Luận án Nghiên cứu tổng hợp và tính chất hấp phụ một số chất hữu cơ trong môi trường nước của than hoạt tính từ vỏ cà phê

tự sẽ ảnh hưởng đến các 
tính chất như độ dẫn, tính chất điện và độ bền của vật liệu. 
Trong luận án này, hình thái cấu trúc bề mặt của THT được chụp trên máy 
S4800 Hitachi tại Viện Vệ sinh dịch tễ Trung Ương. 
2.3.4. Phương pháp phổ hồng ngoại (IR) 
 Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR: Fourier-Transform Infrared 
Spectroscopy) là một kỹ thuật thực nghiệm thường được sử dụng để xác định (nhận 
ra) sự tồn tại của các nhóm nguyên tử trong phân tử hoặc trên bề mặt vật liệu. 
Nguyên lí của phương pháp này là dựa vào sự hấp thụ bức xạ hồng ngoại của các 
nhóm nguyên tử. Theo quan niệm dao động nhóm, những nhóm nguyên tử giống 
nhau trong các phân tử có cấu tạo khác nhau sẽ có những dao động định vị thể hiện 
59 
ở những khoảng tần số giống nhau được gọi là tần số đặc trưng nhóm. Khi chiếu 
bức xạ hồng ngoại vào phân tử, các nhóm nguyên tử khác nhau sẽ hấp thụ các bức 
xạ hồng ngoại ở các vùng bước sóng (tần số) khác nhau tương ứng với năng lượng 
dao động đặc trưng của nó. Dựa vào sự hấp thu này người ta có thể xác định được 
sự tồn tại của các nhóm nguyên tử trong phân phân tử. 
Các phép đo phổ FTIR trong luận án này được thực hiện trên máy FT-IR 
NEXUS 670, Nicolet (Mỹ) tại Viện Kỹ thuật nhiệt đới, Viện Hàn lâm Khoa học và 
Công nghệ Việt Nam và máy IR Prestige 21, Shimazu (Nhật Bản) tại Khoa Hóa 
học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, trong khoảng số sóng từ 500 – 4000 cm-1, sử 
dụng phương pháp ép viên với KBr với tỉ lệ mTHT/mKBr ~ 1/400 ở nhiệt độ phòng. 
2.3.5. Phương pháp chuẩn độ Boehm 
 Phương pháp chuẩn độ Boehm được đề nghị bởi H. Boehm [29] đã được sử 
dụng để xác định một cách định lượng các nhóm chức acid và nhóm chức base có 
trên bề mặt THT. Đây là phương pháp đơn giản dễ thực hiện thông qua các phép 
chuẩn độ acid-base. Trong luận án này phương pháp được tiến hành như sau: 
 Cho 0,50 gam THT vào các bình kín có chứa sẵn 50 mL một trong các dung 
dịch: NaHCO3 0,10 M; Na2CO3 0,10 M; NaOH 0,10 M; HCl 0,10M. Hỗn hợp sau 
đó được lắc trong máy lắc ở 30oC trong 72 h. Sau khi để lắng, hỗn hợp được lọc và 
tiến hành chuẩn độ lại 10 mL mỗi dung dịch thu được bằng dung dịch HCl 0,10 M 
đối với các dung dịch ban đầu là NaHCO3, Na2CO3, NaOH và bằng dung dịch 
NaOH 0,10 M đối với dung dịch ban đầu là HCl. Mỗi thí nghiệm chuẩn độ được lặp 
lại 3 lần để lấy giá trị trung bình. 
 Trong tính toán NaOH được xem là trung hòa tất cả các nhóm chức có tính 
acid của THT (carboxyl, phenol, lactone), Na2CO3 trung hòa các nhóm carboxyl và 
lactone, NaHCO3 chỉ trung hòa các nhóm carboxyl còn HCl trung hòa tất cả các 
nhóm chức có tính base có trên bề mặt than. 
2.3.6. Phương pháp xác định pHPZC 
Điểm điện tích không hay điểm đẳng điện (Point of zero charge – PZC) là 
giá trị pH tại đó bề mặt vật liệu trung hòa về điện. Thường điểm đẳng điện được xác 
60 
định ở pH của chất điện li và gán cho chất nền. 
