Than hoat tinh tu vo trau ung dung lam chat mang trong xuc tac nano va

29 %
71 %
Information about Than hoat tinh tu vo trau ung dung lam chat mang trong xuc tac nano va
Education

Published on April 18, 2018

Author: daykemquynhon

Source: authorstream.com

Slide1:       Học viên : Mã học viên : GVHD : ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KỸ THUẬT HÓA HỌC BỘ MÔN HÓA LÝ “ Chế tạo than hoạt tín h từ vỏ trấu và ứng dụng làm chất mang trong xúc tác vàng nano ” TIỂU LUẬN BÁO CÁO HỌC PHẦN HÓA HỌC NANO Slide2: A sustainable route for the preparation of activated carbon and silica from rice husk ash Một phương pháp bền vững chế tạo than hoạt tính và silica từ tro trấu Yan Liu, Yupeng Guo , Yanchao Zhu, Dongmin An, Wei Gao , Zhuo Wang, Yuejia Ma, Zichen Wang∗ College of Chemistry, Jilin University, Qianjin Street, 2699, Changchun 130012, China Slide4: - Hoạt động sản xuất công nghiệp , nông nghiệp , sinh hoạt … CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ THỰC TIỄN - Sử dụng nhiên liệu hóa thạch Gia tăng khí nhà kính Khai thác nguồn năng lượng tái tạo sạch Cạn kiệt nguồn nhiên liệu hóa thạch - Trấu là phụ phẩm nông nghiệp có sản lượng lớn (40-80 tr tấn / năm ) - Hầu hết trấu được đốt hoặc bỏ gây lãng phí và ô nhiễm môi trường - Thành phần chính của tro trấu là cacbon và silic Slide5: Tro trấu Carbon Silic Silica Than hoạt tính C hất kết dính composite T hixotropicagents C hất cách điện Đ iện cực B ảo vệ môi trường X ử lý nước thải L ọc khí Slide6: Quy trình điều chế Slide7: Kết quả Tách và thu hồi một phần CO 2 Hoạt hóa tro trấu tạo than hoạt tính Tách và thu Silica Thu hồi Na 2 CO 3 sau quá trình sản xuất Slide8: Đặc tính của than hoạt tính thu được Hoạt tính của than được đặc trưng bởi lượng lỗ rỗng trong cấu trúc Cấu trúc của cacbon hoạt tính chủ yếu là các mao quản nhỏ , trung bình với kích thước khoảng từ 1- 15 nm và một lượng nhỏ mao quản có kích thước rộng hơn . Diện tích bề mặt của than hoạt tính có thể đạt được 570m 2 /g Slide9: Đặc tính của silica Phổ Xquang của silica điển hình cho cấu trúc vô định hình H ạt silica hình cầu có đường kính trung bình khoảng 40-50 nm Slide10: Thu hồi Na 2 CO 3 Tất cả các đỉnh nhiễu xạ là khá giống với Na 2 CO 3 tinh khiết , không có đặc điểm đỉnh của tạp chất . Sản phẩm thu hồi được Na 2 CO 3 tinh khiết có thể sử dụng làm chất phản ứng ban đầu . Slide11: Đặc điểm hóa lý của than hoạt tính từ vỏ trấu * Kích hoạt vật lý : sử dụng CO 2 , hơi hoặc không khí … * Kích hoạt hóa học : thường sử dụng KOH / NaOH , K 2 CO 3 , ZnCl 2 , H 3 PO 4 , kích hoạt ở 650-800°C S BET khoảng 1180 m 2 /g Khối lượng lỗ rỗng khoảng 1,09 cm 3 /g S BET ( 2800-3014 m 2 /g) Khối lượng lỗ rỗng khoảng 1,88 cm 3 /g 1. Diện tích bề mặt và khối lượng lỗ rỗng Slide12: Kết quả xác định BET của RHB   S BET = 47,14 ± 1,18 m2/g trong khoảng áp suất tương đối p/ po từ 0,049 đến 0,299; tương ứng với thể tích hấp phụ từ 9,87 cm 3 /g đến 14,86 cm 3 /g) Dựa trên công thức Halsey, khảo sát trong khoảng độ rỗng vật liệu từ 1,7 nm đến 300 nm; thể tích lỗ rỗng hấp phụ và giải hấp phụ tối đa của RHB là 0,0425 cm 3 /g ( độ rỗng trung bình 1,8 nm) và 0,0285 cm 3 /g ( độ rỗng trung bình 1,91 nm) Slide13: Ảnh chụp qua kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) Vật liệu có dạng carbon vô định hình , không có cấu trúc tinh thể , những điểm đậm trên ảnh là những nơi có lỗ mao quản