Đồ Án Tốt Nghiệp

1

Công Nghệ Hóa Học Dầu Và Khí

MỤC LỤC

SVTH: Lê Quang Hải - Nguyễn Hữu Huy
Tuấn

GVHD: TS. Nguyễn Đình Minh


Đồ Án Tốt Nghiệp

2

Công Nghệ Hóa Học Dầu Và Khí

LỜI CẢM ƠN
Đồ án tốt nghiệp là những gì đúc kết lại của một quá trình học tập, nghiên
cứu và tự tìm hiểu của sinh viên dưới sự hướng dẫn của quý Thầy cô. Đối với sinh
viên nói chung và với sinh viên Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng nói riêng,
sau 5 năm có cơ hội được học tập và nghiên cứu dưới một trong những mái trường
kỹ thuật hàng đầu Việt Nam, những gì chúng tôi được trang bị không chỉ là kiến
thức chuyên môn vững vàng mà còn là những kỹ năng cần thiết, những kinh nghiệm
quý giá mà thầy cô đã tận tâm truyền đạt, đó chính là những hành trang quan trọng
cho mỗi sinh viên trong cuộc sống và công việc sau này.
Lời đầu tiên, cho phép chúng tôi được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến những
Thầy Cô giáo tại trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng nói chung và quý Thầy cô

DANH MỤC HÌNH

Hình 3.1: Hình SEM mẫu than hoạt tính được xử lý bằng nước.
Hình 3.2: Hình SEM của mẫu than hoạt tính được xử lý bằng nước với độ
phóng đại 2.300 lần
Hình 3.3: Hình SEM của mẫu than hoạt tính đã được xử lý bằng Axit H2SO4
Hình 3.4: Hình SEM của mẫu NiO/C* đã được xử lý bằng nước
Hình 3.5: Hình SEM của mẫu NiO/C* đã được xử lý bằng Axit H2SO4
Hình 3.6: Hình SEM của mẫu CNFs/C* được xử lý bằng nước
Hình 3.7: Hình SEM CNFs/C* được xử lý bằng nước thể hiện vùng trống
CNFs trên bề mặt vật liệu.
Hình 3.8: Ảnh SEM CNFs/C* của mẫu đã được xử lý bằng axit HNO3
Hình 3.9: Ảnh SEM của mẫu CNFs/C* đã được xử lý bằng axit H2SO4
Hình 3.10: Ảnh SEM của mẫu CNFs/C* đã được xử lý bằng Axit H2SO4
Hình 3.11: Ảnh SEM của mẫu CNFs/C* đã được xử lý bằng axit H2SO4
Hình 3.12: Đồ thị log qe, log Ce của các mẫu than hoạt tính
Hình 3.13: Đồ thị log qe, log Ce của các mẫu CNFs/C*
Hình 3.14: Đồ thị log qe, log Ce của các mẫu CNFs/C* và mẫu than hoạt tính
Hình 3.15: Đồ thị so sánh khả năng hấp phụ của CNFs/C* và C* tương ứng.

SVTH: Lê Quang Hải - Nguyễn Hữu Huy
Tuấn

GVHD: TS. Nguyễn Đình Minh


Đồ Án Tốt Nghiệp

4


CNFs/C*/HNO3

5

Công Nghệ Hóa Học Dầu Và Khí

: Carbon Nanofibers
: Chemical Vapor Deposition
: Contact Angle
: Sliding Angle
: Scanning Tunneling Microscope
: Atomic Force Microscope
: Single-Walled Carbon Nanofibers
: Multi-Walled Carbon Nanofibers
: Brunauer-Emmett-Teller
: Barret, Joyner & Halenda
: Ultraviolet-Visible
: Scanning Electron Microscope
: X-ray Diffraction
: Mẫu than hoạt tính thu được khi than hóa gáo dừa đã được xử
lý với nước
: Mẫu than hoạt tính thu được khi than hóa gáo dừa đã được xử
lý với axit sunfuric
: Mẫu than hoạt tính thu được khi than hóa gáo dừa đã được xử
lý với axit nitric
: Mẫu CNFs thu được trên than hoạt tính được than hóa từ gáo
dừa đã được xử lý bằng nước
: Mẫu CNFs thu được trên than hoạt tính được than hóa từ gáo
dừa đã được xử lý bằng axit Sunfuric
: Mẫu CNFs thu được trên than hoạt tính được than hóa từ gáo