Trong môi trường nước, do bề mặt của THT tích điện (điện tích bề mặt), dẫn 
đến sự hình thành các lớp điện kép xung quanh bề mặt than. Giá trị pH mà ở đó 
điện tích các ion trên bề mặt ở trạng thái cân bằng được gọi là điểm đẳng điện 
(pHPZC). Ở vùng pH dưới điểm đẳng điện, bề mặt tích điện dương. Vùng pH cao 
hơn điểm đẳng điện, bề mặt tích điện âm. 
 pHPZC của THT có thể được xác định theo phương pháp độ lệch pH [88]. 
Trong luận án này, phương pháp được tiến hành như sau: Cho 0,25 gam THT vào 
các bình kín có chứa 50 mL dung dịch KNO3 0,1 M có pH khác nhau (2,5 – 10). 
Hỗn hợp sau đó được lắc tại nhiệt độ phòng trong 72 giờ. Sau khi để lắng, hỗn hợp 
được lọc và đo pH của dung dịch thu được. Giá trị pH tại đó không có sự thay đổi 
sau khi cho THT vào chính là pHPZC. 
61 
Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 
3.1. LỰA CHỌN QUY TRÌNH TỔNG HỢP THAN HOẠT TÍNH VỚI TÁC 
NHÂN ZnCl2 
Khi sử dụng tác nhân ZnCl2, THT có thể được tổng hợp theo quy trình một 
giai đoạn hoặc theo quy trình hai giai đoạn. Định hướng của luận án khi tổng hợp 
THT với tác nhân ZnCl2 là để hấp phụ các chất màu hữu cơ. Vì vậy, để lựa chọn 
quy trình tổng hợp phù hợp, luận án đã so sánh kết quả xác định bề mặt riêng, các 
đặc trưng mao quản và tính chất hấp phụ Methylen blue (MB) của 1 mẫu THT tổng 
hợp theo quy trình một giai đoạn (ACZ3-600-2) với 3 mẫu THT được tổng hợp theo 
quy trình hai giai đoạn (BiACZ2, BiACZ3 và BiACZ4). 
3.1.1. Xác định bề mặt riêng và đặc trưng mao quản 
¸p suÊt t­¬ng ®èi (p/p
o
)
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
L
­
î
n
g
 N
2
 b
Þ 
h
Ê
p
 p
h
ô
 (
c
m
3
 g
-1
)
BiACZ2
BiACZ3
BiACZ4
ACZ3-600-2
2
5
0
Hình 3.1. Các đường đẳng nhiệt hấp phụ-khử hấp phụ N2 tại 77K của các mẫu THT 
tổng hợp với tác nhân ZnCl2 theo quy trình 1 giai đoạn và 2 giai đoạn 
 Trên hình 3.1 giới thiệu các đường đẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ N2 ở 
77K của các mẫu THT tổng hợp theo quy trình 1 giai đoạn và 2 giai đoạn. Từ đây 
nhận thấy, đường đẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ N2 của các mẫu đều nằm trung 
62 
gian giữa dạng I (ở vùng p/po 0,01) theo sự phân 
loại của IUPAC [108], với sự xuất hiện vòng trễ khi giải hấp phụ. Điều này chứng 
tỏ các mẫu THT thu được đều có chứa mao quản nhỏ (dmao quản < 2 nm) và mao quản 
trung bình (2 dmao quản 50 nm). Từ hình 3.1 cũng nhận thấy mẫu THT tổng hợp 
theo quy trình 1 giai đoạn (ACZ3-600-2) có vòng trễ rộng hơn các mẫu tổng hợp 
theo quy trình 2 giai đoạn (BiACZ). Điều này chứng tỏ mẫu ACZ3-600-2 chứa 
nhiều mao quản trung bình hơn các mẫu BiACZ. 
