Hiệu suất hấp phụ MB (%)
0.1 0.25 0.5
1.0
2.0
160
160
140
Có thể bạn quan tâm!
-
Nghiên cứu than hóa phụ phẩm nông nghiệp vỏ hạt cà phê, lõi bắp bằng phương pháp carbon hóa thủy nhiệt, ứng dụng làm vật liệu hấp phụ và xúc tác - 9 -
Nghiên cứu than hóa phụ phẩm nông nghiệp vỏ hạt cà phê, lõi bắp bằng phương pháp carbon hóa thủy nhiệt, ứng dụng làm vật liệu hấp phụ và xúc tác - 10 -
Nghiên cứu than hóa phụ phẩm nông nghiệp vỏ hạt cà phê, lõi bắp bằng phương pháp carbon hóa thủy nhiệt, ứng dụng làm vật liệu hấp phụ và xúc tác - 11 -
Nghiên cứu than hóa phụ phẩm nông nghiệp vỏ hạt cà phê, lõi bắp bằng phương pháp carbon hóa thủy nhiệt, ứng dụng làm vật liệu hấp phụ và xúc tác - 13 -
Nghiên cứu than hóa phụ phẩm nông nghiệp vỏ hạt cà phê, lõi bắp bằng phương pháp carbon hóa thủy nhiệt, ứng dụng làm vật liệu hấp phụ và xúc tác - 14 -
Nghiên cứu than hóa phụ phẩm nông nghiệp vỏ hạt cà phê, lõi bắp bằng phương pháp carbon hóa thủy nhiệt, ứng dụng làm vật liệu hấp phụ và xúc tác - 15
Xem toàn bộ 180 trang tài liệu này.
120
100
80
60
40
20
0
(a)
aa a a
c
b b
d
c b b
a a
a a
dc c d d
2.0
1.6
1.2
0.8
0.4
0.0
-0.4
-0.8
-1.2
Độ acid tổng (mmol/g)
Hiệu suất đường khử (%)
140
120
100
80
60
40
20
0
0.1 0.25 0.5 1.0 2.0
2.0
(b)
aa
a a
d
c c
b b
a a
a a
d
d c c
bb
d
Độ acid tổng (mmol/g)
1.6
1.2
0.8
0.4
0.0
-0.4
-0.8
-1.2
Chú thích:
Nồng độ KOH thủy nhiệt (mol/L)
Nồng độ KOH thủy nhiệt (mol/L)
Hấp phụ MB (CHhydro) Hấp phụ MB (CChydro)
Độ acid tổng (CHhydro) Độ acid tổng (CChydro)
Hình 3.11. Ảnh hưởng nồng độ KOH thủy nhiệt đến: (a) hiệu suất hấp phụ MB, (b) hiệu suất đường khử và độ acid tổng của CHhydro và CChydro; các thông số a,b,c chỉ sự khác biệt có ý nghĩa thống kê với độ tin cậy 95% kiểm định Tukey HSD.
Kết quả trên Hình 3.11 cho thấy nồng độ dung dịch KOH có ảnh hưởng đến hiệu suất hấp phụ MB, hiệu suất đường khử và độ acid tổng của CHhydro và CChydro. Độ acid tổng, hiệu suất hấp phụ MB và hiệu suất tạo thành đường khử của CHhydro và CChydro đều tăng khi tăng nồng độ dung dịch KOH từ 0,1 – 2 mol/L. Khi nồng độ dung dịch KOH thay đổi từ 0,1 – 1 mol/L, độ acid tổng của các mẫu CHhydro và CChydro thay đổi đáng kể CHhydro từ 0,487 – 1,874 mmol/g, CChydro từ 0,385 – 1,856 mmol/g (p <0,05). Do đó, hiệu suất hấp phụ MB và hiệu suất tạo thành đường khử của mẫu CHhydro và CChydro cũng thay đổi đáng kể. Hiệu suất hấp phụ MB của CHhydro từ 48,06 – 99,76%, CChydro từ 44,01 – 99,90%. Hiệu suất tạo thành đường khử của CHhydro từ 42,91 – 81,92%, CChydro từ 40,92 – 82,57%. Tuy nhiên, khi tiếp tục tăng nồng độ KOH từ 1 – 2 mol/L thì hiệu suất hấp phụ MB và hiệu suất đường khử của các mẫu Hydrochar hoạt hóa thủy nhiệt thay đổi rất ít (p <0,05). Độ chênh lệch hiệu suất hấp phụ MB của các mẫu CHhydro và CChydro khi tăng nồng độ KOH từ 1 – 2 mol/L là khoảng 0,78 – 1,85%. Độ chênh lệch hiệu suất tạo thành đường khử của các mẫu CHhydro và CChydro khi tăng nồng độ KOH từ 1 – 2 mol/L là khoảng 0,51 – 0,72%.