đã tẩm xúc tác Ni. Việc tổng hợp CNFs được thực hiện trong hệ thống lò ống, có hệ
thống cung cấp khí và hệ thống gia nhiệt ổn định. Nguyên liệu bao gồm gáo dừa,
khí dầu mỏ hóa lỏng (LPG-Liquefied Petroleum Gas), khí Hydro, NiNO3.6H2O,
đây là những nguyên liệu rẻ tiền, dễ kiếm. Sau khi tổng hợp thành công CNFs,
chúng tôi sẽ đánh giá khả năng hấp phụ nước nhiễm dầu của vật liệu thu được và
định hướng các phát triển tiếp theo của đề tài.
Đề tài nghiên cứu của chúng tôi được trình bày qua ba phần bao gồm :
• Phần 1: Tổng quan
• Phần 2: Thực nghiệm
• Phần 3: Kết quả và thảo luận

SVTH: Lê Quang Hải - Nguyễn Hữu Huy
Tuấn

GVHD: TS. Nguyễn Đình Minh


Đồ Án Tốt Nghiệp

7

Công Nghệ Hóa Học Dầu Và Khí

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1

Giới thiệu về vật liệu CNF

Sợi nano carbon (CNFs) được các nhà khoa học tìm ra lần đầu tiên vào năm
1991 và được đưa vào sản xuất thành công lần đầu tiên vào năm 2000[1]. Sợi nano

chọn lọc, đây là vật liệu có tính kỵ nước và ưa dầu. Chính tính chất tuyệt vời này
SVTH: Lê Quang Hải - Nguyễn Hữu Huy
Tuấn

GVHD: TS. Nguyễn Đình Minh


Đồ Án Tốt Nghiệp

8

Công Nghệ Hóa Học Dầu Và Khí

mà nó đã và đang được nghiên cứu để tạo ra một loại vật liệu có khả năng xử lý
hiện tượng tràn dầu cũng như nước thải bị nhiễm dầu.
1.2

Các tính chất đặc trưng của sợi nano carbon (CNFs)

1.2.1 Tính chất cơ
Sợi nano carbon cấu tạo chỉ toàn các nguyên tử cacbon dạng sợi nên chúng rất
nhẹ. Bên cạnh đó liên kết giữa các nguyên tử carbon là liên kết cộng hóa trị nên tạo
ra một cấu trúc tinh thể hoàn hảo vừa nhẹ vừa bền. Theo một số so sánh từ nghiên
cứu, David Burton[4] đã chỉ ra rằngsợi nano carbon nhẹ hơn thép 6 lần và bền hơn
thép gấp trăm lần (trên cùng một đơn vị chiều dài và thể tích). Theo một số tài liệu
mới công bố, sợi carbon có độ cứng Young là 1,8 TPa, trong khi thép là 230 GPa.
Điều này được hình dung bằng một sợi dây cáp có tiết diện 1 có thể chịu được lực
căng 6322 kg. Khối lượng riêng của sợi nano carbon rất thấp với khoảng 1,3-1,4 , là
vật liệu có sức bền riêng lớn nhất hiện nay với giá trị lên tới 48.000 kN.m/kg so với
độ bền của của thép chất lượng cao là 154 kN.m/kg.


Công Nghệ Hóa Học Dầu Và Khí

sẽ quan sát thấy góc tiếp xúc bề mặt lớn. Tính thấm ướt là một đặc tính quan trọng
của bề mặt rắn. Góc tiếp xúc (contact angle CA) và góc trượt (sliding angle SA) là
hai đại lượng quan trọng để đánh giá khả năng thấm ướt. Màng kỵ nước là các
màng có CA >, màng siêu kỵ nước có CA >[8]. Với góc tiếp xúc lớn hơn thì đó là
vật liệu siêu kỵ nước.

