợc sử dụng khá rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau
nh: dân sự, quân sự, công nông nghiệp, y tế, bảo hộ lao động. Trong lĩnh vực môi tr-
ờng than hoạt tính cũng đợc sử dụng khá nhiều để xử lý khí thải, nớc thải và cho
nhiều kết quả tốt.
Hiện nay, ngoài hai dạng sử dụng rất phổ biến là than hoạt tính dạng hạt và
than hoạt tính dạng bột, đã có dạng than hoạt tính thứ ba: than hoạt tính dạng sợi
hay thờng gọi là chất hấp phụ sợi cacbon hoạt tính.
Đến cuối thế kỷ thứ 19, trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu chế
tạo, khảo sát cấu trúc, tính chất và nghiên cứu ứng dụng thực tế chất hấp phụ sơi
cacbon hoạt tính (màng sợi cacbon hoạt tính, vải cacbon hoạt tính)
Ngoài các u điểm nh than hoạt tính dạng hạt, dạng bột, than hoạt tính dạng
sợi còn có một số u điểm vợt trội khác: nhẹ, mềm mại, mức độ cản trở dòng khí đi
qua lớp vật liệu nhỏ. Do đó than hoạt tính dạng sợi từ khi xuất hiện đến nay đã đợc
sử dụng khá rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
ở Việt Nam đã có khá nhiều công trình nghiên cứu điều chế và sản xuất,
nghiên cứu cấu trúc, tính chất của than hoạt tính dạng hạt và dạng bột từ các nguồn
nguyên liệu khác nhau: than mỏ, gáo dừa, bã mía, gỗ, mùn ca
Tuy nhiên nội dung nghiên cứu điều chế chất hấp phụ sợi cacbon hoạt tính
còn rất hạn chế và ít đợc quan tâm.
Do vậy nội dung nghiên cứu là xác lập các điên kiện công nghệ và xây dựng
quy trình điều chế chất hấp phụ sợi cacbon là vấn đề vừa có ý nghĩa khoa học và có
ý nghĩa thực tiễn ở Việt Nam.
Trên cơ sở đó đề tài nghiên cứu của khoá luận đợc xác định là:

dụng của than hoạt tính.[1,7,10]
ở Việt Nam, việc điều chế sản xuất và ứng dụng than hoạt tính đợc quan tâm
nghiên cứu từ những năm 60 của thế kỷ 20. Trong lĩnh vực này, cơ quan nghiên cứu
đầu tiên là Viện Hóa học quân sự với các sản phẩm than hoạt tính đợc điều chế từ
nhiều nguyên liệu khác nhau nh bã mía, mùn ca, than antraxít, gáo dừa,
xenlulô[2,7]. Tiếp đó là các cơ quan khác: Viện Hóa Học Công Nghiệp, Trung tâm
nghiên cứu sản xuất than hoạt tính trờng đại học Bách khoa Hà Nội.[10]
Ban đầu việc nghiên cứu và sản xuất chỉ ở mức độ nhỏ chủ yếu là phục vụ
nhu cầu chuyên ngành riêng. Song cho đến nay, khi nhu cầu về than hoạt tính ngày
càng nhiều thì việc nghiên cứu điều chế và sản xuất than hoạt tính không ngừng phát
triển với những qui mô lớn hơn nhằm đáp ứng đợc những nhu cầu thiết yếu của xã
hội [1]. Cho đến nay, than hoạt tính đã đợc sử dụng trong hầu khắp mọi lĩnh vực:
khoa học, quân sự, sản xuất, đời sống, y tế, xử lý môi trờng,
Hiện nay than hoạt tính đợc sử dụng ở ba dạng: than hoạt tính dạng hạt, than
hoạt tính dạng bột và than hoạt tính dạng sợi. Về chủng loại, có một số loại than
hoạt tính sau: thanlọc hơi, khí; than lọc nớc; than tẩy màu; than trao đổi ion[10];
than làm nền để tẩm xúc tác, phụ gia [4,5,6]
1.1.2.Cấu trúc than hoạt tính.
a.Cấu trúc tinh thể.
Theo các nghiên cứu Rơnghen[8,10,16,17,19] thì than hoạt tính gồm các vi
tinh thể cacbon. Các vi tinh thể này đợc cấu tạo từ các vùng cacbon sáu cạnh sắp xếp
Lê Xuân Tuấn - K44
3
Khoá luận tốt nghiệp - Khoa Môi trờng
tạo thành các lớp mạng. Tuy nhiên, so với cấu trúc mạng lới tinh thể của graphide
thì các vòng cacbon 6 cạnh trong than hoạt tính sắp xếp mất trật tự hơn.
b.Cấu trúc xốp.
Theo Dubinin và các cộng sự [2,7,10,15] , than hoạt tính là các chất hấp phụ
xốp và có diện tích bề mặt trong phát triển khá cao từ 600 900m
2