Do đó, nồng độ KOH 1 mol/L là nồng độ thích hợp để điều chế Hydrochar hoạt hóa thủy nhiệt có khả năng làm vừa vật liệu hấp phụ MB, vừa làm vật liệu xúc tác cho phản ứng thủy phân cellulose. Kết quả hoàn toàn phù hợp với kết quả kiểm định Tukey cho thấy ở nồng độ KOH 1 mol/L và 2 mol/L có gắn cùng một chữ cái loại a giống nhau nên khác biệt không ý nghĩa thống kê với độ tin cậy 95%.
3.2.2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ thủy nhiệt
Thí nghiệm ảnh hưởng của nhiệt độ thủy nhiệt đến Hydrochar hoạt hóa thủy nhiệt được thực hiện tại các điều kiện: nhiệt độ thay đổi lần lượt 110, 130, 150, 170oC, cố định nồng độ dung dịch KOH 1 mol/L đã lựa chọn được ở trên, thời gian lưu 2 giờ được tham khảo từ tài liệu [116]. Hydrochar hoạt hóa thủy nhiệt được đánh giá dựa trên độ acid tổng, hiệu suất hấp phụ MB và hiệu suất tạo thành đường khử từ phản ứng thủy phân cellulose của than. Nhiệt độ thủy nhiệt có ảnh hưởng đến lượng nhóm chức bề mặt, hiệu suất hấp phụ MB và hiệu suất tạo thành đường khử
của CHhydro, CChydro được trình bày Hình 3.12.
Hiệu suất hấp phụ MB (%)
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
110 120 130 140 150 160 170
Nhiệt độ thủy nhiệt (oCứ)
2.0
(a)
a a
a ab
b b
c c
b b
a a
a a
a a
Độ acid tổng (mmol/g)
Hiệu suất đường khử (%)
1.6
1.2
0.8
0.4
0.0
-0.4
-0.8
-1.2
160
140
120
100
80
60
40
20
0
110 120 130 140 150 160 170
o
2.0
(b)
a a
a ab
b b
c c
a a
a a
b b
c c
Độ acid tổng (mmol/g)
1.6
1.2
0.8
0.4
0.0
-0.4
-0.8
-1.2
Chú thích:
Hấp phụ MB (CHhydro) Hấp phụ MB (CChydro)
Độ acid tổng (CHhydro) Độ acid tổng (CChydro)
Nhiệt độ thủy nhiệt ( Cứ)
Hình 3.12. Ảnh hưởng nhiệt độ thủy nhiệt đến: (a) hiệu suất hấp phụ MB, (b) hiệu suất đường khử và độ acid tổng của CHhydro và CChydro; các thông số a,b,c chỉ sự khác biệt có ý nghĩa thống kê với độ tin cậy 95% kiểm định Tukey HSD.