Hình 1.1: Mô phỏng góc tiếp xúc (a) và hình ảnh giọt nước trên bề mặt của vật
liệu siêu kỵ nước (b)
Vật liệu nano carbon được cấu thành từ các phân tử không phân cực nên bản
chất của chúng đã có tính kỵ nước và ưa dầu. Hơn nữa, diện tích bề mặt riêng lớn
(khoảng 180-200 ), độ xốp cao, khối lượng riêng nhỏ làm cho chúng nổi cực tốt và
thấm hút được một lượng lớn dầu. Chính tính chất điển hình này của sợi nano
carbon là tiền đề cho đề tài nghiên cứu của chúng tôi.
1.3

Một số ứng dụng của CNFs

1.3.1 Các ứng dụng về năng lượng
Sử dụng CNFs trong pin litium có thể tăng dung lượng pin lên 10 lần[7]. Pin
có sự ổn định rất tốt theo thời gian, sau hơn 1000 lần sạc và xả pin thử nghiệm,
không có sự thay đổi của vật liệu. Điều này hứa hẹn khả năng ứng dụng của CNFs
trên xe hơi, các thiết bị điện tử cầm tay. Ngày nay, các nhà khoa học đã chế tạo
được điện cực dương từ CNFs đa tường và cực âm làm từ litium titanium oxide.
Do CNFs có cấu trúc dạng trụ rỗng và đường kính cỡ nano nên vật liệu có khả
năng trữ chất lỏng hoặc khí trong lõi thông qua hiệu ứng mao dẫn. Hấp thụ này
được gọi là hấp thụ vật lý. CNFs cũng có thể trữ hydrogen theo cách hóa học (hấp
thụ nguyên tử hydrogen). Vì vậy CNF có thể được sử dụng cho việc trữ Hydro, làm

Các sợi CNFs gắn trên đầu tip có thể được biến tính bằng cách gắn các nhóm
chức năng (-COOH) để tăng các tương tác hóa, sinh. Các tip này có thể được sử
dụng như các đầu dò phân tử, ứng dụng trong các lĩnh vực như hóa học và y sinh.
Chẳng hạn như với các Senso xác định nồng độ cồn trực tiếp sử dụng vật liệu
CNFs thì CNFs phải được biến đổi trước để gắn các nhóm -COOH trên bề mặt. Các
nhóm này sẽ tương tác với phân tử ethanol và gắn các phân tử này lên bề mặt CNFs,
làm thay đổi độ dẫn điện. Từ sự thay đổi này, ta có thể xác định được nồng độ cồn.
1.2.4 Sợi nano carbon tạo vật liệu siêu nhẹ, siêu bền
Ngày nay, người ta đang nghiên cứu việc sử dụng CNFs như một loại nguyên
liệu để dệt thành áo, hoặc kết hợp với các vật liệu khác để sản xuất những vật liệu
siêu bền. Theo các chuyên gia, ứng dụng quan trọng nhất của sợi carbon mới này là
sản xuất áo chống đạn siêu bền, vì nó bền hơn, dai hơn và cứng hơn nhiều lần so với
loại vải dùng để may giáp hiện nay.
Cơ quan hàng không vũ trụ Mỹ (NASA) cũng sử dụng CNFs trong nhiều mục
đích khác nhau, như là việc sử dụng CNFs để làm vỏ tàu vũ trụ vì nó là vật liệu siêu
bền, siêu nhẹ. Từ đó đã giảm trọng lượng của tàu, giảm chi phí phóng tàu. Ngoài ra
còn làm tăng khả năng chống va đập cho tàu.