Than hoạt tính có cấu trúc lỗ phân nhánh. Trong đó, lỗ nhỏ là nhánh của lỗ
trung và lỗ trung là nhánh của lỗ lớn. Lỗ lớn và lỗ trung giữ vai trò là các động mạch
vận chuyển chất trong quá trình hấp phụ. Ngoài ra, chúng cũng là nền để tẩm các
chất phụ gia lên than hoạt tính [10].
c. Cấu trúc bề mặt.
Theo các nghiên cứu cấu trúc Rơnghen [2,10,19], kết hợp với các kết quả
phân tích nguyên tố than hoạt tính đã khử cho thấy trong than hoạt tính chứa ôxi. Sự
có mặt của ôxi trong than hoạt tính đợc xác định là do ôxi liên kết hóa học với các
nguyên tố cacbon của than hoạt tính tạo ra các phức chất ôxi-cacbon trên than hoạt
tính. Các phức chất ôxi-cacbon đợc gọi là các hợp chất bề mặt.
Theo các nghiên cứu bề mặt than hoạt tính [2,10], khi hấp phụ hóa học ôxi ở
nhiệt độ thờng, trên bề mặt than hoạt tính tạo thành các ôxít bề mặt mang tính chất
bazơ. Do sự hydrat hóa sẽ tao thành các nhóm hyđrôxít bề mặt OH. Các ôxít bề
Lê Xuân Tuấn - K44
4
Khoá luận tốt nghiệp - Khoa Môi trờng
mặt có tính axít đợc tạo thành do sự hấp phụ hóa học ôxi trên than hoạt tính ở nhiệt
độ cao hơn(300-450C). Khi hydrat hóa sẽ tạo thành các nhóm cacbonyl bề mặt-
COOH.
Các ôxít bề mặt mang tính axít tạo cho bề mặt than hoạt tính có tính a nớc
biểu hiện ở độ hấp phụ hơi nớc cao ngay ở P/Ps nhỏ.
Các nghiên cứu với sự ôxi hóa than hoạt tính cho thấy: khi mức độ ôxi hóa
tăng, hàm lợng các nhóm OH, - COOH đều tăng, tính axít của bề mặt than hoạt
tính tăng theo mức dộ ôxi hóa. Mặt khác, trên bề mặt than hoạt tính còn chứa các
nhóm chức kiểu phenol. Lăcton, quinon,
Các nghiên cứu về nhiệt hấp phụ [2,10] chỉ ra rằng: trên than hoạt tính, khi
độ hấp phụ nhỏ, nhiệt hấp phụ lớn, khi độ hấp phụ tăng, nhiệt hấp phụ giảm dần và
không đổi. Điều đó chứng tỏ bề mặt than hoạt tính là không đồng nhất về mặt năng
lợng.kết quả này có thể đợc giải thích là do than hoạt tính có chứa các lỗ xốp có
kích thớc khác nhau và trên than hoạt tính còn chứa các tâm hấp phụ nhóm chc bề

hC
Caha
h
mm
)1(1
)1(

+=

(1.3)
(h - áp suất hơi tơng đối P/Ps)
Dạng đờng thẳng của phơng trình BET chỉ đúng trong khoảng giá trị
0.05<P/Ps<0.35 và thờng đợc dùng tính bề mặt riêng của chất hấp phụ[7,10,11].
Theo thuyết này thì nhờ các trung tâm hấp phụ và lực liên kết giữa các phân
tử chất bị hấp phụ với nhau mà số lớp hấp phụ có thể là vô hạn, song trong thực tế,
bề mặt chất hấp phụ không đồng nhất về mặt năng lợng. Đó là những hạn chế của
thuyết BET[7,10,].
b.Thuyết ngng tụ mao quản Thomson Kelvil.
ở P/P
s
tơng đối cao, sự hấp phụ xảy ra theo cơ chế ngng tụ mao quản trong
các lỗ trung, lỗ hấp phụ trên thành lỗ dày lên, chạm vào nhau và khép kín lại thành
một mặt khum lõm của chất lỏng bị hấp phụ.
Để mô tả sự ngng tụ mao quản va bay hơi mao quản từ lỗ trung chất hấp phụ,
ngời ta thờng dùng là phơng trình Kelvil:
p =
]