Kết quả trên Hình 3.12 cho thấy nhiệt độ thủy nhiệt có ảnh hưởng đến hiệu suất hấp phụ MB, hiệu suất đường khử và độ acid tổng của của CHhydro và CChydro. Độ acid tổng, hiệu suất hấp phụ MB và hiệu suất tạo thành đường khử của CHhydro
và CChydro đều tăng là khi nhiệt độ thủy nhiệt tăng từ 110 – 130oC. Khi tiếp tục tăng
nhiệt độ thủy phân đến 170oC thì độ acid tổng và hiệu suất tạo thành đường khử của CHhydro và CChydro khuynh hướng giảm (p < 0,05). Cụ thể khi thay đổi nhiệt độ thủy nhiệt từ 110 – 130oC: độ acid tổng của CHhydro và CChydro tăng, CHhydro khoảng 0,717 – 1,819 mmol/g, CChydro khoảng 0,782 – 1,863 mmol/g. Hiệu suất hấp phụ
MB của CHhydro và CChydro tăng, CHhydro khoảng 76,62 – 99,43%, CChydro khoảng 71,00 – 99,53%; Hiệu suất tạo thành đường khử của CHhydro và CChydro tăng CHhydro khoảng 46,22 – 81,83%, CChydro khoảng 48,45 – 82,73%. Khi thay đổi nhiệt độ thủy nhiệt tăng đến 170oC, độ acid tổng của CHhydro và CChydro giảm dẫn đến hiệu suất
đường khử giảm. Sự giảm độ acid tổng của than khi tăng nhiệt độ thủy nhiệt có thể là do sự phân hủy nhóm chức bề mặt trên CHhydro và CChydro. Độ chênh lệch hiệu suất tạo thành đường khử của các mẫu CHhydro và CChydro khi tăng nhiệt độ thủy
phân từ 130 – 170oC trong khoảng 0,02 – 4,44%. Do đó, nhiệt độ thủy phân 130oC
là nhiệt độ thích hợp để điều chế Hydrochar hoạt hóa thủy nhiệt để làm vật liệu hấp phụ MB và xúc tác cho phản ứng thủy phân cellulose. Kết quả hoàn toàn phù hợp với kết quả kiểm định Tukey.
3.2.2.3. Ảnh hưởng của thời gian thủy nhiệt
Thí nghiệm ảnh hưởng của thời gian thủy nhiệt đến Hydrochar hoạt hóa thủy nhiệt được thực hiện tại điều kiện là thời gian thay đổi lần lượt 0,5, 1, 2, 3, 4 giờ, cố định nồng độ dung dịch KOH 1 mol/L, nhiệt độ thủy phân 130oC đã lựa chọn được ở trên. Hydrochar hoạt hóa thủy nhiệt được đánh giá dựa trên độ acid tổng, hiệu suất hấp phụ MB và hiệu suất đường khử tạo thành từ phản ứng thủy phân cellulose của than. Thời gian thủy nhiệt có ảnh hưởng đến lượng nhóm chức bề mặt, hiệu suất hấp phụ MB và hiệu suất tạo thành đường khử của CHhydro, CChydro được trình bày Hình 3.13.
Hiệu suất hấp phụ MB (%)
140
120
100
80
60
40
20
0
2.0
(a)
a ab b
a ab b
a a a a a a
d b c b c d c
1.6
1.2
0.8
0.4
0.0
-0.4
-0.8
-1.2
140
Độ acid tổng (mmol/g)
Hiệu suất đường khử (%)
120
100
80
60
40
20
0
2.0
(b)
a a
ab ab
b b
d c
a a ab ab
b
b
d
d
c
d
c
Độ acid tổng (mmol/g)
1.6
1.2
0.8
0.4
0.0
-0.4
-0.8
-1.2
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5
Chú thích:
Thời gian thủy nhiệt (giờø)
Thời gian thủy nhiệt (giờø)
Hấp phụ MB (CHhydro) Hấp phụ MB (CChydro)
Độ acid tổng (CHhydro) Độ acid tổng (CChydro)
Hình 3.13. Ảnh hưởng thời gian thủy nhiệt đến: (a) hiệu suất hấp phụ MB, (b) hiệu suất đường khử và độ acid tổng của CHhydro và CChydro; các thông số a,b,c chỉ sự khác biệt có ý nghĩa thống kê với độ tin cậy 95% kiểm định Tukey HSD.
