Tài liệu Đồ án tốt nghiệp ngành công nghệ chế biến dầu khí Nghiên cứu tổng hợp sợi nano carbon từ gáo dừa để xử lý nước nhiễm dầu

Đồ Án Tốt Nghiệp 1 Công Nghệ Hóa Học Dầu Và Khí MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN.............................................................................................................iii DANH MỤC HÌNH....................................................................................................iv DANH MỤC BẢNG...................................................................................................vi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT...........................................................................vii TÓM TẮT.................................................................................................................viii CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN........................................................................................1 1.1 Giới thiệu về vật liệu CNF..............................................................................1 1.2 Các tính chất đặc trưng của sợi nano carbon (CNFs)....................................2 1.2.1 Tính chất cơ..............................................................................................2 1.2.2 Tính dẫn điện...........................................................................................2 1.2.3 Tính chất bức xạ điện trường...................................................................2 1.2.4 Tính siêu kỵ nước và ưa dầu....................................................................2 1.3 Một số ứng dụng của CNFs............................................................................3 1.3.1 Các ứng dụng về năng lượng...................................................................3 1.3.2 Thiết bị phát xạ điện từ............................................................................4 1.3.3 Đầu dò Nano và Senso.............................................................................4 1.2.4 Sợi nano carbon tạo vật liệu siêu nhẹ, siêu bền.......................................4 1.4 Các phương pháp tổng hợp CNFs và cơ chế mọc sợi nano carbon...............5 1.4.1 Các phương pháp tổng hợp nano carbon dạng sợi..................................5 1.4.2 Cơ chế mọc sợi nano carbon....................................................................9 1.5 Lý thuyết về quá trình hấp phụ.....................................................................10 1.5.1 Tổng quan về quá trình hấp phụ............................................................10 1.5.2 Cân bằng hấp phụ...................................................................................13 1.5.3 Các mô hình cơ bản của quá trình hấp phụ...........................................13 CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM.................................................................................18 2.1 Tổng hợp CNFs trên bề mặt than hoạt tính bằng xúc tác Ni.......................18 2.1.1 Tạo hình và xử lý bằng axit...................................................................18 2.1.2 Quá trình than hóa gáo dừa....................................................................18 2.1.3 Quy trình chuẩn bị xúc tác.....................................................................18 2.1.4 Tổng hợp CNFs......................................................................................18 2.2 Đặc