cos 2
exp[

P
P
.1C1
p
p
1
P
P
.Ca
a
(
)
TR
q
C
.
.exp


=
(1.1)
(1.2)
Khoá luận tốt nghiệp - Khoa Môi trờng
Ps- áp suất hơi bão hòa của chất bị hấp phụ
r- bán kính mao quản.
- sức căng bề mặt
- góc thấm ớt giữa chất bị hấp phụ và chất hấp phụ.
Dấu ( -) chứng tỏ áp suất hơi bão hòa của chất lỏng trên bề mặt lõm luôn nhỏ
hơn áp suất hơi bão hòa của chất lỏng trên bề mặt phẳng. Nh vậy, r càng bé thì sự
giảm áp suất hơi càng lớn. Do đó, trong những mao quản chật hẹp, sự ngng tụ sẽ xẩy

- Than hóa
Lê Xuân Tuấn - K44
7
Khoá luận tốt nghiệp - Khoa Môi trờng
- Hoạt hóa
- KCS và bao gói.
* Nguyên liệu đầu:
Nguyên liệu dùng điều chế than hoạt tính khá phong phú, đó là hầu hết các
loại thực vật, các hợp chất hữu cơ và các loại than mỏ. Nói chung các nguyên liệu
khi đốt cháy tạo ra cacbon có thể dùng làm nguyên liệu để điều chế than hoạt tính.
Những hợp chất hữu cơ dùng để điều chế than hoạt tính thờng là các chất phế thải
của công nghiệp pôlyme, giấy, dầu khí, gỗ, [4,5] những chất thờng làm ô nhiễm
môi trờng.
Có thể phân loại các nguyên liệu dùng điều chế than hoạt tính nh sau[2,7,10]
- Nguyên liệu có nguồn gốc động vật: xơng, da, lông,
- Nguyên liệu có nguồn gốc thực vật: các loại cây, hạt các loại quả, gáo dừa,
mùn ca,
- Nguyên liệu có nguồn gốc mỏ: than non, than bùn, than antraxít, than nâu.
- Nguyên liệu có nguồn gốc từ hợp chất hữu cơ: hợp chất pôlyme lignin, sản
phẩm dầu mỏ,
* Xử lý nguyên liệu:
Có thể thấy nguyên liệu dùng để điều chế than hoạt tính rất đa
dạng, mỗi loại có một cách xử lý khác nhau nhng để điều chế than hoạt tính ép viên,
việc xử lý nguyên liệu tuân theo bớc sau [ 2]:
- Làm sạch: nhằm loại bỏ các chất vô cơ. Các tạp chất này làm cho độ tro của
sản phẩm tăng lên và làm giảm khả năng hấp phụ.
* Nghiền, sàng, trộn, ép tạo hạt.
- Nghiền, sàng nguyên liệu: nhằm thu đợc bột nguyên liệu có độ mịn nhất
định phù hợp cho việc thực hiện bớc ép tạo hạt.
- Trộn: bột nguyên liệu đợc trộn với chất kết dính theo tỷ lệ nhất định bằng