Bảng 3.1. Bề mặt riêng và các đặc trưng mao quản của các mẫu THT 
tổng hợp với ZnCl2 theo quy trình 1 giai đoạn và 2 giai đoạn 
Mẫu 
SBET 
(m2 g-1) 
Smic 
(m2 g-1) 
SBJH 
(m2 g-1) 
SBJH/SBET 
(%) 
Vmic 
(cm3 g-1) 
VBJH 
(cm3 g-1) 
VBJH/Vtot 
(%) 
BiACZ2 1255 1082 173 13,8 0,4871 0,2682 35,5 
BiACZ3 1410 1180 230 16,3 0,5403 0,3803 41,3 
BiACZ4 1200 1006 194 16,2 0,4712 0,3804 44,7 
ACZ3-600-2 1383 461 922 66,7 0,2001 1,4481 87,9 
 Kết quả tính bề mặt riêng và các đặc trưng mao quản của các mẫu THT được 
tóm tắt trong bảng 3.1. Từ đây nhận thấy THT tổng hợp với tác nhân ZnCl2 có bề 
mặt riêng khá lớn, nằm trong khoảng 1200 – 1410 m2 g-1, chứa cả mao quản nhỏ và 
mao quản trung bình. Trong đó: 
 i) Mẫu THT tổng hợp theo quy trình một giai đoạn có chứa chủ yếu mao quản 
trung bình. Bề mặt riêng, diện tích và thể tích mao quản trung bình lần lượt là 1383 
m2 g-1, 922 m2 g-1 và 1,4481 cm3 g-1. Diện tích mao quản trung bình chiếm 66,7% bề 
mặt riêng, thể tích mao quản trung bình chiếm 87,9% tổng thể tích mao quản. 
 ii) Các mẫu THT tổng hợp theo quy trình hai giai đoạn chứa chủ yếu mao 
quản nhỏ. Bề mặt riêng của các mẫu nằm trong khoảng 1200 – 1410 m2 g-1, trong 
đó diện tích mao quản nhỏ chiếm > 83,5%. Khi tăng tỉ lệ khối lượng ZnCl2:VCF-TH 
từ 2:1 lên 3:1, bề mặt riêng, lượng mao quản nhỏ và mao quản trung bình đều tăng 
nhẹ. Bề mặt riêng, diện tích mao quản nhỏ và mao quản trung bình tăng lần lượt từ 
1255, 1082 và 173 m2 g-1 lên 1410, 1180 và 230 m2 g-1. Thể tích mao quản nhỏ và 
63 
thể tích mao quản trung bình tăng lần lượt từ 0,4871 và 0,2682 cm3 g-1 lên 0,5403 
và 0,3803 cm3 g-1. Tuy nhiên khi tiếp tục tăng tỉ lệ khối lượng ZnCl2:VCF-TH lên 
4:1 thì bề mặt riêng của THT lại giảm dần và sự giảm này chủ yếu là do giảm lượng 
mao quản nhỏ. Bề mặt riêng, diện tích và thể tích mao quản nhỏ của mẫu tổng hợp 
với tỉ lệ ZnCl2:VCF-TH bằng 4:1 (BiACZ4) lần lượt là 1200 m2 g-1, 1006 m2 g-1 và 
0,4712 cm3 g-1. 
 Như vậy THT tổng hợp với quy trình 1 giai đoạn có bề mặt riêng xấp xỉ THT 
tổng hợp theo quy trình 2 giai đoạn. Tuy nhiên THT tổng hợp theo quy trình 1 giai 
đoạn chứa chủ yếu mao quản trung bình trong khi THT tổng hợp theo quy trình 2 
giai đoạn lại chứa chủ yếu mao quản nhỏ. Kết quả này phù hợp với kết quả quan sát 
đường đẳng nhiệt hấp phụ-giải hấp phụ N2 đã trình bày ở trên. Trong các mẫu tổng 
hợp với quy trình 2 giai đoạn, mẫu BiACZ3 có bề mặt riêng, diện tích và thể tích 
mao quản trung bình lớn nhất. Vì vậy mẫu này được lựa chọn để so sánh khả năng 
hấp phụ MB với mẫu ACZ3-600-2. 
3.1.2. Khảo sát tính chất hấp phụ methylen blue 
t (phút)
0 50 100 150 200 250
q
t 
(m
g
 g
-1
)
30
45
60
75
90
105
BiACZ3
ACZ3-600-2
PT BKB2
Hình 3.2. Động học hấp phụ MB trên mẫu ACZ3-600-2 và BiACZ3 tại 30oC, nồng 
độ đầu 200 mg L-1 (Đường nét liền được tính theo phương trình động học BKB2) 
64 
 Methylen blue được xem là chất mô hình dùng để đánh giá khả năng hấp phụ 
chất màu hữu cơ của THT [86]. Vì vậy để so sánh hiệu quả hấp phụ của các mẫu, 
luận án đã nghiên cứu tính chất hấp phụ MB của hai mẫu THT tổng hợp theo hai 
quy trình khác nhau. 