trưng hình thái bề mặt than hoạt tính và CNFs thông qua kính hiển vi điện tử quét SEM.....................................................................................................19 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 2.3 Khảo sát bề mặt riêng của than hoạt tính và vật liệu CNFs bằng phương pháp hấp phụ đa phân tử BET.................................................................................20 2.4 Đánh giá khả năng hấp phụ Toluene của than hoạt tính và vật liệu CNFs. .22 2.4.1 Chuẩn bị mẫu.............................................................................................22 2.4.2 Hấp phụ toluene bằng vật liệu CNF/than hoạt tính...............................22 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ, THẢO LUẬN...................................................................24 3.1. Than hoạt tính...............................................................................................24 3.1.1. Than hoạt tính chưa được xử lý.............................................................24 3.1.2. Than hoạt tính xử lý bằng Axit..............................................................26 3.2. Sự phân bố xúc tác trên bề mặt than hoạt tính.............................................27 3.3 Sự hình thành CNFs......................................................................................28 3.4 Cấu trúc sợi CNFs.........................................................................................31 3.5 Đánh giá khả năng hấp phụ của vật liệu......................................................33 3.5.1 Đánh giá khả năng hấp phụ của than hoạt tính.....................................34 3.5.2 Đánh giá khả năng hấp phụ của các loại CNFs/C* tổng hợp được......36 3.5.3 So sánh khả năng hấp phụ của CNFs/C* và than hoạt tính..................38 KẾT LUẬN................................................................................................................40 TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................................................................41 SVTH: Lê Quang Hải - Nguyễn Hữu Huy Tuấn GVHD: TS. Nguyễn Đình Minh Đồ Án Tốt Nghiệp 3 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 trong khoa Hóa - Bộ môn Kỹ thuật Dầu Khí nói riêng, là những người trực tiếp giảng dạy chúng tôi trong thời gian 5 năm qua tại trường. Đặc biệt, chúng tôi xin bày tỏ sự kính trọng và lòng biết ơn sâu sắc đến T.S Nguyễn Đình Minh Tuấn, người đã trực tiếp hướng dẫn, định hướng, giúp đỡ và tạo điều kiện tốt nhất cho chúng tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài tốt nghiệp. Chúng tôi cũng xin gửi lời cám ơn đến quý Thầy cô tại các phòng thí nghiệm thuộc khoa Hóa - Đại học Bách khoa đã tận tình giúp đỡ và tạo điều kiện tốt nhất giúp chúng tôi hoàn thành đề tài tốt nghiệp đúng thời hạn yêu cầu. Và cuối cùng, để có được kết quả như ngày hôm nay, chúng tôi cũng xin gửi lời cám ơn đến những người thân và bạn bè đã ân cần thăm hỏi, động viên chúng tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài. Do điều kiện thực tế và vốn kiến thức cũng như khả năng của bản thân còn hạn chế nên trong quá trình thực hiện, báo cáo này không thể tránh khỏi những thiếu sót. Chúng tôi rất mong nhận được sự quan tâm và đóng góp ý kiến của quý Thầy cô để bài báo cáo được hoàn thiện hơn. Cuối cùng, chúng tôi kính chúc quý Thầy cô sức khỏe và hạnh phúc. Đà Nẵng, ngày 07 tháng 06 năm 2015. Nhóm sinh viên thực hiện. SVTH: Lê Quang Hải - Nguyễn Hữu Huy Tuấn GVHD: TS. Nguyễn Đình Minh Đồ Án Tốt Nghiệp 4 Công Nghệ Hóa Học Dầu Và Khí DANH MỤC HÌ Hình 1.1: Mô phỏng góc tiếp xúc (a) và hình ảnh giọt nước trên bề mặt của vật liệu siêu kỵ nước (b)............................................................................................................3 Hình 1.2: Áo chống đạn siêu bền, vỏ tàu vũ trụ làm bằng CNFs................................5 Hình 1.3: Cơ chế quá trình tổng hợp CNFs bằng phương pháp CVD........................6 Hình 1.4: Dây chuyền công nghệ tổng hợp CNFs bằng phương pháp CVD.............7 Hình 1.5: Chế tạo CNFs bằng phương pháp chùm laser.............................................8 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..........................................................................9 Hình 1.7: Quá trình lớn lên của sợi nano carbon theo cơ chế Octopus[10]..............10 Hình 1.8: Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir........................................................16 Hình 1.9: Sự phụ thuộc của Ce/qe vào Ce...........................................................16 Y Hình 2.1: Vật liệu CNFs trên bề mặt than hoạt tính..................................................19 Hình 2.2: Các đường đẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ theo phân loại của IUPAC .....................................................................................................................................21 Hình 2.3: Đồ thị xác định các thông số của phương trình BET................................22 Hình 2.4: Hệ thống rung lắc trong hấp phụ Toluene 23 Hình 3.1: Hình SEM mẫu than hoạt tính được xử lý bằng nước.....................24 Hình 3.2: Hình SEM của mẫu than hoạt tính được xử lý bằng nước với độ phóng đại 2.300 lần.........................................................................................25 Hình 3.3: Hình SEM của mẫu than hoạt tính đã được xử lý bằng Axit H2SO4 .........................................................................................................................26 Hình 3.4: Hình SEM của mẫu NiO/C* đã được xử lý bằng nước...................27 Hình 3.5: Hình SEM của mẫu NiO/C* đã được xử lý bằng Axit H2SO4........28 Hình 3.6: Hình SEM của mẫu CNFs/C* được xử lý bằng nước.....................29 Hình 3.7: Hình SEM CNFs/C* được xử lý bằng nước thể hiện vùng trống CNFs trên bề mặt vật liệu................................................................................29 Hình 3.8: Ảnh SEM CNFs/C* của mẫu đã được xử lý bằng axit HNO3........30 Hình 3.9: Ảnh SEM của mẫu CNFs/C* đã được xử lý bằng axit H2SO4........31 Hình 3.10: Ảnh SEM của mẫu CNFs/C* đã được xử lý bằng Axit H2SO4.....32 Hình 3.11: Ảnh SEM của mẫu CNFs/C* đã được xử lý bằng axit H2SO4......33 Hình 3.12: Đồ thị log qe, log Ce của các mẫu than hoạt tính.........................35 Hình 3.13: Đồ thị log qe, log Ce của các mẫu CNFs/C*..................................37 SVTH: Lê Quang Hải - Nguyễn Hữu Huy Tuấn GVHD: TS. Nguyễn Đình Minh Đồ Án Tốt Nghiệp 5 Công Nghệ Hóa Học Dầu Và Khí Hình 3.14: Đồ thị log qe, log Ce của các mẫu CNFs/C* và mẫu than hoạt tính .........................................................................................................................38 Hình 3.15: Đồ thị so sánh khả năng hấp phụ của CNFs/C* và C* tương ứng. .........................................................................................................................39 