ra giữa các tác nhân hoạt hóa với cacbon nên vai trò của tác nhân hoạt hoá là rất
quan trọng chính vì vậy mà tuỳ thuộc vào tác nhân hoạt hóa, ngời ta chia thành 2 ph-
ơng pháp hoạt hóa chính: phơng pháp hóa học và phơng pháp vật lý(sẽ đợc trình bày
cụ thể ở phần dới).
* KCS và bao gói.
KCS và bao gói là những bớc không trực tiếp ảnh hởng đến quá trình điều
chế và chất lợng than hoạt tính, tuy nhiên chúng có ảnh hởng gián tiếp quan trọng
đến sản phẩm than hoạt tính. Đây là quá trình định hớng ứng đụng và bảo quản sản
phẩm.
1.2.2. Các phơng pháp hoạt hóa.
Kể từ khi than hoạt tính đợc phát hiện cho tới nay, đã có nhiều công trình
nghiên cứu phơng pháp điều chế cũng nh khả năng ứng dụng của nó. Do vậy, để có
đợc sản phẩm than hoạt tính có thể sử dụng nhiều phơng pháp hoạt hóa khác nhau.
Tuy nhiên các phơng pháp khác nhau đó đều thuộc 2 phơng pháp chính sau đây:
a-Phơng pháp hóa học
Phơng pháp hóa học là phơng pháp đầu tiên đợc sử dụng để điều chế than
hoạt tính. Bản chất của nó là sử dụng các chất hoạt hoá là các hóa chất nh muối, axít
vô cơ để bào mòn bề mặt và mạng lới tinh thể cacbon [2]. Để đa các chất hoạt hóa
vào than, ta dùng 2 phơng pháp:
+ Trộn bột than với chất hoạt hóa rồi ép hạt sau đó gia nhiệt.
+ Ngâm bột than vào dung dịch bão hoà của các chất tren sau đó lọc bỏ dung
dịch, làm khô và nhiệt phân. Dùng nớc rửa sạch các chất, sấy lại. Quá trình nhiệt
phân của phơng pháp hóa học thờng đợc tiến hành ở nhiệt độ 600-800C, nó tạo
điều kiện cho các tác nhân hoạt hóa bào mòn mạng lới tinh thể cacbon. Sau khi nhiệt
phân thờng phải thu hồi các chất vô cơ còn thừa trong quá trình hoạt hóa. Vì vậy,
Lê Xuân Tuấn - K44
9
Khoá luận tốt nghiệp - Khoa Môi trờng
nhợc điểm của phơng pháp hóa học là gây ăn mòn thiết bị, tính kinh tế thấp, ngày
nay ít đợc sử dụng[2].

O CO

+ H
2
CO + C(O) CO
2
+ C
2 sản phẩm khí sinh ra là CO và H
2
ức chế phản ứng hoạt hóa. 2 chất này hấp
phụ lên bề mặt than che lấp các trung tâm hoạt động. Ngợc lại, CO
2
là chất xúc tác
cho phản ứng[2].
Ngoài ra, còn một phản ứng phụ xảy ra đồng thời mà bề mặt than làm xúc
tác:
C + H
2
O CO
2
+ H
2
+ 10Kcal/mol
+ Hoạt hóa bằng khí CO
2
:
ở nhiệt độ cao CO
2
có tính ôxi hóa, nó ôxi hóa C ở nhiệt độ t(C) > 750C.
C

dùng tẩy màu và trao đổi iôn[1,7].
Quá trình hoạt hóa có thể biểu diễn bằng phơng trình:
C
n
+ O
2
CO + C
n-1
+ Q (phản ứng thiếu ôxi)
C
n
+ O
2
CO
2
+ C
n-1
+ Q (phản ứng d ôxi)
Ngoài ra nhiệt độ hoạt hóa cũng ảnh hởng đến cơ chế phản ứng:
C
n
+ O
2
2CO + C
n-1
(t = 800-900C)
C
n
+ O
2

Ca, Fe, Al, và một số hợp chất chứa ni tơ, phốt pho[17,18,19]. Việc tẩm hoá chất
lên sợi có tác dụng làm giảm nhiệt độ than hoá, tăng tốc độ quá trình than hoá và
hoạt hoá cũng nh tạo sản phẩm có chất lợng tốt hơn khi so với sợi ban đầu không
tẩm. Quá trình than hoá thờng đợc thực hiện ở nhiệt độ 230
0
C - 350
0
C trong môi tr-
ờng khí trơ, CO
2
hoặc không khí. Hoạt hoá thờng thực hiện ở t
0
= 700 - 900
0
C với
tác nhân hoạt hoá là H
2
O, khí CO
2
hoặc hỗn hợp của chúng.
Nh phần trên đã nói, vấn đề nghiên cứu điều chế chất hấp phụ sợi cac bon ở
Việt Nam còn ít đợc quan tâm. Vì vậy việc nghiên cứu xác lập các điều kiện công
nghệ của quy trình điều chế chất hấp phụ sợi cac bon là cần thiết .
Trên cơ sở đó phạm vi nghiên cứu của khoá luận này sẽ là: nghiên cứu ảnh h-
ởng của một số yếu tố hoạt hoá trong quá trình điều chế và xác lập quy trình điều
chế chất hấp phụ sợi các bon.
1.3 Tính chất và lĩnh vực ứng dụng.
Than hoạt tính có khả năng tẩy mà, làm trong, hấp phụ khí, trao đổi iôn và
làm nền xúc tác.
Từ tính chất đó mà hiện nay than hoạt tính đợc ứng dụng trong nhiều lĩnh vực

