Nghiên cứu biến tính than hoạt tính để hấp phụ hơi thủy ngân

LỜI MỞ ĐẦU

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Giới thiệu chung về thủy ngân

1.2. Một số tính chất và ứng dụng của thủy ngân

1.3. Nguồn phát thải và độc tính của thủy ngân

1.4. Than hoạt tính và cấu trúc bề mặt

1.4.1. Cấu trúc tinh thể của than hoạt tính

1.4.2. Cấu trúc xốp của bề mặt than hoạt tính

1.4.3. Cấu trúc hóa học của bề mặt than hoạt tính

1.4.4. Nhóm cacbon – oxi trên bề mặt than hoạt tính

1.4.5. Ảnh hưởng của nhóm bề mặt cacbon – oxi lên đặc tính hấp phụ

1.4.6. Biến tính bề mặt than hoạt tính và ứng dụng xử lý thủy ngân

1.4.7. Một số vật liệu xử lý thủy ngân khác

2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM

2.1. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu

2.1.1. Mục tiêu nghiên cứu

2.1.2. Nội dung nghiên cứu

2.2. Thiết bị và hóa chất nghiên cứu

2.2.1. Sơ đồ thiết bị hấp phụ hơi thủy ngân

2.2.2. Một số thiết bị và dụng cụ khác

2.2.3. Hóa chất và nguyên vật liệu

2.3. Quy trình thực nghiệm chế tạo vật liệu

2.3.1. Làm sạch than hoạt tính

2.3.2. Biến tính bề mặt than hoạt tính bằng dung dịch brom

2.4. Các phương pháp phân tích đánh giá được sử dụng

2.4.1. Phương pháp Phổ hồng ngoại

2.4.2. Phương pháp tính tải trọng hấp phụ cực đại

2.4.3. Xác định nồng độ Hg2+ bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử

3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Thiết kế và chế tạo thiết bị

3.2. Khảo sát quá trình ổn định nhiệt độ

3.3. Khảo sát hơi thủy ngân theo nhiệt độ

3.4. Biến tính than hoạt tính bằng brom

3.5. Hàm lượng brom hấp phụ trên than hoạt tính

3.6. Tính chất vật lý của vật liệu

3.6.1. Xác định bề mặt riêng của than (BET)

3.6.2. Phổ IR của một số vật liệu

3.6.3. Phổ hồng ngoại của than biến tính

3.7. Khảo sát và đánh giá khả năng hấp phụ hơi thủy ngân

3.7.1. Khảo sát sự ảnh hưởng của nhiệt độ lên khả năng hấp phụ hơi thủy ngân

3.7.2. Khảo sát khả năng hấp phụ thủy ngân trên các loại than ở nhiệt độ nhất định

3.7.3. Khảo sát tải trọng hấp phụ cực đại của than biến tính CB4 ở 50oC và [Hg] = 33

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về nghiên cứu biến tính than hoạt tính hấp phụ hơi thủy ngân

Nghiên cứu biến tính than hoạt tính để hấp phụ hơi thủy ngân là một lĩnh vực quan trọng trong việc xử lý ô nhiễm môi trường. Hơi thủy ngân, một chất độc hại, được phát thải từ nhiều nguồn khác nhau, đặc biệt là từ quá trình đốt nhiên liệu hóa thạch. Việc tìm kiếm các vật liệu có khả năng hấp phụ cao là cần thiết để giảm thiểu tác động của thủy ngân đến sức khỏe con người và môi trường.

1.1. Giới thiệu về thủy ngân và tác động của nó

Thủy ngân là một nguyên tố hóa học độc hại, có khả năng gây ra nhiều vấn đề sức khỏe nghiêm trọng. Hơi thủy ngân có thể xâm nhập vào cơ thể qua đường hô hấp, gây tổn thương cho hệ thần kinh và các cơ quan khác. Việc hiểu rõ về nguồn gốc và tác động của thủy ngân là rất quan trọng trong nghiên cứu này.

1.2. Vai trò của than hoạt tính trong hấp phụ hơi thủy ngân

Than hoạt tính được biết đến với khả năng hấp phụ cao, nhờ vào cấu trúc bề mặt lớn và tính chất hóa học đặc biệt. Việc biến tính than hoạt tính có thể làm tăng khả năng hấp phụ hơi thủy ngân, từ đó nâng cao hiệu quả xử lý ô nhiễm.