lớn và trung bình từ 1-20 nm Slide14: Ưu điểm Hiệu suất thu silica 72-98% Hiệu suất thu than hoạt tính 20-50% Tỷ lệ thu hồi natri cacbonat 92,25%. Chi phí về nguyên liệu thấp Quy trình đơn giản Thời gian phản ứng ngắn Thân thiện với môi trường Slide15: Xúc tác Au nano trên n ền ch ấ t mang than h oạt tính được điều chế bằng phương pháp ngâm tẩm Ứng dụng : xúc tác cho phản ứng oxyhoa toluen Yêu cầu : hệ xúc tác Au/C* phải có kích thước nano Slide16: Quá trình điều chế Tẩm khô Đưa một lượng dung dịch HAuCl 4 có nồng độ xác định lên 3 g than hoạt tính ) Sấy khô : 100 0 C Nung trong không khí : 300 0 C trong 2 giờ Slide17: Tính chất của sản phẩm Kích thước mao quản ( ảnh TEM) Cấu trúc mao quản nano của than không bị ảnh hưởng , Kích thước hạt Au từ 10 – 45 nm phân bố chủ yếu trên bề mặt than Slide18: Tính chất của sản phẩm Phân bố kích thước mao quản Kích thước mao quản của than hoạt tính từ 1-20 nn Khi đưa Au lên than hoạt tính kích thước mao quản <6nm Slide19: Tính chất của sản phẩm Diện tích bề mặt riêng Diện tích bề mặt riêng của than hoạt tính trước và sau khi ngâm tẩm Au gần như không thay đổi do lượng mao quản lớn trong than không nhiều Slide20: Hoạt tính xúc tác Ảnh hưởng của hàm lượng Au Độ chuyển hóa tăng khi hàm lượng Au tăng từ 0,5%-0,75% nhưng tăng ít khi nồng độ Au tăng tới 1% do các tinh thể Au nano bị co cụm thành hạt Au lớn hơn => giảm diện tích tiếp xúc => giảm hoạt tính Slide21: Hoạt tính xúc tác Ảnh hưởng của nồng độ HAuCl 4 đến quá trình tẩm xúc tác Độ chuyển hóa giảm khi tăng nồng độ dung dịch HAuCl 4 do khi tăng nồng độ dd tẩm loãng thì mật độ hạt Au cao => giảm khả năng đưa hạt Au lên bề mặt xúc tác => giảm hoạt tính Slide22: Hoạt tính xúc tác Ảnh hưởng của nhiệt độ Độ chuyển hóa tăng khi tăng nhiệt độ nhưng trên 250 0 độ chuyển hóa giảm nhẹ do ở nhiệt độ cao các hạt Au có sựu co cụm => giảm diện tích tiếp xúc => giảm hoạt tính Slide23: KẾT LUẬN 1. Nhóm nghiên cứu thứ nhất chế tạo được than hoạt tinh từ vỏ trấu và chỉ ra than hoạt tính có khả năng hấp phụ cao do có các mao quản có kích thước nano 2 . Nhóm n ghiên cứu thứ 2 đã c hế tạo được vật liệu xúc tác Au nano trên chất mang than hoạt tính có kích thước khoảng 10 – 45nm phân bố trên bề mặt chất mang và khảo sát được hoạt tính xúc tác trong phản ứng chuyển hóa toluene chỉ ra rằng hoạt tính xúc tác phụ thuộc vào kích thước mao quản Slide24: Em xin chân thành cảm ơn ! Slide25: Ảnh hưởng của các điều kiện xử lý nhiệt lên hiệu suất tách silica và chất lượng than hoạt tính 1. Nhiệt độ Để có hiệu suất tách silica và lượng lỗ rỗng tối ưu , nhiệt độ nên khoảng 900 ºC. Hiệu suất tách silic tăng lên khi nhiệt độ xử lý nhiệt tăng lên. Khi nhiệt độ dao động từ 875°C đến 950°C, sản lượng silica đạt giá trị lớn nhất (96,17%). K hối lượng lỗ rỗng tăng lên khi nhiệt độ xử lý nhiệt tăng lên và đạt đến mức tối đa (0,76 ml / g) ở 900 ◦C. Khối lượng lỗ rỗng tăng đáng kể từ 850◦C đến 875◦C. Do nhiệt phân hủy của Na 2 CO 3 là 850°C. Khi quá nhiệt độ tới hạn này, Na 2 CO 3 bị phân hủy nhanh chóng và thúc đẩy quá trình kích hoạt. Khi nhiệt độ xử lý dao động từ 875°C đến 900°C, khối lượng lỗ rỗng than hoạt tính gia tăng và đạt đến mức tối đa (0,76 ml / g). Với nhiệt độ tăng lên trên 900oC, lỗ rỗng giảm do tăng lượng carbon "đốt cháy". Slide26: Ảnh hưởng của các điều kiện xử lý nhiệt lên hiệu suất tách silica và chất lượng than hoạt tính 2. Thời gian xử