2.2.3.Phơng pháp xác định tổng thể tích lỗ.
Tổng thể tích lỗ V của than đợc tính theo công thức
)/(
11
3
gcm
d
V


=
(1.5) [2,4]
Trong đó: là tỉ trọng biểu kiến.
d là tỉ trọng thực
Tổng thể tích lỗ đặc trng cho độ xốp của than hoạt tính
2.2.4. Phơng pháp xác định các thông số cấu trúc xốp và khả năng hấp phụ
vật lý với hơi nớc, với hơi C
6
H
6
trên thiết bị đo hấp phụ bề mặt và cân hấp phụ
Mc-Bell.
Khả năng hấp phụ của than hoạt tính đợc xác định theo phơng pháp
Rubinstein trên cân hấp phụ Mc-Bell với lò xo thạch anh ( hình 1) [2,7,10,17]
Độ hấp phụ- giải hấp phụ của than hoạt tính ở các giá trị áp suất hơi tơng dối
tơng ứng đợc xác định thông qua độ co dãn của lò xo thạch anh có treo giỏ mẫu. Độ
co dãn của lò xo đợc xác định bằng thiết bị quang học có độ chính xác 0.01mm.
Lê Xuân Tuấn - K44
13
nitơ

+ Thể tích lỗ nhỏ: V
n
= a
o
.V (cm
3
/g) (1.6)
+ Thê tích lỗ trung: V
t
= (a
s
a
o
)V (cm
3
/g) (1.7)
+ Thể tích lỗ lớn: V
l
= V (V
n
V
t
) (cm
3
/g)\ (1.8)
Trong đó: a
o
- độ hấp phụ ứng với điểm bắt đầu vòng trễ
a
s

- diện tích của một phân tử chất bị hấp phụ (với C
6
H
6
trên than hoạt tính thì W
o
= 40.10
-20
m
2
/ phân tử.
Lê Xuân Tuấn - K44
14
Khoá luận tốt nghiệp - Khoa Môi trờng
Chơng 3
Kết quả và thảo luận
3.1. Khảo sát quá trình than hoá
Khảo sát quá trình than hoá có các bớc sau:
- Nguyên liệu đầu vào
- Loại tạp chất
- Xử lý nguyên liệu
- Than hoá
* Nguyên liệu đầu vào:
Nguyên liệu dùng để chế tạo sợi cacbon nh: than đá, dầu mỏ, nhựa phenol,
lignhin, vật liệu trên cơ sở xellulo, sợi poly acrynotril, polyvinyl clorua,
Thông số kỹ thuật sợi hydrat xellulo:
- Bán kính sợi 120D/30F
- Độ bền dai khi khô tối thiểu 1,42Cn/dTEX
- Độ bền dai khi ẩm tối thiểu 0,62Cn/dTEX
- Độ dãn khi khô %: 15,5% - 26%

2
HPO
4
). Với thời gian 20 phút ở nhiệt độ t
0
C = 65
0

Bảng 1:
STT
Khối lợng
mẫu sau
sấy khô
Khối lợng
mẫu sau tẩm,
sấy
% khối lợng
mẫu tăng sau
tẩm, sấy
Khối lợng
mẫu sau
than hoá
% hao hụt
khối lợng sau
than hoá
1 17,690 20,550 13,92 10,580 40,20
Lê Xuân Tuấn - K44
15
Khoá luận tốt nghiệp - Khoa Môi trờng
2 17,104 19,594 12,71 9,480 44,57

hoá.
Trong quá trình điều chế than hoạt tính, hoạt hoá là quá trình quan trọng
nhất, nó ảnh hởng và quyết định chủ yếu đến chất lợng than hoạt tính thu đợc. Trong
quá trình này, có rất nhiều yếu tố hoạt hoá trực tiếp ảnh hởng đến mẫu nghiên cứu
do đó trong phạm vi nghiên cứu khoá luận có xác định ảnh hởng của một số yếu tố
đến chất lợng mẫu nghiên cứu thu đợc. Sau đây là kết quả thu đợc từ quá trình thực
hiện và một số kết luận đợc rút ra dựa trên những kết quả này.
3.2.1. ảnh hởng của nhiệt độ hoạt hoá
Mẫu sau khi than hoá đợc hoạt hoá trong lò quay nằm ngang SRJK - 5 - 9S.
Tác nhân hoạt hoá hơi nớc: 2,65ml/ phút, thời gian hoạt hoá là 60 phút. Các mẫu
nghiên cứu 1,2,3,4,5 đợc hoạt hoá ở các nhiệt độ khác nhau: 700
0
C, 750
0
C, 800
0
C,
840
0
C, 880
0
C.
Kết quả thực nghiệm đánh giá hoạt hoá đến chất lợng mẫu nghiên cứu đợc
trình bày trong bảng 2
Bảng 2:
STT Nhiệt độ hoạt hoá Độ thiêu đốt V
b
V
t
V