 Trên hình 3.2 giới thiệu sự biến đổi lượng MB bị hấp phụ trên hai mẫu THT 
theo thời gian tiếp xúc tại 30oC, nồng độ MB ban đầu 200 mg L-1. Từ đây nhận 
thấy, trong khoảng thời gian đầu tiếp xúc (60 phút đối với mẫu BiACZ3, 30 phút 
đối với mẫu ACZ3-600-2) qt tăng nhanh theo t. Sau đó, qt tiếp tục tăng nhưng với 
tốc độ chậm dần và tiến tới trạng thái hấp phụ cân bằng. 
Bảng 3.2. Giá trị qe,TN và các tham số của phương trình động học BKB2 đối với sự 
hấp phụ MB trên các mẫu BiACZ3 và ACZ3-600-2 
Mẫu qe,TN (mg g 1) Tham số của phương trình BKB2 R2 ARE(%) 
BiACZ3 97,00 
qe (mg g 1) 96,90 
0,9999 0,46 
k2 103 (g mg 1phút 1) 1,972 
h (mg g 1phút 1) 18,5 
k2qe (phút-1) 0,191 
ACZ3-600-2 99,49 
qe (mg g 1) 99,01 
0,9999 0,26 
k2 103 (g mg 1phút 1) 38,21 
h (mg g 1phút 1) 374,5 
k2qe (phút-1) 3,783 
 Kết quả sử dụng các phương trình động học biểu biến bậc 1 (BKB1) và biểu 
kiến bậc 2 (BKB2) để mô tả số liệu thực nghiệm cho thấy phương trình động học 
BKB2 phù hợp nhất để mô tả số liệu thực nghiệm hấp phụ trên hai mẫu nghiên cứu. 
Kết quả này cũng giống với kết quả thu được của các tác giả khác khi nghiên cứu sự 
hấp phụ MB trên THT được tổng hợp từ một số nguồn nguyên liệu khác như hạt 
quả chà là [17], vỏ quả đậu [52], củ cải đường [78]. 
 Các tham số của phương trình động học BKB2 tương ứng với các mẫu được 
tóm tắt trong bảng 3.2. Từ các tham số của phương trình này tính được tốc độ đầu 
65 
hấp phụ MB (h) theo công thức (3.1) và tốc độ tiến tới trạng thái cân bằng k2qe. Các 
giá trị này cũng được tóm tắt trong bảng 3.2. 
2
2 eh k q (3.1) 
 Từ bảng 3.2 nhận thấy, với cùng nồng độ đầu 200 mg L-1, hằng số tốc độ hấp 
phụ biểu kiến k2, tốc độ đầu và tốc độ tiến tới trạng thái cân bằng k2qe đối với sự 
hấp phụ MB trên mẫu ACZ3-600-2 lần lượt là 38,21 10-3 g mg 1 phút 1, 374,5 
mg g 1 phút 1 và 3,783 phút-1 đều lớn hơn nhiều lần so với sự hấp phụ MB trên mẫu 
BiACZ3 (1,972 10-3 g mg 1 phút 1, 18,5 mg g 1 phút 1 và 0,191 phút-1). Điều này 
có thể được giải thích là do mẫu ACZ3-600-2 chứa nhiều mao quản trung bình hơn 
mẫu BiACZ3 nên quá trình di chuyển các phân tử MB trên bề mặt mẫu này dễ dàng 
hơn. 
 Từ bảng 3.2 cũng nhận thấy, các giá trị qe tính theo phương trình BKB2 đối 
với cả hai mẫu THT nghiên cứu đều rất gần giá trị qe,TN tương ứng và qe,TN của mẫu 
ACK3-600-2 (99,49 mg g-1) lớn hơn qe,TN của mẫu BiACZ3 (97,00 mg g-1). Điều 
này cho thấy với cùng nồng độ đầu 200 mg L-1, mẫu ACZ3-600-2 có khả năng hấp 
phụ MB tốt hơn mẫu BiACZ3. Để so sánh thêm, cân bằng hấp phụ MB trên hai mẫu 
này cũng đã được nghiên cứu. 
