MỞ ĐẦU 1. Lý do lựa chọn đề tài Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các ngành công nghiệp hiện đại, với áp lực của việc tăng trưởng kinh tế của các quốc gia trên thế giới trong đó có Việt Nam, lượng chất thải nguy hại ở các dạng khác nhau do các ngành công, nông nghiệp đưa vào môi trường ngày càng gia tăng đe dọa nghiêm trọng môi trường sống của con người cũng như các sinh vật khác trên trái đất. Ô nhiễm môi trường đã trở thành một trong những vấn đề lớn có tính toàn cầu. Nguy cơ của các cuộc chiến tranh bằng vũ khí hóa học luôn là mối hiểm họa đối với môi trường.
Các chương trình phòng chống chiến tranh hóa học trong đó việc sử dụng vật liệu các bon hoạt tính là trọng tâm. Do vậy, các phương tiện phòng độc, làm sạch môi trường và bảo vệ con người cũng như sinh vật trên cơ sở các bon hoạt tính được nghiên cứu phát triển mạnh mẽ. Các bon hoạt tính được cung cấp ở dạng bột hoặc hạt là một chất hấp phụ đa năng quen thuộc, được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm: làm sạch và xử lý các chất độc hóa học gây ô nhiễm môi trường ở dạng lỏng, khí và sol khí; hộp lọc độc (hộp thở), trang bị phòng độc cá nhân, làm bộ phận lọc độc trong hệ thống xử lý chất thải công nghiệp vv… Công nghệ chống lại các nhân tố của chiến tranh hóa học sử dụng một lượng lớn các bon hoạt tính ở các dạng khác nhau. Vì vậy, việc nghiên cứu phát triển các bon hoạt tính có khả năng hấp phụ siêu cao được phát triển mạnh ngay từ lần đầu tiên được sử dụng làm hộp thở trong Đại chiến thế giới lần thứ nhất.
Các quy định quốc tế gắn liền với ô nhiễm môi trường, phòng chống chất độc hóa học, sinh học, vật lý ngày càng chặt chẽ dẫn tới việc tăng các yêu cầu đối với các trang bị, dụng cụ phòng chống độc. Chính các yêu cầu này thúc đẩy quá trình nghiên cứu cải tiến công nghệ, tìm kiếm vật liệu có khả năng hấp phụ tốt và có tiềm năng ứng dụng cao. Sợi/vải các bon hoạt tính đã thu hút nhiều sự chú ý bởi vì chúng có các lợi thế hơn so với tất cả các dạng các bon hoạt tính truyền thống với các khả năng phát triển ứng dụng công nghệ trong các lĩnh vực khác nhau. Các ưu việt chính của sợi/vải các bon hoạt tính là nó được cấu thành từ các sợi đường kính nhỏ với lượng lỗ xốp micro rất lớn.
Các ưu việt đó tạo ra động học hấp phụ/giải hấp phụ nhanh, hiệu quả cao, dung lượng hấp phụ lớn do diện tích bề mặt và thể tích lỗ xốp micro lớn và vận hành dễ dàng là các yếu tố quan trọng cho các ứng dụng hấp phụ [1,2]. Đặc biệt, lỗ xốp micro, nano (< 2nm) của sợi các bon hoạt tính nối trực tiếp với bề mặt ngoài, vì vậy làm suy giảm nhiệt và các trở lực chuyển khối làm giảm sự sụt áp trong các dòng chảy [3]. Bên cạnh đó, vải các bon hoạt tính là vật liệu nhẹ, có thể được sắp xếp theo các cấu hình ổn định và tạo ra dạng các bon liên tục như quần áo dệt, thảm không dệt, giấy và nỉ [4], tạo thành vật liệu hấp phụ thích hợp cho các ứng dụng trong lĩnh vực điện và điện hóa [5]. Do các ưu việt của chúng, sợi các bon hoạt tính đang thúc đẩy một quan niệm mới trong thiết kế trang bị, đang hướng tới sự phát triển các thiết bị mới [6], đó là các bình (lò) phản ứng vi mô để cải thiện tính an toàn và tăng cường các quá trình hóa học [7].
Vải các bon hoạt tính có hiệu quả đặc biệt trong việc ngăn chặn sự tấn công của chất độc hóa học và sinh học ở 1 luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep dạng khí, lỏng và sol khí rắn. Vì vậy, nó là vật liệu được ứng dụng đặc biệt trong quân sự. Vật liệu mới này có thể được tổng hợp thành quần áo, mặt nạ, găng tay và ủng hạt nhân, sinh học và hóa học (NBC) [8]. Sản xuất, sử dụng các chất hóa học độc hại như thuốc trừ sâu và vật liệu độc hại cũng đòi hỏi an toàn cho con người bằng cách sử dụng các hàng may mặc bằng vải các bon hoạt tính [9,10].