II. Vấn đề và thách thức trong việc xử lý hơi thủy ngân

Mặc dù có nhiều phương pháp xử lý hơi thủy ngân, nhưng việc sử dụng than hoạt tính vẫn gặp phải một số thách thức. Đặc biệt, khả năng hấp phụ của than hoạt tính có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như nhiệt độ, độ ẩm và cấu trúc bề mặt. Những vấn đề này cần được nghiên cứu và giải quyết để tối ưu hóa hiệu quả hấp phụ.

2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ của than hoạt tính

Nhiệt độ và độ ẩm là hai yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ của than hoạt tính. Nghiên cứu cho thấy rằng, ở nhiệt độ cao, khả năng hấp phụ của than hoạt tính có thể tăng lên, nhưng cũng có thể dẫn đến sự bay hơi của thủy ngân.

2.2. Thách thức trong việc biến tính than hoạt tính

Việc biến tính than hoạt tính để tăng cường khả năng hấp phụ không phải là điều đơn giản. Cần phải lựa chọn phương pháp biến tính phù hợp để đảm bảo rằng cấu trúc bề mặt của than hoạt tính không bị phá hủy, đồng thời vẫn giữ được khả năng hấp phụ cao.

III. Phương pháp biến tính than hoạt tính hiệu quả

Có nhiều phương pháp biến tính than hoạt tính để nâng cao khả năng hấp phụ hơi thủy ngân. Một số phương pháp phổ biến bao gồm sử dụng dung dịch brom, axit, hoặc các hợp chất khác để thay đổi cấu trúc bề mặt của than hoạt tính.

3.1. Biến tính bằng dung dịch brom

Phương pháp biến tính bằng dung dịch brom đã được chứng minh là hiệu quả trong việc tăng cường khả năng hấp phụ của than hoạt tính. Brom có khả năng tạo ra các nhóm chức năng trên bề mặt than, từ đó cải thiện khả năng tương tác với hơi thủy ngân.

3.2. Sử dụng axit để biến tính than hoạt tính

Sử dụng axit để biến tính than hoạt tính cũng là một phương pháp hiệu quả. Axit có thể làm tăng diện tích bề mặt và tạo ra các nhóm chức năng mới, giúp tăng cường khả năng hấp phụ hơi thủy ngân.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng than hoạt tính biến tính có khả năng hấp phụ hơi thủy ngân cao hơn so với than hoạt tính thông thường. Kết quả này mở ra nhiều cơ hội ứng dụng trong việc xử lý ô nhiễm môi trường, đặc biệt là trong các nhà máy điện và các khu công nghiệp.

4.1. Kết quả khảo sát khả năng hấp phụ của than biến tính

Kết quả khảo sát cho thấy than hoạt tính biến tính có khả năng hấp phụ hơi thủy ngân cao hơn từ 20-30% so với than hoạt tính không biến tính. Điều này cho thấy tiềm năng lớn của vật liệu này trong việc xử lý ô nhiễm.

4.2. Ứng dụng trong thực tiễn

Than hoạt tính biến tính có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, từ xử lý khí thải trong các nhà máy đến việc làm sạch môi trường nước. Việc áp dụng công nghệ này sẽ giúp giảm thiểu ô nhiễm và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

V. Kết luận và triển vọng tương lai

Nghiên cứu biến tính than hoạt tính để hấp phụ hơi thủy ngân không chỉ mang lại những kết quả khả quan mà còn mở ra nhiều hướng đi mới trong việc xử lý ô nhiễm môi trường. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ có nhiều tiến bộ hơn nữa trong việc phát triển các vật liệu hấp phụ hiệu quả.

5.1. Tương lai của nghiên cứu biến tính than hoạt tính

Nghiên cứu trong tương lai có thể tập trung vào việc phát triển các phương pháp biến tính mới, nhằm tối ưu hóa khả năng hấp phụ của than hoạt tính. Điều này sẽ giúp nâng cao hiệu quả xử lý ô nhiễm và bảo vệ môi trường.

5.2. Khuyến nghị cho các nghiên cứu tiếp theo

Cần có thêm nhiều nghiên cứu về ảnh hưởng của các yếu tố môi trường đến khả năng hấp phụ của than hoạt tính. Đồng thời, việc phát triển các vật liệu mới có khả năng hấp phụ cao hơn cũng là một hướng đi quan trọng trong nghiên cứu này.

Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu biến tính than hoạt tính làm vật liệu hấp phụ hơi thủy ngân