C
e
 (mg L
-1
)
0 25 50 75 100 125 150 175
q
e
 (
m
g
 g
-1
)
75
100
125
150
175
200
225
250
BiACZ3
ACZ3-600-2
Tóth 
Hình 3.3. Các đường đẳng nhiệt hấp phụ MB trên mẫu ACZ3-600-2 và BiACZ3 tại 30oC 
66 
 Trên hình 3.3 giới thiệu các đường đẳng nhiệt hấp phụ MB trên các mẫu 
ACZ3-600-2 và BiACZ3 tại 30oC. Từ đây nhận thấy đối với cả hai mẫu, qe đều tăng 
theo Ce. Điều này chứng tỏ trong điều kiện nghiên cứu sự hấp phụ MB trên các mẫu 
THT chưa đạt đến bão hòa. 
Kết quả sử dụng các phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir, Freundlich 
và Tóth để mô tả cân bằng hấp phụ cho thấy sự hấp phụ MB trên cả hai mẫu THT 
đều được mô tả tốt nhất bằng phương trình Tóth. Điều này chứng tỏ sự hấp phụ MB 
trên các mẫu này là hấp phụ đơn lớp ở nồng độ cân bằng Ce nhỏ và hấp phụ đa lớp ở 
Ce lớn hơn. Các tham số của phương trình Tóth tương ứng được tóm tắt trong bảng 
3.3. 
Bảng 3.3. Các tham số của phương trình Tóth đối với sự hấp phụ MB trên mẫu 
ACZ3-600-2 và BiACZ3 tại 30oC 
Mẫu Tham số RMSE R2 ARE (%) 
BiACZ3 
qmTh (mg g-1) 208,43 
5,87 0,9823 2,36 
Thm
Th
1K L mg 10,465 
mTh 0,376 
ACZ3-600-2 
qmTh (mg g-1) 232,43 
4,69 0,9837 2,35 
Thm
Th
1K L mg 1,418 
mTh 0,683 
Từ bảng 3.3 nhận thấy dung lượng hấp phụ đơn lớp cực đại tính theo phương 
trình Tóth của mẫu ACZ3-600-2 là 232,43 mg g-1, lớn hơn của mẫu BiACZ3 
(208,43 mg g-1). Như vậy mặc dù mẫu BiACZ3 có bề mặt riêng (1410 m2 g-1) lớn 
hơn mẫu ACZ3-600-2 (1383 m2 g-1) nhưng khả năng hấp phụ MB của mẫu BiACZ3 
lại nhỏ hơn. Điều này cho thấy dung lượng hấp phụ MB của THT không chỉ được 
quyết định bởi bề mặt riêng mà còn bị chi phối bởi lượng mao quản trung bình. Mẫu 
ACZ3-600-2 chứa nhiều mao quản trung bình hơn nên có khả năng hấp phụ MB tốt 
hơn mẫu BiACZ3. 
67 
 Từ sự so sánh các mẫu THT tổng hợp với ZnCl2 theo quy trình một giai đoạn 
và quy trình hai giai đoạn nhận thấy: 
 i) Quy trình một giai đoạn cần lượng ZnCl2 nhiều hơn so với quy trình hai 
giai đoạn (do quy trình 2 giai đoạn đã loại bỏ một phần nước và các chất dễ bay hơi 
ở giai đoạn 1, khi chưa cần dùng ZnCl2). Tuy nhiên vì có thể thu hồi được ZnCl2 để 
tái sử dụng nên lượng ZnCl2 không phải là yếu tố đóng vai trò quan trọng trong việc 
lựa chọn quy trình. Bên cạnh đó quy trình 1 giai đoạn cần thời gian ngắn hơn, tiêu 
tốn ít năng lượng hơn (do không cần giai đoạn than hóa). 
 ii) THT tổng hợp với quy trình 1 giai đoạn chứa chủ yếu mao quản trung 
bình nên có tốc độ hấp phụ MB nhanh hơn nhiều lần, có dung lượng hấp phụ MB 
cao hơn so với THT tổng hợp theo quy trình 2 giai đoạn. Đứng trên quan điểm áp 
dụng thực tế thì vật liệu có dung lượng hấp phụ lớn hơn, thời gian đạt cân bằng 
nhanh hơn sẽ có nhiều ưu thế hơn. 