80
100
700
750
800
840
880
Nhiệt độ hoạt hóa(độ C)
Độ
thi
êu
đố
t
(%
)
Kết quả hình 4, bảng cho thấy ảnh hởng của nhiệt độ hoạt hoá tới chất lợng
mẫu nghiên cứu thực nghiệm rất rõ: hoạt hoá ở các nhiệt độ khác nhau thì mẫu
nghiên cứu thu đợc có chất lợng khác nhau. Điều này có thể đợc giải thích nh sau:
Phản ứng xảy ra giữa cac bon và hơi nớc ở nhiệt độ t
0
C 700
0
C đợc trình bày
ở [1.2.2]. Khi nhiệt độ càng cao phản ứng xảy ra càng mãnh liệt do đó nếu cứ nâng
nhiệt độ lên thì trong một thời gian ngắn mẫu nghiên cứu sẽ bị đốt hoàn toàn
[13,14]. Nh vậy đối với mỗi loại nguyên liệu thì quá trình hoạt hoá chỉ đợc thực hiện
trong khoảng nhiệt độ nhất định. Tuy nhiên để thu đợc mẫu nghiên cứu mong muốn
cần tìm một nhiệt độ tối u.
- Khi hoạt hoá ở nhiệt độ càng cao lợng vật chất trong mẫu nghiên cứu bị đốt
cháy (độ thiêu đốt). Càng nhiều làm tăng độ xốp của mẫu nghiên cứu. Độ xốp của

6
H
6
của mẫu nghiên cứu
Kết quả hình 5 cho thấy khi tăng nhiệt độ hoạt hoá càng cao khả năng hấp
thụ C
6
H
6
của mẫu nghiên cứu càng tăng. Nh vậy hoạt hoá ở các nhiệt độ khác nhau
thì sự phát triển hệ thống lỗ xốp trong mẫu nghiên cứu cũng khác nhau; Điều này
ảnh hởng đến các thông số kỹ thuật của mẫu nghiên cứu. Từ kết quả thực nghiệm
cho thấy mẫu nghiên cứu đợc hoạt hoá trong điều kiện nhiệt độ t
0
C = 840
0
C có chất
lợng tốt và ổn định hơn ở điều kiện nhiệt độ khác, điều này thể hiện qua các thông
số kỹ thuật đặc biệt là khả năng hấp thụ C
6
H
6
của mẫu nghiên cứu đã khảo sát.
Kết quả này này đợc giải thích nh sau:
Nếu hoạt hoá ở nhiệt độ 700
0
C - 800
0
C phản ứng xảy ra giữa cac bon với hơi
nớc không mãnh liệt bằng phản ứng ở nhiệt độ t

= 840
0
C hoạt hoá ở nhiệt độ này mẫu nghiên cứu thu đợc có độ hấp phụ
cao, các thông số kỹ thuật khác ổn định hơn so với mẫu nghiên cứu đợc hoạt hoá ở
nhiệt độ khác.
Lê Xuân Tuấn - K44
18
Khoá luận tốt nghiệp - Khoa Môi trờng
3.2.2. ảnh hởng của thời gian hoạt hoá đến chất lợng mẫu nghiên cứu.
- Mẫu sau than hoá đợc hoạt hoá trong lò SRJK - 5 - 9S (Trung Quốc) ở t
0
C
= 840
0
C, lu lợng hơi nớc v = 2,65ml/phút.
Mẫu nghiên cứu 1, 2, 3, 4, 5. Khảo sát ảnh hởng của thời gian hoạt hoá đến
chất lợng mẫu nghiên cứu do đó các mẫu nghiên cứu khác nhau thu đợc thực hiện
trong các khoản thời gian khác nhau: 30, 45, 60, 75, 90 phút. Kết quả của quá trình
đánh giá ảnh hởng của thời gian hoạt hoá đến chất lợng đợc trình bày trong bảng3.
Bảng 3:
STT
Thời gian hoạt hoá
(phút)
Độ thiêu đốt
(%)
V
b