SVTH: Lê Quang Hải - Nguyễn Hữu Huy
Tuấn

GVHD: TS. Nguyễn Đình Minh


Đồ Án Tốt Nghiệp

1.4

11


Cơ chế của quá trình được mô tả như sau :
1. Khuếch tán của chất phản ứng tới bề mặt đế
SVTH: Lê Quang Hải - Nguyễn Hữu Huy
Tuấn

GVHD: TS. Nguyễn Đình Minh


Đồ Án Tốt Nghiệp

12

Công Nghệ Hóa Học Dầu Và Khí

2. Sự hấp phụ của chất phản ứng vào bề mặt đế
3. Xảy ra các phản ứng hóa học
4. Giải hấp của các sản phẩm khí sau khi phản ứng
5. Khuếch tán các sản phẩm phụ ra bên ngoài

Hình 1.3: Cơ chế quá trình tổng hợp CNFs bằng phương pháp CVD
Phương pháp này đã được nghiên cứu và thực hiện thành công trong hệ
thống lò ống của phòng thí nghiệm Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng. Trong
phương pháp lắng đọng pha hơi hóa học (CVD) thường sử dụng nguồn carbon là
các hydrocarbon ( hoặc CO và sử dụng năng lượng nhiệt hoặc plasma hay laser để
phân ly các phân tử khí thành các nguyên tử carbon hoạt hóa. Các nguyên tử carbon
này khuếch tán xuống đế, và lắng đọng lên các hạt kim loại xúc tác (Fe, Ni,Co) và
CNFs tạo thành, nhiệt độ phản ứng vào khoảng. Dưới đây là dây chuyền công nghệ
tổng hợp CNFs bằng phương pháp CVD đang được sử dụng tại phòng thí nghiệm
Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng



- Phương pháp CVD chùm hữu cơ kim loại: sử dụng dòng khí từ hữu cơ
kim loại dễ bay hơi và khí nguyên liệu bay hơi từ thể rắn. trong
phương pháp này, phản ứng hóa học chỉ xảy ra ở trên đế, dẫn đến
màng đơn tinh thể. Bởi vậy phản ứng pha khí không đóng vai trò quan
trọng trong sự phát triển màng.
1.4.1.2

Phương pháp phóng điện hồ quang

Trong phương pháp này hơi carbon được tạo ra bằng cách phóng một luồng hồ
quang điện ở giữa hai điện cực làm bằng carbon có hoặc không có xúc tác. CNFs tự
mọc lên từ hơi carbon. Hai điện cực carbon đặt cách nhau 1mm trong buồng khí trơ
(He hoặc Ar) ở áp suất thấp (giữa 50 và 700 mbar). Một dòng điện có cường độ 50100 A được điều khiển bởi thế khoảng 20V tạo ra sự phóng điện hồ quang nhiệt độ
SVTH: Lê Quang Hải - Nguyễn Hữu Huy
Tuấn

GVHD: TS. Nguyễn Đình Minh


Đồ Án Tốt Nghiệp

14

Công Nghệ Hóa Học Dầu Và Khí

cao giữa hai điện cực carbon. Luồng hồ quang này làm bay hơi một điện cực carbon
và lắng đọng trên điện cực còn lại, tạo ra sản phẩm là SWCNFs hoặc MWCNFs tùy
theo việc có chất xúc tác là kim loại (thường là Fe, Ni,Co) hay không. Hiệu suất tạo
ra CNFs phụ thuộc vào môi trường plasma và nhiệt độ của điện cực nơi carbon lắng


15

Công Nghệ Hóa Học Dầu Và Khí

1.4.2 Cơ chế mọc sợi nano carbon
Sợi nano carbon có đường kính trung bình 30 nm đã được tổng hợp thông qua
quá trình phân hủy của hỗn hợp khí H 2 và LPG với sự có mặt của xúc tác Ni được
tẩm trên nền graphite bằng phương pháp CVD. Bằng các nghiên cứu của mình,
Pham-Cuong-Huu và các cộng sự đã đã chỉ ra mối quan hệ giữa kích thước hạt Ni
và lượng CNFs thu được[8]. Nghiên cứu trên chỉ ra rằng quá trình lớn lên của sợi
nano carbon liên quan đến các yếu tố sau: cơ chế tăng trưởng liên quan đến các hạt
Ni lớn, cơ chế tip – tăng trưởng liên quan đến các hạt Ni nhỏ hơn và cơ chế Octopus
(cơ chế bạch tuộc), trong đó cơ chế bạch tuộc là thường gặp nhất và liên quan đến
tất cả các loại hạt xúc tác (Ni, Fe, Co).
Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng đường kính sợi nano carbon thu được không
phụ thuộc vào kích thước hạt xúc tác Ni ban đầu, đường kính sợi thu được đồng
nhất khoảng 30 nm được phát triển từ hạt xúc tác Ni với đường kính hạt không vượt
quá 100 nm. Nghĩa là đường kính CNFs thu được là độc lập với đường kính hạt xúc
tác. Theo hình ảnh SEM thu được, cơ chế hình thành CNFs trên bề mặt xúc tác
giống như bạch tuộc. Các sợi được phát triển từ hạt xúc tác và phát triển theo nhiều
hướng khác nhau, sau một thời gian, các sợi CNFs trở nên đặc hơn, hình dạng con
bạch tuộc trở nên rõ ràng hơn.