Kết quả trên Hình 3.13 cho thấy thời gian thủy nhiệt có ảnh hưởng đến hiệu suất hấp phụ MB, hiệu suất đường khử và độ acid tổng của của CHhydro và CChydro. Độ acid tổng, hiệu suất hấp phụ MB và hiệu suất tạo thành đường khử của CHhydro và CChydro đều tăng là khi thời gian thủy nhiệt tăng từ 0,5 – 2 giờ. Khi tiếp tục tăng thời gian thủy phân đến 4 giờ thì độ acid tổng và hiệu suất tạo thành đường khử của CHhydro và CChydro khuynh hướng giảm (p < 0,05). Khi thời gian thủy nhiệt tăng từ
0,5 – 2 giờ: độ acid tổng của CHhydro và CChydro tăng CHhydro khoảng 0,587 – 1,792 mmol/g, CChydro khoảng 0,752 – 1,863 mmol/g. Do đó, hiệu suất hấp phụ MB của CHhydro và CChydro tăng, CHhydro khoảng 64,68 – 98,06%, CChydro khoảng 59,42 – 99,07%. Hiệu suất tạo thành đường khử của CHhydro và CChydro tăng, CHhydro khoảng khoảng 43,24 – 79,37%, CChydro khoảng 42,46 – 82,77%. Khi kéo thời gian thủy nhiệt từ 2 đến 4 giờ, độ acid tổng của CHhydro và CChydro giảm, dẫn đến giảm hiệu suất hấp phụ MB và hiệu suất tạo thành đường khử (p < 0,05). Nguyên nhân có thể do khi kéo dài thời gian phản ứng thì các thành phần các hợp chất hữu cơ sẽ bị phân hủy dẫn đến giảm hàm lượng các nhóm chức bề mặt, cũng như giảm độ acid tổng của vật liệu. Độ chênh lệch của hiệu suất hấp phụ MB của CHhydro và CChydro khi tăng thời gian thủy phân từ 2 đến 4 giờ khoảng 0,97 – 1,01%. Độ chênh lệch hiệu suất đường khử tạo thành của mẫu CHhydro và CChydro khi tăng thời gian thủy phân từ 2 đến 4 giờ khoảng 1,17 – 3,49%. Do đó, thời gian thủy phân 2 giờ là thời gian thích hợp để điều chế Hydrochar hoạt hóa thủy nhiệt để làm vật liệu hấp phụ MB và xúc tác cho phản ứng thủy phân cellulose.
Tóm lại, điều kiện lựa chọn thích hợp để điều chế Hydrochar hoạt hóa thủy nhiệt có khả năng làm vừa vật liệu hấp phụ MB, vừa làm vật liệu xúc tác cho phản ứng thủy phân cellulose cho các nghiên cứu tiếp theo là nồng độ KOH 1 mol/L, ở nhiệt độ 130oC, thời gian lưu 2 giờ. Kết quả hoàn toàn phù hợp với kết quả kiểm định Tukey. Ưu điểm chính của phương pháp điều chế Hydrochar hoạt hóa thủy
nhiệt là chỉ tiêu tốn một lượng nhỏ dung dịch KOH. Lượng dung dịch KOH dư sau khi thủy nhiệt có thể tái sử dụng cho lần lần hoạt hóa sau. Một ưu điểm nữa là kết hợp đồng thời quá trình hoạt hóa hóa học và nhiệt phân. Lượng KOH bị giữ lại trong sản phẩm thủy nhiệt tiếp tục hoạt động như tác nhân hoạt hóa trong quá trình nhiệt phân. Hơn nữa, Hydrochar hoạt hóa thủy nhiệt trong môi trường KOH có thể tạo ra nhiều nhóm chức chứa oxy điều này thuận lợi cho việc điều chế vật liệu hấp phụ và vật liệu xúc tác. Kết quả phù hợp với các nghiên cứu khác đã công bố [139-141].
3.2.3. Điều chế Hydrochar từ tính (CHmagnet và CCmagnet)
3.2.3.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ từ hóa
Thí nghiệm ảnh hưởng của nhiệt độ từ hóa đến Hydrochar từ tính được thực hiện tại điều kiện: nhiệt độ từ hóa thay đổi lần lượt 140, 160, 180, 200oC, cố định trong thời gian 8 giờ, Hydrochar/ FeCl3.6H2O với tỉ lệ (2:1) trong môi trường kiềm
(a)
200oC
180oC
160oC
140oC
(b)
200oC
180oC
160oC
140oC
được tham khảo từ tài liệu [112]. Hydrochar từ tính được đánh giá dựa trên độ từ hóa, độ acid tổng, hiệu suất hấp phụ MB và hiệu suất tạo thành đường khử từ phản ứng thủy phân cellulose của than. Kết quả đường cong từ hóa của Hydrochar từ tính (CHmagnet, CCmagnet) ở các nhiệt độ từ hóa khác nhau được trình bày trong Hình 3.14.