SVTH: Lê Quang Hải - Nguyễn Hữu Huy Tuấn GVHD: TS. Nguyễn Đình Minh Đồ Án Tốt Nghiệp 6 Công Nghệ Hóa Học Dầu Và Khí DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1: Giá trị Co, Ce, qe của mẫu C*/H2O ở các nồng độ khác nhau...................34 Bảng 3.2: Giá trị Co, Ce, qe của mẫu C*/H2SO4 ở các nồng độ khác nhau................34 Bảng 3.3: Giá trị Co, Ce, qe của mẫu C*/HNO3 ở các nồng độ khác nhau.................34 Bảng 3.4: Giá trị Kf của các mẫu than hoạt tính........................................................35 Bảng 3.5: Giá trị Co, Ce, qe của mẫu CNFs/C*/H2O ở các nồng độ khác nhau.........36 Bảng 3.6: Giá trị Co, Ce, qe của mẫu CNFs/C*/H2SO4 ở các nồng độ khác nhau.....36 Bảng 3.7: Giá trị Co, Ce, qe của mẫu CNFs/C*/HNO3 ở các nồng độ khác nhau......36 Bảng 3.8: Giá trị Kf thu được của các mẫu CNFs/C*................................................37 Bảng 3.9: Bảng giá trị Kf thu được của các mẫu CNFs/C* và than hoạt tính được xử lý bằng H2O................................................................................................................38 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 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT CNFs CVD CA SA STM AFM SWCNFs MWSNFs BET BJH UV-Vis SEM XRD C*/H2O C*/H2SO4 C*/HNO3 CNFs/C*/H2O CNFs/C*/H2SO4 CNFs/C*/HNO3 : 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 dừa đã được xử lý bằng axit Nitric 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 TÓM TẮT Trong gần một thế kỷ qua, ngành công nghiệp dầu khí được xem là ngành công nghiệp mũi nhọn hàng đầu trong sự phát triển của khoa học công nghệ. Các sản phẩm có nguồn gốc từ dầu khí đã có mặt trong hầu hết các lĩnh vực khác nhau của đời sống và gần như đã trở thành một nguồn năng lượng không thể thay thế. Tuy nhiên, nó cũng mang lại sự ô nhiễm trầm trọng đến môi trường sống, ảnh hưởng đến sự phát triển toàn diện của đất nước, sức khỏe, đời sống nhân dân cũng như vẻ mỹ quan của môi trường sống. Trong đó, ô nhiễm nguồn nước là một trong những thực trạng đáng lo ngại nhất, ngày nay vấn đề xử lý nước và cung cấp nước sạch đang là một mối quan tâm lớn của nhiều quốc gia và nhiều tổ chức xã hội. Với đề tài “Nghiên cứu tổng hợp sợi nano carbon để xử lý nước nhiễm dầu từ gáo dừa”, chúng tôi đã dựa trên những tính chất đặc biệt của sợi nano carbon (CNFs) như độ bền cơ cao, siêu nhẹ, có bề mặt riêng BET vào khoảng 180-200 m2  g , đặc biệt là tính siêu kỵ nước để tạo thành một loại vật liệu mới, có khả năng xử lý nước nhiễm dầu. Phương pháp tổng hợp được chúng tôi thực hiện là phân hủy xúc tác các khí chứa carbon (Chemical Vapor Deposition-CVD) trên nền than hoạt tính 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 1 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 carbon là một dạng hình thù của carbon với cấu trúc nano hình trụ, kiểu lai hóa sp 2. Sợi nano carbon được phát triển trên bề mặt của vật liệu có bề mặt riêng lớn và đã được tẩm một lớp xúc tác kim loại (Ni, Fe, Co). CNFs được sản xuất theo nhiều phương pháp khác nhau: phân hủy xúc tác các khí chứa carbon hay còn gọi là kết tụ hóa học trong pha hơi (Chemical Vapor Deposition-CVD), cắt gọt nhờ laser (Ablation laser) và hồ quang điện (Electric arc), trong đó phương pháp CVD là phương pháp phổ biến nhất hiện này vì đơn giản, rẻ tiền. Sợi nano carbon (CNFs) được tạo nên từ các lớp graphite chồng lên nhau, tương thích với hầu hết các kỹ thuật chế tạo polymer, có thể phân tán trong dung môi theo