lý nhiệt Để có lượng lỗ rỗng tối ưu , thời g ian xử lý nhiệt nê n duy trì khoảng 45-55 phút . Khi thời gian dao động từ 45 phút đến 75 phút, sản lượng silica tăng chậm và đạt tới g iá trị lớn nhất (94,92%). Thời gian xử lý nhiệt rất ít ảnh hưởng đến hiệu suất tách silic. Lượng lỗ trống của than hoạt tính bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ khác nhau và thời gian xử lý (30-75 phút) được mô tả trong đường cong (b). Như đã thấytrong hình, khi thời gian xử lý nhiệt tăng từ 30 phút đến 45 phút, sự gia tăng thể tích lỗ rỗng trong một thời gian ngắn có thể là là do thời gian tiếp xúc lâu hơn đối với cacbonat natri và tro trấu . Khi thời gian tăng từ 45 phút đến 60 phút, khối lượng lỗ của than hoạt tính đạt đến giá trị lớn nhất (0,92 ml / g) do thời gian tiếp xúc đầy đủ. Tuy nhiên , sự giảm thể tích lỗ rỗng trong một thời gian dài có thể là do thời gian tiếp xúc lâu hơn của thuốc thử , làm tăng lượng carbon " đốt cháy ". Slide27: Ảnh hưởng của các điều kiện xử lý nhiệt lên hiệu suất tách silica và chất lượng than hoạt tính 3. Tỉ lệ trộn Na 2 CO 3 Để có hiệu suất tách silica và lượng lỗ rỗng tối ưu , tỉ lệ trộn nên ở khoảng 1:1.75 Lượng silica tăng với sự gia tăng tỷ lệ ngâm tẩm , và đạt tối đa với tỉ lệ 1: 3. Khối lượng lỗ rỗng tăng lên và đạt tối đa ở mức 1: 1,75 và sau đó giảm . Các lỗ rỗng được tạo ra do tăng lượng natri silicat và sự oxy hoá xúc tác của bề mặt cacbon bằng muối kim loại natri . Ở tỷ lệ cao Na 2 CO 3 , sự phát triển của lỗ trống chủ yếu là do sự liên kết của natri kim loại trong cấu trúc cacbon . Các lỗ trống sẽ bị phá hủy theo lượng Na 2 CO 3 thừa . Slide28: Ảnh hưởng của các điều kiện xử lý nhiệt lên hiệu suất tách silica và chất lượng than hoạt tính 4 . Lượng nước trào ngược Để có hiệu suất tách silica và lượng lỗ rỗng tối ưu , nước nên lấy khoảng 350 ml Hiệu suất của silic tăng lên khi lượng nước tăng lên từ 100 đến 350 ml. Tuy nhiên , hiệu suất của silic tăng lên chậm trong thể tích nước từ 200 đến 300 ml, và giá trị tối đa là 94,22%. Do Na 2 SiO 3 được hòa tan trong nước nên lượng nước tăng lên , đường cong của khối lượng lỗ rỗng tăng lên và đạt tới giá trị lớn nhất (0,92 ml / g). Một phần silicat natri có thể tồn tại trong l ộ rỗng của cacbon , và sau khi tan trong nước , silic được tách ra khỏi cacbon để tạo thành các lỗ trống . Ngay cả khi một thay đổi nhỏ trong hiệu suất tách silicon dioxide, chất rắn silicat còn sót lại sẽ ảnh hưởng mạnh mẽ đến lỗ trống âm lượng . Slide29: Ảnh hưởng của các điều kiện xử lý nhiệt lên hiệu suất tách silica và chất lượng than hoạt tính 5. Thời gian rửa trôi Để có lượng lỗ rỗng tối ưu , thời gian rửa trôi nên kéo dài khoảng 2h Các điều kiện xử lý nhiệt đã được cố định và ảnh hưởng của thời gian trào ngược được nghiên cứu ở 100 ° C. Như thể hiện trong hình 6, năng suất của silica tăng với thời gian trào ngược tăng từ 0.5 đến 2.5 giờ . Tuy nhiên , từ độ dốc của đường cong chúng ta có thể thấy rằng năng suất có ít s ự khác biệt . Như thể hiện trong hình 6, khối lượng lỗ của than hoạt tính tăng nhẹ với thời gian tăng . Lý do là trong thí nghiệm này Natri bên ngoài đã được hòa tan nhanh chóng , trong khi natri silic nội bộ di chuyển đến bề mặt hạt một cách chậm chạp và nó sẽ mất một thời gian dài cho điều đó . Kết quả rõ rang cho thấy rằng thay đổi thời gian có ít ảnh hưởng đến năng suất của silica.

Add a comment

Related presentations