40
Độ từ hóa (emu/g)
30
20
10
0
-10
-20
-30
-40
-15000-10000 -5000 0 5000 10000 15000
H/Oe
40
Độ từ hóa (emu/g)
30
20
10
0
-10
-20
-30
-40
-15000-10000 -5000 0 5000 10000 15000
H/Oe
Hình 3.14. Đường cong từ hóa của Hydrochar từ tính: (a) CHmagnet và (b) CCmagnet ở các nhiệt độ từ hóa khác nhau.
Kết quả ảnh hưởng nhiệt độ từ hóa đến hiệu suất hấp phụ MB, hiệu suất đường khử và độ acid tổng của Hydrochar từ tính được trình bày trong Hình 3.15.
(a)
aca
a a
add
ac aba
b b
b
b b
a a
c
c c
Hiệu suất hấp phụ MB (%)
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
(b)
b
a
b
a
a
a
a
c
a a
ac
b b
a da
d
b b
c c
c c
Hiệu suất đường khử(%)
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
Chú thích:
140 160 180 200
Nhiệt độ từ hóa (oC)
140 160 180 200
Nhiệt độ từ hóa (oC)
2.8
Độ acid tổng (mmol/g)
2.4
2.0
1.6
1.2
0.8
0.4
0.0
-0.4
-0.8
-1.2
-1.6
-2.0
-2.4
2.4
2.0
1.6
1.2
0.8
0.4
0.0
-0.4
-0.8
40
30
Độ từ hóa (emu/g)
20
10
0
-10
-20
-30
-40
-50
40
Độ acid tổng (mmol/g)
Độ từ hóa (emu/g)
30
20
10
0
-10
-20
Hấp phụ MB CHmagnet Hấp phụ MB CCmagnet
Độ acid tổng CHmagnet Độ acid tổng CCmagnet
Độ từ hóa CHmagnet Độ từ hóa CCmagnet
Hình 3.15. Ảnh hưởng nhiệt độ từ hóa đến: (a) hiệu suất hấp phụ MB, (b) hiệu suất đường khử và độ acid tổng của CHmagnet và CCmagnet; các thông số a,b,c chỉ sự khác biệt có ý nghĩa thống kê với độ tin cậy 95% kiểm định Tukey HSD.
Kết quả trên Hình 3.14 và Hình 3.15 cho thấy nhiệt độ từ hóa có ảnh hưởng đến độ từ hóa, độ acid tổng, hiệu suất hấp phụ MB, hiệu suất tạo thành đường của CHmagnet và CCmagnet: (1) nhiệt độ từ hóa tăng thì độ từ hóa tăng; (2) nhiệt độ từ hóa tăng thì độ acid tổng, hiệu suất hấp phụ MB, hiệu suất tạo thành đường khử giảm. Hiệu suất hấp phụ MB, hiệu suất tạo thành đường khử tốt nhất ở nhiệt độ 180oC (lần lượt hấp phụ MB: CHmagnet đạt 92,02%, CCmagnet đạt 93,09%, hiệu suất tạo thành đường khử CHmagnet đạt 47,80%, CCmagnet đạt 48,90%). Kết quả trên Hình 3.14 cho thấy khi tăng nhiệt độ từ
hóa từ 140 – 180oC thì độ từ hóa tăng, độ từ hóa của CHmagnet khoảng 4,96 – 29,14
emu/g, CCmagnet khoảng 4,98 – 24,47 emu/g. Khi nhiệt độ tiếp tục tăng từ 180 – 200oC thì độ từ hóa tiếp tục tăng đáng kể, độ từ hóa chênh lệch trong khoảng 1,482 – 1,506 emu/g (p < 0,05). Tuy nhiên, kết quả trên Hình 3.15 cho thấy khi độ từ hóa càng tăng thì hiệu suất hấp phụ MB và hiệu suất tạo thành đường khử của CHmagnet và CCmagnet càng giảm. Do quá trình từ hóa Hydrochar hình thành các phân tử Fe3O4 đã xâm nhập vào các lỗ xốp hoặc chiếm diện tích bề mặt trống làm cho diện tích bề mặt riêng giảm [142]. Sự giảm độ acid tổng của than khi tăng nhiệt độ từ hóa có thể là do sự phân hủy nhóm chức bề mặt của Hydrochar từ tính dẫn đến giảm khả năng hấp phụ và xúc tác thủy phân cellulose tạo thành đường khử. Cụ thể, khi nhiệt độ từ hóa tăng từ 140 – 160oC, hiệu suất hấp phụ MB và hiệu suất tạo thành đường khử tăng, nhưng độ từ hóa của Hydrochar từ tính lại rất thấp. Khi thay đổi nhiệt độ từ hóa từ 160 – 180oC, hiệu suất hấp phụ MB giảm tương ứng, CHmagnet khoảng 94,29 – 92,02%, CCmagnet khoảng 95,97 – 93,09%. Hiệu suất tạo thành đường khử giảm tương ứng CHmagnet khoảng