đẳng hướng hay dị hướng. CNFs có tính chất tuyệt vời về mặt cơ khí, độ dẫn điện, dẫn nhiệt cao. CNFs được tổng hợp từ hơi hydrocarbon và xúc tác kim loại (Ni, Fe, Co), có một lõi rỗng được bao quanh bởi một sợi hình trụ gồm các lớp graphite xếp chồng lên nhau khoảng 25 độ so với trục dọc của sợi[2]. Hình thái học gọi là “cốc xếp chồng lên nhau” hoặc “xương cá”. Các sợi nano carbon có đường kính trung bình dao động 10-40 nm. Những phân tử carbon có những thuộc tính đặc biệt như độ bền cơ cao, có bề mặt riêng vào khoảng 180-200 m2/g, đặc biệt là tính siêu kỵ nước của vật liệu đã được nghiên cứu. Ngoài ra nó còn có giá trị cho công nghệ nano, điện tử, quang học và những lĩnh vực khác của khoa học công nghệ và vật liệu. Đặc biệt, do thuộc tính dẫn nhiệt, dẫn điện và cơ học đặc trưng, CNFs được xem như là nguyên liệu cho những cấu trúc vật liệu khác nhau. CNFs được phân biệt thành sợi nano đơn lớp (single-walled) và sợi nano đa lớp (multi-walled). Sợi nano riêng lẻ liên kết với nhau bằng lực Van Der Waals. Trong lịch sử khoa học chưa có vật liệu nào có đặc tính vô cùng đa dạng, tiềm năng ứng dụng cực kỳ phong phú như sợi nano carbon. Một trong những đặc tính khác thường của sợi nano carbon là cơ tính và lý tính. Sợi nano có độ cứng, độ bền siêu việt và truyền nhiệt tốt. Cấu trúc của sợi có thể được thiết kế để thay đổi độ dẫn nhiệt của kim loại đồng đến bán dẫn. Những đặc tính này đã thu hút sự quan tâm của các nhà khoa học và giới công nghiệp doanh thương. Ngoài các đặc tính vĩ mô,những hiện tượng lượng tử của sợi nano carbon như thông tin lượng tử và ngay đến hiệu ứng siêu dẫn cũng đang được khảo sát. CNFs có bề mặt riêng lớn và có khả năng hấp phụ cao[3], mặt khác nó có khả năng hấp phụ 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 2 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 mm 2 có thể chịu được lực căng 6322 kg. Khối lượng riêng của sợi nano carbon rất thấp với khoảng 1,3-1,4 g  cm 3 , 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. 1.2.2 Tính dẫn điện Tính chất dẫn điện của sợi nano carbon phụ thuộc vào cấu trúc của sợi[5]. Do cách hình thành ống theo các hướng khác nhau, các sợi nano carbon có thể là bán dẫn hoặc kim loại. Đo điện trở ở từng phần của sợi nano carbon thì thấy rằng với sợi nano carbon đơn tường dẫn điện như kim loại thì điện trở không đổi dọc theo chiều dài sợi. Tuy nhiên, với sợi nano carbon đa tường dẫn điện theo kiểu bán dẫn, nói chung điện trở suất của ống nano carbon vào cỡ 10−4 Ohm/cm ở nhiệt độ phòng (điện trở suất của đồng là 1.678−6 ohm/cm). Cường độ dòng tối đa của CNFs từ 107−108 A/ cm2 (gấp hàng trăm lần so với cường độ dòng tối đa của kim loại đồng). 1.2.3 Tính chất bức xạ điện trường Sự phát xạ điện trường là quá trình phát xạ điện tử từ bề mặt của một pha rắn vào chân không dưới tác dụng của một điện trường tĩnh. Khi áp một điện trường đủ lớn, các điện tử tại bề mặt xuyên qua hàng rào thế và thoát ra ngoài. Với CNFs, do tỷ lệ chiều dài/đường kính lớn, cấu trúc dạng tip, độ ổn định hóa, nhiệt cao và độ dẫn nhiệt, dẫn điện cũng rất cao nên khả năng phát xạ điện tử là rất cao, ngay ở điện thế thấp[6]. 