(cm
3

60
75
90
Thời gian hoạt hóa (phút)
Độ
thi
êu
đố
t(
%)
Từ kết quả bảng 3 cho thấy khi tăng thời gian hoạt hoá thì độ thiêu đốt, thể
tích lỗ bé và lỗ trung tăng. Nh vậy ảnh hởng của thời gian hoạt hoá đến các thông số
này là rất rõ:
Lê Xuân Tuấn - K44
19
Khoá luận tốt nghiệp - Khoa Môi trờng
Hình7. ảnh h ởng của thời gian hoạt hóa đến chất
l ợng
mẫu nghiên cứu
0
2
4
6
8
10
30.00
45.00
60.00
75.00
90.00

từ bên ngoài vào trong sợi thuận lợi hơn do đó số lợng nguyên tử cac bon đợc khí
hoá tăng lên rất nhiều và chính lúc này thể tích lỗ bé cực đại và độ hấp phụ là cao
nhất.
Nếu tiếp tục tăng thời gian thì lỗ trung và lỗ lớn đợc hình thành và phát triển,
cộng với những lỗ nhỏ bị phá vỡ nên tổng thể tích lỗ tăng, độ hấp phụ giảm. Nh vậy
khảo sát sự thay đổi thể tích lỗ bé của mẫu nghiên cứu theo sự thay đổi thời gian
hoạt hoá có thể xác định đợc thời gian hoạt hoá thích hợp. Kết quả thực hiện cho
Lê Xuân Tuấn - K44
20
Khoá luận tốt nghiệp - Khoa Môi trờng
thấy khi thay đổi thời gian hoạt hoá ở 60phút thì thể tích lỗ bé phát triển cực đại. Do
đó thời gian hoạt hoá mẫu nghiên cứu thích hợp là 60 phút.
3.2.3. ảnh hởng của lu lợng hơi nớc.
Mẫu sau than hoá đợc hoạt hoá trong lò SRJK - 5 - 9S (Trung Quốc) ở nhiệt
độ t
0
C = 840
0
C. Với thời gian 60 phút, tác nhân hoạt hoá là hơi nớc. Với mẫu nghiên
cứu 1, 2, 3, 4. Khảo sát ảnh hởng của lu lợng hơi nớc đến chất lợng mẫu nghiên cứu.
Nên các mẫu khác nhau đợc thực hiện ở điều kiện lu lợng hơi nớc khác nhau: v =
1,15; 1,50; 2,65; 3,50 ml/phút.
Kết quả thực nghiệm đánh giá ảnh hởng của lu lợng hơi nớc đến chất lợng
mẫu nghiên cứu đợc trình bày trong bảng 4.
Lê Xuân Tuấn - K44
21
Khoá luận tốt nghiệp - Khoa Môi trờng
Bảng 4: ảnh hởng của lợng tác nhân hoạt hoá đến chất lợng mẫu nghiên
cứu
STT

hoạt hóa đến chất l ợng mẫu nghiên cứu.
0
50
100
1.15
1.50
2.65
3.50
L ợng tác nhân hoạt hóa (ml/phút)
Độ
thiêu
đốt
(%)
Từ kết quả bảng 4 cho thấy: lu lợng hơi nớc trong quá trình hoạt hoá có ảnh
hởng rất rõ đến chất lợng mẫu nghiên cứu khi thay đổi lu lợng hơi nớc từ v = 1,15 -
3,50 ml/phút thì độ thiêu đốt, thể tích lỗ bé và lỗ trung tăng.
Hình9. ảnh h ởng của l ợng tác nhân hoạt hóa đến
chất l ợng mẫu nghiên cứu.
0
2
4
6
8
10
1.15
1.50
2.65
3.50
L ợng tác nhân hoạt
hóa(ml/phút)

