I. Nghiên cứu tổng quan về than hoạt tính
Luận án tập trung vào nghiên cứu sự hấp phụ của than hoạt tính dạng siêu mịn, một loại vật liệu có cấu trúc xốp và diện tích bề mặt lớn. Than hoạt tính được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như xử lý nước, xử lý khí, và công nghệ quân sự. Luận án cung cấp cái nhìn tổng quan về cấu trúc, tính chất, và phương pháp sản xuất than hoạt tính, đặc biệt là dạng siêu mịn. Các phương pháp hoạt hóa hóa học và hơi nước được đề cập như những cách thức chính để tạo ra than hoạt tính có khả năng hấp phụ cao.
1.1. Cấu trúc và tính chất của than hoạt tính
Than hoạt tính có cấu trúc mạng vô định hình với hệ thống mao quản phát triển, tạo diện tích bề mặt lớn. Các nhóm chức hóa học trên bề mặt và thành mao quản giúp tăng khả năng hấp phụ. Luận án phân tích chi tiết cấu trúc graphit hóa và không graphit hóa của than hoạt tính, cũng như các loại mao quản khác nhau. Điều này giúp hiểu rõ hơn về cơ chế hấp phụ của vật liệu này.
1.2. Phương pháp sản xuất than hoạt tính siêu mịn
Luận án đề cập đến các phương pháp sản xuất than hoạt tính siêu mịn, bao gồm nghiền cơ học và hoạt hóa hóa học. Phương pháp nghiền cơ học được đánh giá là không làm ảnh hưởng đến cấu trúc mao quản của than hoạt tính, phù hợp với quy trình sản xuất trong phòng thí nghiệm. Các thí nghiệm được thực hiện để xác định kích thước hạt và phân bố kích thước của than hoạt tính siêu mịn.
II. Phương pháp nghiên cứu và đối tượng
Luận án sử dụng các phương pháp phân tích hiện đại như SEM, BET, và hấp phụ đẳng nhiệt để đánh giá cấu trúc và tính chất của than hoạt tính siêu mịn. Các thí nghiệm được thực hiện trên ba loại than hoạt tính khác nhau: Trà Bắc, Trung Quốc, và Tre. Mục tiêu là xác định ảnh hưởng của kích thước hạt đến quá trình hấp phụ trong pha khí, hơi hữu cơ, và dung dịch nước.
2.1. Phương pháp xác định cấu trúc và kích thước hạt
Các phương pháp như SEM và BET được sử dụng để phân tích cấu trúc mao quản và kích thước hạt của than hoạt tính siêu mịn. Kết quả cho thấy phương pháp nghiền cơ học không làm thay đổi cấu trúc mao quản, đảm bảo tính ổn định của vật liệu trong quá trình hấp phụ.
2.2. Phương pháp hấp phụ đẳng nhiệt
Luận án sử dụng phương pháp hấp phụ đẳng nhiệt để đánh giá khả năng hấp phụ của than hoạt tính siêu mịn đối với các chất như nitơ, benzen, và methylene blue. Các kết quả cho thấy than hoạt tính siêu mịn có hiệu suất hấp phụ cao hơn so với các loại than hoạt tính thông thường.
III. Kết quả và ứng dụng thực tiễn
Luận án đưa ra các kết quả nghiên cứu chi tiết về quá trình hấp phụ của than hoạt tính siêu mịn trong các môi trường khác nhau. Các phương trình đẳng nhiệt và động học hấp phụ được thiết lập, giúp dự đoán hiệu suất hấp phụ của vật liệu. Than hoạt tính siêu mịn được đánh giá là có tiềm năng lớn trong xử lý nước thải và xử lý khí thải công nghiệp.
3.1. Đánh giá hiệu suất hấp phụ
Các kết quả cho thấy than hoạt tính siêu mịn có hiệu suất hấp phụ cao hơn so với các loại than hoạt tính thông thường, đặc biệt là trong việc loại bỏ các chất hữu cơ như methylene blue và TNT. Kích thước hạt càng nhỏ, hiệu suất hấp phụ càng cao.
3.2. Ứng dụng trong xử lý môi trường
Luận án đề xuất các ứng dụng thực tiễn của than hoạt tính siêu mịn trong xử lý nước thải và xử lý khí thải. Vật liệu này có thể được sử dụng để loại bỏ các chất ô nhiễm hữu cơ và kim loại nặng, góp phần bảo vệ môi trường.