1.2.4 Tính siêu kỵ nước và ưa dầu Vật liệu kỵ nước là vật liệu được tạo nên từ phân tử không phân cực và do đó chúng ưa các dung môi không phân cực và trung tính. Các phần tử kỵ nước bao gồm các alkan, dầu, chất béo… Các phần tử kỵ nước thường cụm lại với nhau hình SVTH: Lê Quang Hải - Nguyễn Hữu Huy Tuấn GVHD: TS. Nguyễn Đình Minh Đồ Án Tốt Nghiệp 3 Công Nghệ Hóa Học Dầu Và Khí thành các mixen trong nước. Khi nhỏ giọt nước lên bề mặt của vật liệu kỵ nước ta 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 > 900 , màng siêu kỵ nước có CA > 1500 [8]. Với góc tiếp xúc lớn hơn 1500 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 m2  g ), 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 thành pin nhiên liệu dùng cho ô tô. SVTH: Lê Quang Hải - Nguyễn Hữu Huy Tuấn GVHD: TS. Nguyễn Đình Minh Đồ Án Tốt Nghiệp 4 Công Nghệ Hóa Học Dầu Và Khí 1.3.2 Thiết bị phát xạ điện từ Yêu cầu chung là ngưỡng thế phát xạ của vật liệu phải thấp, mật độ dòng phải có độ ổn định cao, vật liệu phát xạ phải có đường kính cỡ nano, cấu trúc tương đối hoàn hảo, độ dẫn nhiệt cao, độ rộng khe năng lượng nhỏ và ổn định về mặt hóa học. Về các điều kiện này, vật liệu CNFs đáp ứng đầy đủ. Hơn nữa,CNFs lại tương đối trơ về mặt hóa học nên có độ ổn định về mặt hóa học rất cao. Vật liệu CNFs đã được sử dụng cho các thiết bị phát xạ điện từ trường như: transistor hiệu ứng trường, các màn hình hiển thị, tip STM, AFM. Các tính năng của màn hình hiển thị có sử dụng CNFs: mỏng, độ sáng cao, độ tương phản cao, hiệu suất phát quang cao, góc nhìn rộng, đáp ứng nhanh, điện thế tiêu thụ thấp, tiêu thụ ít điện năng. 1.3.3 Đầu dò Nano và Senso Do tính dẻo dai được dử dụng như các đầu dò quét trong các thiết bị kính hiển vi điện tử AFM và STM. Thuận lợi chủ yếu của các đầu dò loại này là độ phân giải được cải thiện hơn nhiều so với các tip Si hoặc tip kim loại mà không phá mẫu (do CNF có độ đàn hồi cao) 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 5 Công Nghệ Hóa Học Dầu Và Khí Hình 1.2: Áo chống đạn siêu bền, vỏ tàu vũ trụ làm bằng CNFs Các phương pháp tổng hợp CNFs và cơ chế mọc sợi nano carbon 1.4.1 Các phương pháp tổng hợp nano carbon dạng sợi 1.4.1.1 Phương pháp lắng đọng pha hơi hóa học Lắng đọng hơi hóa học là một phương pháp mà nhờ đó vật liệu rắn được tạo nên thông qua các phản ứng hóa học xảy ra ở gần bề mặt đế được nung nóng. Trong phương pháp CVD, vật liệu rắn thu được là dạng lớp phủ, bột hoặc đơn tinh thể. Bằng cách thay đổi điều kiện thí nghiệm, vật liệu đế, nhiệt độ đế, thành phần cấu tạo của hỗn hợp khí phản ứng, áp suất…có thể đạt được những đặc tính khác nhau của vật liệu. Điểm đặc biệt của công nghệ CVD là có thể chế tạo được lớp màng với độ dày đồng đều và ít bị xốp ngay cả khi hình dạng đế phức tạp. Một điểm đặc trưng khác của CVD là có thể lắng đọng chọn lọc, lắng đọng giới hạn trong một khu vực nào đó trên đế có trang trí hoa văn. Phương pháp CVD được sử dụng để chế tạo nhiều loại màng mỏng. Ví dụ chế tạo các màng ứng dụng trong công nghệ vi điện tử như: màng cách điện, dẫn điện, lớp chống gỉ, chống oxi hóa, chế tạo sợi quang chịu nhiệt. Sử dụng được với những vật liệu nóng chảy ở nhiệt độ cao và chế tạo pin mặt trời, sợi composite nhiệt độ cao, các vật liệu siêu dẫn ở nhiệt độ cao. Khí nguyên liệu đưa được dòng đối lưu vận chuyển, gặp môi trường nhiệt độ cao hay plasma sẽ xảy ra hiện tượng va chạm giữa các electron với ion hay electron với notron hoặc cũng có thể là electron va chạm với electron để tạo ra gốc tự do. Sau đó, các phân tử gốc tự do khuếch tán xuống đế, gặp môi trường nhiệt độ cao tại đế sẽ xảy ra các phản ứng tạo màng tại bề mặt đế. Sản phẩm phụ sinh ra sau khi phản ứng sau đó sẽ khuếch tán ngược vào dòng chất lưu, dòng chất lưu đưa khí nguyên liệu dư, sản phẩm phụ, khí độc ra khỏi buồng. 