Hình 1.6: a) Sự phát triển CNFs trên bề mặt hạt xúc tác Ni, b) Sự khơi mào về sự
mọc CNFs trên bề mặt hạt xúc tác Ni
Quá trình phát triển của CNFs trên bề mặt xúc tác Ni có thể tóm tắt như sau:
ban đầu khí chứa carbon ( sẽ bị phân ly thành nguyên tử carbon và các sản phẩm
phụ khác do năng lượng nhiệt trong lò phản ứng. Lượng carbon tạo ra sẽ bão hòa
trên bề mặt xúc tác và tạo ra các “chồi’’ CNFs đầu tiên nhờ quá trình liên kết các

- Chất hấp phụ là chất mà phần tử ở lớp bề mặt có khả năng hút các phần tử
của pha khác nằm tiếp xúc với nó. Chất hấp phụ có bề mặt riêng càng lớn thì khả
năng hấp phụ càng mạnh. Bề mặt riêng là diện tích bề mặt đơn phân tử tính đối với
1g chất hấp phụ.
- Chất bị hấp phụ là chất bị hút ra khỏi pha thể tích đến tập trung trên bề mặt
chất hấp phụ.
- Sự hấp phụ xảy ra do lực tương tác giữa các phần tử chất hấp phụ và chất bị
hấp phụ. Tùy theo bản chất của lực tương tác mà người ta phân biệt hấp phụ vật lý
và hấp phụ hóa học.
- Hấp phụ vật lý được gây ra bởi lực Van Der Waals (bao gồm ba loại lực: cảm
ứng, định hướng, khuếch tán), lực liên kết Hydro…đây là những lực yếu, nên liên
kết hình thành không bền, dễ bị phá vỡ. Nói cách khác, trong hấp phụ vật lý các
phân tử của chất bị hấp phụ và chất hấp phụ không tạo thành hợp chất hóa học
(không hình thành các liên kết hóa học) mà chỉ bị ngưng tụ trên bề mặt phân chia
SVTH: Lê Quang Hải - Nguyễn Hữu Huy
Tuấn

GVHD: TS. Nguyễn Đình Minh


Đồ Án Tốt Nghiệp

17

Công Nghệ Hóa Học Dầu Và Khí

pha và bị giữ lại trên bề mặt bằng lực liên kết phân tử yếu, do đó sự hấp phụ vật lý
luôn luôn thuận nghịch. Nhiệt hấp phụ không lớn.
- Hấp phụ hóa học gây ra bởi lực liên kết hóa học, trong đó có những lực liên
kết mạnh như lực liên kết ion, lực liên kết cộng hóa trị, lực liên kết phối trí…gắn

Hấp phụ trong môi trường nước

Trong nước, tương tác giữa một chất hấp phụ và chất bị hấp phụ phức tạp hơn
rất nhiều vì trong hệ có ít nhất ba thành phần gây tương tác: nước, chất hấp phụ và
chất bị hấp phụ. Do sự có mặt của dung môi nên trong hệ sẽ xảy ra quá trình hấp
phụ cạnh tranh giữa chất bị hấp phụ và dung môi trên bề mặt chất hấp phụ. Cặp nào
tương tác mạnh thì hấp phụ xảy ra cho cặp đó. Tính chọn lọc của cặp tương tác phụ
SVTH: Lê Quang Hải - Nguyễn Hữu Huy
Tuấn