53,03 – 47,80%, CCmagnet khoảng 52,46 – 48,90%. Khi tăng nhiệt độ từ 180 – 200oC
hiệu suất hấp phụ MB và hiệu suất tạo thành đường khử của CHmagnet và CCmagnet tiếp tục giảm đáng kể (p < 0,05). Nhiệt độ từ hóa ở 200oC thì hiệu suất hấp phụ MB (~ 86,52%) và hiệu suất đường khử (~ 41,30%). Do đó, nhiệt độ từ hóa 180oC là nhiệt độ thích hợp để điều chế Hydrochar từ tính để làm vật liệu hấp phụ MB và xúc tác cho
phản ứng thủy phân cellulose. Kết quả nghiên cứu được tương tự như kết quả báo cáo của Ma và các cộng sự điều chế vật liệu từ tính MCA [112].
3.2.3.2. Ảnh hưởng của thời gian từ hóa
Thí nghiệm ảnh hưởng của thời gian từ hóa đến Hydrochar từ tính được thực hiện tại điều kiện: thời gian từ hóa thay đổi lần lượt là 4, 6, 8, 10 giờ, cố định nhiệt độ từ hóa là 180oC khảo sát được ở trên, Hydrochar/ FeCl3.6H2O với tỉ lệ (2:1) trong môi
trường kiềm được tham khảo từ tài liệu [112]. Hydrochar từ tính được đánh giá dựa trên độ từ hóa, độ acid tổng, hiệu suất hấp phụ MB và hiệu suất tạo thành đường khử từ phản ứng thủy phân cellulose của than. Kết quả đường cong từ hóa của Hydrochar từ tính ở các mốc thời gian từ hóa khác nhau được trình bày trong Hình 3.16.
(a)
10 h
8 h
6 h
4 h
40
Độ từ hóa (emu/g)
30
20
10
0
-10
-20
-30
-40
-15000-10000 -5000 0 5000 10000 15000
H/Oe
40
(b)
10 h
8 h
6 h
4 h
Độ từ hóa (emu/g)
30
20
10
0
-10
-20
-30
-40
-15000-10000 -5000 0 5000 10000 15000
H/Oe
Hình 3.16. Đường cong từ hóa của Hydrochar từ tính: (a) CHmagnet và (b) CCmagnet ở các mốc thời gian từ hóa khác nhau
a
a
b c
dd
bc
b b
b c
a
c
Kết quả ảnh hưởng thời gian từ hóa đến hiệu suất hấp phụ MB, hiệu suất đường khử và độ acid tổng của Hydrochar từ tính được trình bày trong Hình 3.17.
Hiệu suất hấp phụ MB (%)
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
(a)
a
a a
b b
b b
d
c c
3 4 5 6 7 8 9 10 11
Thời gian từ hóa (giờ)
2.8
2.4
2.0
1.6
1.2
0.8
0.4
0.0
-0.4
-0.8
-1.2
-1.6
-2.0
-2.4
40
Độ acid tổng (mmol/g)
30
Độ từ hóa (emu/g)
20
10
0
-10
-20
-30
-40
-50
Hiệu suất đường khử (%)
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
2.8
(b)
b b
a
a
c
ad a
c
b
b
b c
c
a a
d
b b
c c
d d
2.4
2.0
1.6
1.2
0.8
0.4
0.0
-0.4
-0.8
3 4 5 6 7 8 9 10 11
Thời gian từ hóa (giờ)
40
Độ acid tổng (mmol/g)
30
Độ từ hóa (emu/g)
20
10
0
-10
-20
-30
-40
-50
Chú thích:
Hấp phụ MB CHmagnet Hấp phụ MB CCmagnet
Độ acid tổng CHmagnet Độ acid tổng CCmagnet
Độ từ hóa CHmagnet Độ từ hóa CCmagnet
Hình 3.17. Ảnh hưởng thời gian từ hóa đến: (a) hiệu suất hấp phụ MB, (b) hiệu suất đường khử và độ acid tổng của Hydrochar từ tính: (a) CHmagnet và (b) CCmagnet; các
thông số a,b,c chỉ sự khác biệt có ý nghĩa thống kê với độ tin cậy 95% kiểm định Tukey HSD.