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 6 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 ( C 3 H 8 ,C 4 H 10  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 0 0 650 C−900 C . 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 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 Hình 1.4: Dây chuyền công nghệ tổng hợp CNFs bằng phương pháp CVD. (1) Các bình khí, (2) Lò nung ống có điều khiển nhiệt độ, (3) Ống phản ứng bằng Quartz, (4) Thiết bị điều khiển lưu lượng Một số kỹ thuật CVD để tổng hợp CNFs thường dùng là: - - Phương pháp CVD nhiệt: CVD kích hoạt phản ứng bằng nhiệt, thường được thực hiện ở nhiệt độ cao (trên 900 oC), đây là phương pháp đầu tiên và cổ điển. Phương pháp CVD tăng cường plasma: khí nguyên liệu được đưa vào liên tục tới bề mặt đế và lò phản ứng được làm sạch với khí trơ hoặc rút chân không. Phản ứng hóa học dẫn đến lắng đọng màng xảy ra trên đế tại nhiệt độ dưới nhiệt phân hủy của khí nguyên liệu chứa thành phần kim loại và phản ứng pha khí là không quan trọng. Thường sử dụng năng lượng của plasma để kích hoạt phản ứng. do đó nhiệt độ thấp hơn nhiều, khoảng 300-500oC. - 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 8 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 đọng. Với điện cực là carbon tinh khiết, ta thu được MWCNFs, còn khi có mặt của xúc tác kim loại (Fe, Ni, Co) ta thu được SWCNFs. Các kỹ thuật tổng hợp CNFs bằng hồ quang khác: - Tổng hợp CNFs bằng hồ quang ngoài không khí - Tổng hợp CNFs bằng hồ quang trong Nitơ lỏng - Tổng hợp CNFs bằng hồ quang trong từ trường - Tổng hợp CNFs bằng hồ quang với điện cực plasma quay 1.4.1.3 Tổng hợp sợi nano carbon dùng nguồn Laser Một chùm laser có năng lượng cao (xung hoặc liên tục) làm bay hơi một bia graphite trong lò có nhiệt độ cao khoảng 1200 oC. Trong lò có chứa khí trơ He hoặc Ne với mục đích giữ áp suất trong lò ở 500 torr và đóng vai trò của khí mang đưa hơi carbon về phía cực lắng đọng. Các nguyên tử, phân tử carbon lắng đọng tạo thành các đám có thể gồm fullerence và MWCNFs. Để tạo ra SWCNFs thì bia phải có xúc tác kim loại (Co, Ni, Co hoặc Y). CNFs được tạo ra bằng phương pháp bay hơi bằng chùm tia laser có độ tinh khiết cao hơn so với phương pháp hồ quang điện. Hình 1.5: Chế tạo CNFs bằng phương pháp chùm laser SVTH: Lê Quang Hải - Nguyễn Hữu Huy Tuấn GVHD: TS. Nguyễn Đình Minh Đồ Án Tốt Nghiệp 9 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 ( C m H n  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 nguyên tử carbon lại với nhau. Cùng với sự phát triển của sợi nano carbon, hạt xúc tác được đẩy lên theo phương mọc của sợi nano carbon và đồng thời xảy ra SVTH: Lê Quang Hải - Nguyễn Hữu Huy Tuấn GVHD: TS. Nguyễn Đình Minh Đồ Án Tốt Nghiệp 10 Công Nghệ Hóa Học Dầu Và Khí quá trình tái thiết hạt xúc tác, hạt bị phân chia thành nhiều mảnh nhỏ, mỗi mảnh là cơ sở cho sự phát triển của một sợi. Cuối cùng, quá trình ngưng tụ carbon trên bề mặt Ni cứ tiếp tục xảy ra và chiều dài và số lượng sợi theo thời gian phản ứng. Kết quả là tạo ra một chùm các sợi nano carbon phát triển từ một gốc ban đầu, người ta gọi đó là cơ chế phát triển theo cơ chế Octopus - cơ chế bạch tuộc. Hình 1.7: Quá trình lớn lên của sợi nano carbon theo cơ chế Octopus[10] 1.5 Lý thuyết về quá trình hấp phụ 1.5.1 Tổng quan về quá trình hấp phụ 1.5.1.1 Hấp phụ - Hấp phụ là quá trình tập hợp các phân tử khí, hơi hoặc các phân tử, ion của một chất lên bề mặt phân chia pha. Bề mặt phân chia pha có thể là lỏng - rắn, khí lỏng, khí - rắn. - 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 11 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 kết những phần tử chất bị hấp phụ với những phần tử của chất hấp phụ thành những hợp chất bề mặt. Năng lượng liên kết này lớn (có thể tới hàng trăm kJ/mol), do đó liên kết tạo thành bền khó bị phá vỡ. Vì vậy hấp phụ hóa học thường không thuận nghịch và không thể vượt quá một đơn lớp phân tử. - Trong hấp phụ hóa học, cấu trúc điện tử của các phần tử của các chất tham gia quá trình hấp phụ có sự biến đổi sâu sắc dẫn đến sự hình thành liên kết hóa học. Sự hấp phụ hóa học còn đòi hỏi sự hoạt hóa phân tử do đó xảy ra chậm. - Trong thực tế, sự phân biệt hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học chỉ là tương đối vì ranh giới giữa chúng không rõ rệt. Một số trường hợp tồn tại đồng thời cả hai hình thức hấp phụ. Ở vùng nhiệt độ thấp thường xảy ra hấp phụ vật lý, khi tăng nhiệt độ khả năng hấp phụ vật lý giảm, khả năng hấp phụ hóa học tăng lên. 1.5.1.2 Giải hấp phụ Quá trình ngược lại với hấp phụ gọi là quá trình giải hấp phụ hoặc khử hấp phụ. Quá trình này nhằm khôi phục lại hoạt tính vốn có của chất hấp phụ, đây cũng là phương pháp tái sinh vật liệu hấp phụ nên nó mang đặc trưng về hiệu quả kinh tế. Một số phương pháp giải hấp phụ thường dùng là: Phương pháp hóa lý: có thể thực hiện tại chỗ, ngay trên cột hấp phụ nên tiết kiệm được thời gian, không làm vỡ vụn chất hấp phụ và có thể thu hồi chất hấp phụ ở trạng thái nguyên vẹn. Phương pháp hóa lý có thể thực hiện theo cách: chiết với dung môi, sử dụng phản ứng oxi hóa - khử, áp đặt các điều kiện làm dịch chuyển cân bằng không có lợi cho quá trình hấp phụ. Phương pháp nhiệt: sử dụng cho các trường hợp chất bị hấp phụ bay hơi hoặc sản phẩm phân hủy nhiệt của chúng có khả năng bay hơi. Phương pháp vi sinh: là phương pháp tái tạo khả năng hấp phụ của vật liệu hấp phụ nhờ vi sinh vật. 1.5.1.3 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 12 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. Hệ hấp phụ trong nước bị chi phối bởi tính chất ưa nước và kỵ nước, là hệ quả của tương tác giữa chất hấp phụ, chất bị hấp phụ với nước. Một số chất hữu cơ như hydrocacbon, dẫn xuất halogen của nó có độ tan rất hạn chế trong nước do tính kỵ nước của chúng. Do tính chất đó chúng luôn có khuynh hướng không chịu hòa hợp, tìm cách cụm lại với nhau (tạo nhũ) hoặc tìm tới những đối tượng dễ hòa hợp hơn là các chất không phân cực như than, các khoáng vật, các hạt chất hữu cơ, các hạt sa lắng và hấp phụ trên đó. Trong môi trường nước, các chất hữu cơ có độ tan khác nhau. Khả năng hấp phụ trên vật liệu hấp phụ đối với các chất hữu cơ có độ tan cao sẽ yếu hơn với chất hữu cơ có độ tan thấp hơn. Như vậy, từ độ tan của chất hữu cơ trong nước có thể dự đoán được khả năng hấp phụ chúng trên vật liệu hấp phụ. Phần lớn các chất hữu cơ tồn tại trong nước dạng phân tử trung hòa, ít bị phân cực. Do đó quá trình hấp phụ trên vật liệu hấp phụ đối với chất hữu cơ chủ yếu theo cơ chế hấp phụ vật lý. 1.5.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ Quá trình hấp phụ về cơ bản ảnh hưởng bởi các yếu tố sau: - Khối lượng phân tử - Cấu trúc phân tử - Loại và số lượng các nhóm chức - Hàm lượng tro và các hợp chất dễ bay hơi - Diện tích bề mặt riêng - Số lượng vi lỗ có trong vật liệu - pH của môi trường hấp phụ và pH của vật liệu - Liều lượng vật liệu hấp phụ - Thời gian hấp phụ SVTH: Lê Quang Hải - Nguyễn Hữu Huy Tuấn GVHD: TS. Nguyễn Đình Minh