tăng các phản ứng càng xảy ra mãnh liệt đặc biệt với lu lợng hơi nớc v =
3,50ml/phút phản ứng xảy ra mãnh liệt thì độ thiêu đốt tăng làm cho thể tích lỗ xốp
tăng. Mặt khác, độ bền cơ học giảm do hơi nớc tơng tác nên bề mặt ngoài mẫu
nghiên cứu quá mạnh gây cho bề mặt mẫu nghiên cứu nứt, nẻ.
Độ hấp phụ của mẫu nghiên cứu luồn là thông số rất đợc quan tâm khi đánh
giá chất lợng mẫu nghiên cứu. Kết quả thực nghiệm trên hình 9 cho thấy ảnh hởng
của lu lợng hơi nớc đến khả năng hấp phụ C
6
H
6
của mẫu nghiên cứu thực nghiệm rất
rõ điều này có thể giải thích nh sau:
Khi nồng độ hơi nớc trong lọ tăng làm tốc độ phản ứng xảy ra giữa hơi nớc
và cac bon của mẫu nghiên cứu tăng lợng khí thoát ra nhiều. Quá trình này làm phát
triển thể tích lỗ xốp trong mẫu nghiên cứu đặc biệt là thể tích lỗ nhỏ. Do đó, độ hấp
phụ tăng khi tăng lu lợng hơi nớc từ 1,15 - 30,50 ml/phút và mẫu nghiên cứu hoạt
hoá với lu lợng hơi nớc v =3,50 có độ hấp phụ C
6
H
6
cao nhất. Tuy nhiên kết quả
bảng 4 cho thấy độ bền thấp, độ thiêu đốt cao so với mẫu khác. Điều này không đạt
yêu cầu về chất lợng. Còn hoạt hoá với lu lợng hơi nớc v = 1,15 - 1,50 ml/phút
không đủ hơi nớc cần thiết để các phản ứng xảy ra mãnh liệt. Vì vậy chất lợng mẫu
nghiên cứu thu đợc có chất lợng kém biểu hiện ở độ hấp phụ nhỏ, độ thiêu đốt thấp.
Do vậy, kết hợp quá trình thực nghiệm với những kết quả thu đợc cho thấy trong quá
trình hoạt hoá mẫu nghiên cứu sử dụng chế độ hoạt hoá có lu lợng hơi nớc v =2,65
ml/phút là thích hợp nhất.
3.2.4 Xây dựng quy trình điều chế chất hấp phụ sợi cacbon.
Thông qua quá trình thực nghiệm kết hợp với những kết quả thu đợc từ

0
C, t = 3h
t
0
= 230
0
C, t = 4h, v
nitơ
= 2,5l/phút
t
0
= 840
0
C, t = 1h, v
hơin ớc
= 2,65 ml/ph
Khoá luận tốt nghiệp - Khoa Môi trờng
3.3. Đánh giá chất lợng mẫu chế thử
3.3.1. Xây dựng đờng cong thực nghiệm hấp phụ - giải hấp phụ đẳng
nhiệt C
6
H
6
áp dụng công thức tính độ hấp phụ kết hợp với những kết quả thực nghiệm từ
phơng pháp cần hấp phụ Rubinstein ta xác định sự phụ thuộc của độ hấp phụ đẳng
nhiệt C
6
H
6
của mẫu chế thử với các giá trị áp suất tơng đối P/Ps tơng ứng.

mẫu chế thử với C
6
H
6
P/Po
a(mmol/g) hơi nớc a(mmol/g) hơi Benzen
Hấp phụ Giải hấp phụ Hấp phụ
Giải hấp
phụ
0,01 0,29 0,29 3,54
0,03 0,45 0,49 5,05
0,05 0,59 0,62 5,51
0,1 1,13 1,14 5,89
0,175 1,63 1,67 6,23 6,23
0,2 1,85 1,89 6,27 6,35
0,3 3,12 3,24 6,44 6,54
0,4 4,36 5,33 6,54 6,63
0,5 6,23 6,76 6,64 6,71
0,6 17,88 23,85 6,83 6,89
0,7 23,89 25,45 6,89 6,96
0,8 25,97 26,23 6,98 7,05
0,9 26,59 26,63 7,09 7,12
0,95 26,60 26,94 7,17 7,19
0,99 27,21 27,21 7,23 7,23
Thể tích lỗ nhỏ Vn = a
o
. v = 6,23. 0,089 = 0,5545 cm
3
/g
Thể tích lỗ trung Vtr = (a

trong các lỗ nhỏ theo cơ chế lấp đầy thể tích. Nhờ sự xen phủ trờng lực hấp phụ của
các thành lỗ đối diện mà thế hấp phụ trong lỗ nhỏ đợc tăng cờng.
Lê Xuân Tuấn - K44
25
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
5.5
6
6.5
7
7.5
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
P/Po
a(mmol/g)
hấp phụ Giải hấp phụ