GVHD: TS. Nguyễn Đình Minh


Đồ Án Tốt Nghiệp

18

Công Nghệ Hóa Học Dầu Và Khí

thuộc vào các yếu tố: độ tan của chất bị hấp phụ trong nước, tính ưa nước hoặc kỵ
nước của chất hấp phụ, mức độ kỵ nước của các chất bị hấp phụ trong môi trường
nước.
So với hấp phụ trong pha khí, sự hấp phụ trong môi trường nước thường có
tốc độ chậm hơn nhiều. Đó là do tương tác giữa chất bị hấp phụ với dung môi nước
và với bề mặt chất hấp phụ làm cho quá trình khuếch tán của các phân tử chất tan
chậm.
Sự hấp phụ trong môi trường nước chịu ảnh hưởng nhiều bởi pH của môi
trường. Sự thay đổi pH không chỉ dẫn đến sự thay đổi về bản chất chất bị hấp phụ
(các chất có tính axit yếu, bazơ yếu hay trung tính phân li khác nhau ở các giá trị pH
khác nhau) mà còn làm ảnh hưởng đến các nhóm chức trên bề mặt chất hấp phụ.

GVHD: TS. Nguyễn Đình Minh


Đồ Án Tốt Nghiệp

19

Công Nghệ Hóa Học Dầu Và Khí

- Nồng độ chất hấp phụ.
1.5.2 Cân bằng hấp phụ
Hấp phụ vật lý là một quá trình thuận nghịch. Khi tốc độ hấp phụ (quá trình
thuận) bằng tốc độ giải hấp phụ (quá trình nghịch) thì quá trình hấp phụ đạt trạng
thái cân bằng.
Với một lượng xác định, lượng chất bị hấp phụ là một hàm của nhiệt độ và áp
suất hoặc nồng độ của chất bị hấp phụ trong pha thể tích.
q = f(T, P hoặc C)

(1.1)

Trong đó:
q: Dung lượng hấp phụ cân bằng (mg/g)
T: Nhiệt độ
P: Áp suất
C: Nồng độ của chất bị hấp phụ trong pha thể tích (mg/l)
 Dung lượng hấp phụ cân bằng
Dung lượng hấp phụ cân bằng là khối lượng chất bị hấp phụ trên một đơn vị
khối lượng chất hấp phụ ở trạng thái cân bằng trong điều kiện xác định về nồng độ
và nhiệt độ[5]
(1.2)

các hệ mao quản. Đây là giai đoạn khuếch tán qua màng.
- Chất bị hấp phụ khuếch tán vào bên trong hệ mao quản của chất hấp phụ.
Đây là giai đoạn khuếch tán trong mao quản.
- Các phần tử chất bị hấp phụ được gắn vào bề mặt chất hấp phụ. Đây là giai
đoạn hấp phụ thực sự.
Trong tất cả các giai đoạn đó, giai đoạn có tốc độ chậm sẽ quyết định hay
khống chế chủ yếu quá trình động học hấp phụ. Với hệ hấp phụ trong môi trường
nước, quá trình khuếch tán thường chậm và đóng vai trò quyết định.
1.5.3.1.2 Mô hình hấp phụ đẳng nhiệt cơ bản
Khi nhiệt độ không đổi, đường biểu diễn q = f T (P hoặc C) được gọi là đường
hấp phụ đẳng nhiệt.
Đường hấp phụ đẳng nhiệt biểu diễn sự phụ thuộc của dung lượng hấp phụ tại
một thời điểm vào nồng độ cân bằng hoặc áp suất của chất bị hấp phụ tại thời điểm
đó ở một nhiệt độ xác định.
Đối với chất hấp phụ là chất rắn, chất bị hấp phụ là chất lỏng, khí thì đường
hấp phụ đẳng nhiệt được mô tả qua các phương trình như: phương trình hấp phụ
đẳng nhiệt Henry, Freundlich, Langmuir…
• Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir
Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir được thiết lập trên giả thiết:
- Tất cả các tâm hoạt hóa đều có tính chất như nhau.
- Số tâm hoạt hóa không thay đổi theo thời gian.
- Mỗi tâm hoạt hóa chỉ có thể hấp phụ một phân tử bị hấp phụ.
- Giữa các phân tử bị hấp phụ không có tác động qua lại, thường gặp trong hấp
phụ đơn lớp.
Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir có dạng:
(1.4)
Trong đó:
qe : Dung lượng hấp phụ cân bằng (mg/g)
qm : Dung lượng hấp phụ cực đại (mg/g)
Ce : Nồng độ của chất bị hấp phụ tại thời điểm cân bằng (mg/l)