Nhiều nghiên cứu các đặc trưng hấp phụ và phát triển các ứng dụng mới đã được tiến hành trong những năm gần đây. Sợi các bon không được xử lý hoặc biến tính đã được sử dụng làm chất xúc tác và trợ xúc tác/xúc tác sinh học trong một vài quá trình [11,12,13]. Chúng có thể dùng làm nền cho sự phát triển sợi nanotube. Sợi/vải các bon hoạt tính dùng trong các trang bị để khử mùi chất thải ô nhiễm ở dạng khí và lỏng, nó cũng được dùng để phân chia và lọc phân tử sinh học [14].
Các ứng dụng khác được nghiên cứu như là: dự trữ khí ga, ngăn cách, phục hồi, làm sạch cảm biến hydro… Ngoài ra vải các bon hoạt tính có khả năng hấp thụ sóng điện từ và hồng ngoại, khả năng làm màn chắn nhiệt và bụi phóng xạ tuyệt vời. Các ưu việt trên của sợi các bon hoạt tính được khai thác và sử dụng hiệu quả trong nhiều lĩnh vực khoa học kỹ thuật như trị liệu tế bào, là môi trường trợ giúp cho nuôi cấy tế bào gốc, dự trữ và vận chuyển ga, phục hồi kim loại, xúc tác và ứng dụng sinh học, hộp sinh kháng thể, áo choàng, găng tay, ủng, hệ thống cung cấp khí, thiết bị xử lý chất độc hạt nhân, hóa học, sinh học (NBC) [15] và các lĩnh vực khác. Nhìn chung, sợi các bon hoạt tính có thể được sản xuất giống như sợi các bon nhưng bổ sung thêm công đoạn hoạt hóa. Tuy nhiên, để chế tạo sợi các bon với mục đích chuyển hóa thành sợi các bon hoạt tính có hiệu quả cao đòi hỏi phải điều chỉnh công nghệ để tạo ra trong sợi các bon ban đầu mật độ lỗ xốp cao.
Các tính chất của sợi các bon hoạt tính nhận được tùy thuộc vào vật liệu ban đầu, quá trình hoạt hóa và các thông số của quá trình. Nghiên cứu chế tạo sợi các bon hoạt tính phức tạp hơn so với các dạng các bon truyền thống khác vì sợi các bon hoạt tính có cấu trúc lỗ xốp phát triển cao hơn trong khi vẫn phải duy trì dạng vi sợi, chính vì vậy chúng cần phải có đủ độ bền để chống lại sự phân rã thành các bon dạng bột. Trên thế giới, sợi các bon với khả năng chịu nhiệt tốt nhất trong số các loại sợi đã được biết đến. Chúng được sử dụng trong nhiều lĩnh khác nhau và trở thành sản phẩm thương mại có trong nhiều thiết bị được bán trên thị trường.
Sợi các bon có thể được chế tạo từ nhiều nguồn nguyên liệu ban đầu khác nhau, phổ biến hơn cả là các loại sợi xenlulô tự nhiên và sợi xenlulô tổng hợp (sợi Viscose), sợi PAN, sợi có nguồn gốc từ hắc ín (Pitch) dầu mỏ hoặc than đá. Các loại sợi các bon từ PAN và hắc ín có độ bền và mô đun đàn hồi siêu cao thích hợp trong các lĩnh chế tạo vật liệu kết cấu, là phần tử tăng bền trong composite và là vật liệu đặc biệt quan trọng trong các lĩnh vực du hành vũ trụ, hàng không và chế tạo tên lửa. Sợi các bon được chế tạo từ sợi xenlulô và các sợi hữu cơ khác được sử dụng có hiệu quả trong các lĩnh vực đòi hỏi một số tính chất hóa, lý khác hơn là đặc tính cơ học. Tuy nhiên, sợi các bon được sản xuất từ vật liệu này cũng có thể dùng làm vật liệu tăng bền cho composite kết cấu.
Sợi len và các loại sợi dạng Fortizan, Polime, sợi axetat, sợi phenolic vv. cũng đã được nghiên cứu [16,17]. Khi chuyển từ dạng sợi hữu cơ sang dạng sợi các bon, hình dạng của sợi không thay đổi, do đó nó có thể nhận được không chỉ các sợi các bon dạng chỉ, mà còn nhận được vật liệu các bon có dạng dệt bất kỳ. 2 luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep do an to nghiep docx 123docz luan van hay luan van tot nghiep Sợi xenlulô tổng hợp (tên thương mại là sợi Viscose) là nguồn nguyên liệu quan trọng và phổ biết nhất để chế tạo sợi/vải các bon hoạt tính, được quan tâm nhiều nhất trong những năm gần đây.