CHƯƠNG III: MÔ HÌNH XỬ LÝ KHÍ HF BẰNG VẬT LIỆU HẤP PHỤ
Fe 2 O 3 -MnO 2 (QUY MÔ PHÒNG THÍ NGHIỆM)
3.1. Đánh giá vật liệu
* Hình thái và kích thước hạt
Từ ảnh SEM có thể thấy cấu trúc vật liệu thu được có dạng hạt, có kích thước không đồng đều từ 100 – 200 nm, các phân tử có sự phối trí khá đồng nhất trong khung mạng trên chất nền cordierit.
Hình 3.1 Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) của vật liệu hấp phụ Fe2O3-MnO2 trên nền cordierit
* Diện tích bề mặt riêng BET
Hình 3.2 Đồ thị đường thẳng BET của vật liệu Fe2O3-MnO2 được điều chế Diện tích bề mặt riêng của vật liệu Fe2O3-MnO2 được xác định bằng phương pháp BET. Kết quả diện tích bề mặt riêng BET của mẫu vật liệu được xác định ∼ 7,094 m2/g. Dựa vào phương trình BET xây dựng đường sự phụ thuộc với khoảng thí nghiệm P/Ps từ 0,05 đến 0,35
Đồ thị có dạng như trên, ta có: OA = b = 0,0284 và Tg α = a = 0,6091 Từ đồ thị ta tính được:
– Độ hấp phụ đơn lớp am theo công thức : 57 , 6091 1 , 0 0284 , 0
1
1 =
= +
= +
tga am OA
mmol/g
3.2. Đánh giá hiệu quả xử lý khí HF của vật liệu hấp phụ Fe2O3-MnO2
3.2.1. Đánh giá ảnh hưởng của thời gian hấp phụ lên khả năng hấp phụ khí HF của vật liệu
Nghiên cứu được thực hiện ở nồng độ khí HF đầu vào là 2 mg/m3, tốc độ khí đầu vào được duy trì với Q = 1,2 l/phút, trọng lượng vật liệu hấp phụ Fe2O3-MnO2
được sử dụng trong nghiên cứu là 1 gram, thời gian hấp phụ khí thay đổi 10 phút, 20 phút, 30 phút, 40 phút, 50 phút, 60 phút; nhiệt độ hấp phụ được duy trì ở 120 oC.
Bảng 3.1 Ảnh hưởng của thời gian hấp phụ lên khả năng hấp phụ khí HF của vật liệu
Thời gian
(phút) 10 20 30 40 50 60
Co (àg) 24 48 72 96 120 144
Cf (àg) 1,77 2,46 3,15 2,16 1,5 1,62
Hiệu suất
(%) 93 95 96 98 99 99
Hình 3.3 Biểu đồ ảnh hưởng của thời gian hấp phụ đến hiệu suất hấp phụ Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng thời gian hấp phụ lên khả năng hấp phụ khí HF của vật liệu được thể hiện trong hình 3.3 và bảng 3.1. Các số liệu nghiên cứu cho thấy, khả năng hấp phụ khí HF của vật liệu là khá cao. Sau 10 phút hấp phụ, 1 gram vật liệu hấp phụ được 22,23 àg khớ HF đạt hiệu suất là 93%. Độ hấp phụ khớ HF của vật liệu tăng khi thời gian hấp phụ khí HF tăng lên 20, 30, 40, 50, 60 phút với các kết quả nhận được là: hàm lượng HF bị hấp phụ 45,54; 68,85; 93,84; 118,5; 142,38 àg và hiệu suất hấp phụ 95; 96; 98; 99; 99 %, tương ứng.
Như vậy phương pháp xử lý khí ứng dụng vật liệu hấp phụ Fe2O3-MnO2 đạt hiệu quả cao hơn so với phương pháp hấp thụ bằng dung dịch NaOH
3.2.2. Đánh giá tốc độ dòng khí đến khả năng hấp phụ khí HF của vật liệu Fe2O3-MnO2
Nhằm mục đích đánh giá ảnh hưởng tốc độ khí đến khả năng hấp phụ khí HF của vật liệu Fe2O3-MnO2. Tác giả đã tiến hành các thí nghiệm được bố trí như sau:
nồng độ khí HF đầu vào là 2 mg/m3, tốc độ khí đầu vào được thay đổi với: Q = 1,2;
1,5; 2,0; 2,5 l/phút, trọng lượng vật liệu hấp phụ Fe2O3-MnO2 được sử dụng trong nghiên cứu là 1 gram, thời gian hấp phụ khí 40 phút, nhiệt độ hấp phụ được duy trì ở 120 oC.
Bảng 3. 2 Ảnh hưởng của tốc độ khí đến khả năng hấp phụ khí HF của vật liệu
STT Tốc độ khí (l/phút)
Hàm lượng HF đầu vào (àg)
Hàm lượng HF đầu ra (àg)
Độ hấp phụ HF của vật liệu (àg/g)
1 1,2 120 0.14 119.86
2 1,5 150 2.25 147.75
3 2,0 200 6.30 193.70
4 2,5 250 9.15 240.85
Ở thí nghiệm này, tốc độ khí đầu vào được điều chỉnh bằng lưu lượng kế. Kết quả nghiên cứu cho thấy khi ta thay đổi tốc độ khí vào hệ với tốc độ tăng dần từ 1,2 l/phỳt đến 2,5 l/phỳt độ hấp phụ khớ HF của vật liệu cũng tăng dần từ 119,86 àg/g ứng với tốc độ 1,2 l/phỳt đến 240,85 àg/g ứng với tốc độ đầu 2,5 l/phỳt. Điều này, chứng tỏ khả năng làm việc của vật liệu tăng theo tốc độ dòng khí, sự phụ thuộc của 2 đại lượng này khá tuyến tính với nhau. Điều này có thể giải thích là do nồng độ khí đầu vào còn thấp nên khả năng hấp phụ của vật liệu chưa đạt mức bão hòa. Do
khí HF là một khí đặc thù nên số lượng thí nghiệm còn hạn chế, đồng thời do kinh phí không cho phép nên không đánh giá được độ hấp phụ cực đại của vật liệu.