Tuấn

GVHD: TS. Nguyễn Đình Minh


Đồ Án Tốt Nghiệp

22

Công Nghệ Hóa Học Dầu Và Khí

qe
(mg/g)

qm

0

Ce (mg/l)

Hình 1.8: Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir
Ce/qe
(g/l)
tgα
N

0

Ce (mg/l)


• Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich
Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich là phương trình thực nghiệm mô
tả sự hấp phụ khí hoặc chất tan lên vật hấp phụ rắn trong phạm vi một lớp.
Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich có dạng:
(1.10)
Trong đó:
qe: Dung lượng hấp phụ cân bằng (mg/g)
Kf: Hằng số hấp phụ Freundlich
Ce: Nồng độ của chất bị hấp phụ tại thời điểm cân bằng (mg/l)
n: Hằng số, luôn lớn hơn 1
Để xác định các hằng số, đưa phương trình (1.10) về dạng đường thẳng:
(1.11)
Xây dựng đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của ln qe vào ln Ce sẽ xác định được
các giá trị Kf, n.

SVTH: Lê Quang Hải - Nguyễn Hữu Huy
Tuấn

GVHD: TS. Nguyễn Đình Minh


Đồ Án Tốt Nghiệp

24

Công Nghệ Hóa Học Dầu Và Khí

CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM
Bằng phương pháp lắng đọng pha hơi hóa học (CVD), chúng tôi đã tạo ra một
loại vật liệu mới bằng cách phát triển sợi nano carbon (CNFs) lên trên bề mặt than

thuyền sứ và cho vào trung tâm ống phản ứng bằng Quartz có đường kính 42 mm và
chiều dài là160 mm. Hệ thống sẽ được đuổi không khí bằng Ar trong 1h ở nhiệt độ
phòng, với lưu lượng 100 ml/phút để đảm bảo rằng môi trường xảy ra phản ứng là
SVTH: Lê Quang Hải - Nguyễn Hữu Huy
Tuấn

GVHD: TS. Nguyễn Đình Minh


Đồ Án Tốt Nghiệp

25

Công Nghệ Hóa Học Dầu Và Khí

trơ hoàn toàn. Sau đó nâng nhiệt lên C với tốc độ gia nhiệt là C/phút để khử hoàn
toàn NiO thành Ni nguyên chất.
Quá trình khử NiO được tiến hành trong 1h. Sau khi quá
trình khử kết thúc, tiếp tục nâng nhiệt lên đến , trong quá trình nâng nhiệt cho dòng
LPG đi qua để thực quá trình ngưng tụ tạo CNFs, lúc này điều chỉnh tỷ lệ H2:LPG
cố định là 7:3 và tổng lưu lượng hai loại khí là 100 ml/phút. Sau khi lò đạt nhiệt độ
C thì giữ trong 3h. Quá trình tổng hợp kết thúc, ngắt dòng H2 và LPG sau đó cho Ar
qua để thực hiện đồng thời quá trình đuổi khí và làm nguội trong thời gian 1h.

Hình 2.1: Vật liệu CNFs trên bề mặt than hoạt tính
2.2
Đặc trưng hình thái bề mặt than hoạt tính và CNFs thông qua kính hiển
vi điện tử quét SEM
Đây là phương pháp được dùng để nghiên cứu bề mặt, hình dạng và kích
thước của hạt vật chất. Nguyên tắc cơ bản của phương pháp SEM là dùng chùm