Kết quả trên Hình 3.16 và Hình 3.17 cho thấy thời gian từ hóa có ảnh hưởng đến độ từ hóa, độ acid tổng, hiệu suất hấp phụ MB, hiệu suất tạo thành đường khử của CHmagnet và CCmagnet: (1) thời gian từ hóa tăng thì độ từ hóa tăng; (2) thời gian từ hóa tăng thì độ acid tổng, hiệu suất hấp phụ MB, hiệu suất tạo thành đường khử giảm. Kết quả cho thấy khi độ từ hóa càng tăng thì hiệu suất hấp phụ MB và hiệu suất tạo thành đường khử của Hydrochar từ tính càng giảm. Do khi thời gian kéo dài thì giảm độ acid tổng của CHmagnet và CCmagnet do sự phân hủy nhóm chức bề mặt. Trong quá trình từ hóa Hydrochar hình thành các phân tử Fe3O4 đã xâm nhập vào các lỗ xốp hoặc chiếm diện tích bề mặt trống làm cho diện tích bề mặt riêng giảm nên khả năng hấp phụ và xúc tác của vật liệu giảm [142]. Cụ thể, trong khoảng thời gian từ 4 - 10 giờ, độ từ hóa trên Hydrochar từ tính tăng khi thời gian từ hóa tăng. Độ từ hóa của CHmagnet khoảng 3,13 – 31,64 emu/g, CCmagnet khoảng 5,97
– 26,52 emu/g. Hơn nữa, trong khoảng thời gian từ 4 - 8 giờ, hiệu suất hấp phụ MB
của CHmagnet giảm tương ứng 96,85 – 91,77%, CCmagne giảm 97,68 – 92,47%. Hiệu suất đường khử của CHmagnet giảm tương ứng 56,52 – 49,07%, CCmagne giảm 58,79 – 50,24%. Khi tăng thời gian từ 8 – 10 giờ thì hiệu suất hấp phụ MB và hiệu suất tạo thành đường khử của CHmagnet và CCmagnet tiếp tục giảm đáng kể, có thể do độ acid tổng của Hydrochar từ tính giảm khi thời gian từ hóa tăng. Hiệu suất hấp phụ MB (~ 84,85%) và hiệu suất đường khử (~ 40,73%) ở thời gian từ hóa 10 giờ. Do đó, thời gian từ hóa 8 giờ là thời gian thích hợp để điều chế Hydrochar từ tính để làm vật liệu hấp phụ MB và xúc tác cho phản ứng thủy phân cellulose.
Tóm lại, điều kiện lựa chọn thích hợp để điều chế Hydrochar từ tính có khả năng làm vừa vật liệu hấp phụ MB, vừa làm vật liệu xúc tác cho phản ứng thủy phân cellulose cho các nghiên cứu tiếp theo: Hydrochar/ FeCl3.6H2O với tỉ lệ (2:1)
trong môi trường kiềm, nhiệt độ từ hóa 180oC, thời gian từ hóa 8 giờ. Kết quả cho
thấy Hydrochar từ tính làm giảm khả năng hấp phụ cũng như khả năng xúc tác cho phản ứng thủy phân cellulose. Nhưng ưu điểm của phương pháp hoạt hóa từ tính này là có thể sử dụng thu hồi vật liệu hấp phụ hoặc xúc tác sau phản ứng dễ dàng bằng từ trường. Kết quả hoàn toàn phù hợp với kết quả kiểm định Tukey. Kết quả phù hợp với nghiên cứu khác đã công bố [112].