 Vì vậy với định hướng dùng để hấp phụ các chất hữu cơ gây ô nhiễm môi 
trường có kích thước phân tử lớn mà điển hình là thuốc nhuộm hoạt tính RR 195, 
luận án đã lựa chọn quy trình một giai đoạn để tổng hợp THT với tác nhân ZnCl2. 
Các kết quả trình bày ở phần tiếp theo chỉ tập trung vào kết quả nghiên cứu trên các 
mẫu THT tổng hợp theo quy trình này. 
 Như đã trình bày trong phần thực nghiệm, luận án đã tổng hợp được 10 mẫu 
THT với tác nhân ZnCl2 theo quy trình một giai đoạn và 10 mẫu THT với tác nhân 
KOH theo quy trình hai giai đoạn trong các điều kiện khác nhau về tỉ lệ khối lượng 
tác nhân hoạt hóa : khối lượng nguyên liệu, nhiệt độ hoạt hóa và thời gian hoạt hóa. 
Đặc trưng hóa lí và khả năng hấp phụ của các mẫu đã được nghiên cứu. Các kết quả 
thu được sẽ được trình bày ở các phần tiếp theo. 
3.2. XÁC ĐỊNH MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG HÓA LÍ CỦA THAN HOẠT TÍNH 
3.2.1. Phổ tán xạ năng lượng tia X 
 Thành phần hóa học của các mẫu THT tổng hợp được đã được phân tích 
nhanh bằng phương pháp phổ tán xạ năng lượng tia X (EDX). Trên hình 3.4 giới 
thiệu phổ EDX của hai mẫu THT tiêu biểu tổng hợp với tác nhân hoạt hóa ZnCl2 
68 
hoặc KOH. Từ đây nhận thấy trên phổ EDX của các mẫu THT chỉ xuất hiện các pic 
đặc trưng cho các nguyên tố C, O, S và Cl. Hàm lượng phần trăm khối lượng các 
nguyên tố được xác định từ phổ EDX. Kết quả tính trung bình tại 3 vị trí phân tích 
tương ứng với một số mẫu được tóm tắt trong bảng 3.4. Với mục đích so sánh, kết 
quả phân tích mẫu nguyên liệu vỏ cà phê (VCF) cũng được tóm tắt trong bảng này. 
 ACZ3-600-2 
ACK3-750-60 
Hình 3.4. Phổ EDX của mẫu ACZ3-600-2 và ACK3-750-60 
Bảng 3.4. Kết quả phân tích nguyên tố bằng phương pháp EDX 
Mẫu 
% khối lượng nguyên tố 
C O Mg Al Si P S Cl K Ca Tổng 
VCF 49,38 45,30 0,18 0,23 0,31 0,14 0,28 0,08 3,50 0,60 100 
ACZ1-600-2 88,56 10,65 - - - - 0,30 0,49 - - 100 
ACZ2-600-2 88,24 10,96 - - - - 0,29 0,51 - - 100 
ACZ3-600-2 88,50 10,74 - - - - 0,27 0,49 - - 100 
ACZ4-600-2 88,64 10,45 - - - - 0,30 0,61 - - 100 
ACK3-650-60 87,37 12,13 - - - - 0,26 0,24 - - 100 
ACK3-750-60 87,99 11,80 - - - - 0,21 0,23 - - 100 
Từ bảng 3.4 nhận thấy bên cạnh hai nguyên tố chính là C và O (với hàm 
lượng tương ứng đều lớn hơn 45%), vỏ cà phê còn chứa khoảng 3% khối lượng K, 
một số nguyên tố kim loại (Mg, Al, Ca) và một số nguyên tố phi kim (Si, S, Cl) 
dưới dạng vết (hàm lượng tương ứng đều nhỏ hơn 0,6%). Sau quá trình hoạt hóa với 
tác nhân ZnCl2 hoặc KOH, kèm theo quá trình rửa đã loại bỏ được hết các nguyên 
69 
tố kim loại và phi kim, làm giảm đáng kể hàm lượng nguyên tố O và do đó đã làm 
tăng đáng kể hàm lượng nguyên tố C. Hàm lượng nguyên tố C trong các mẫu THT 
đều lớn hơn 87%, hàm lượng nguyên tố O nằm trong khoảng 10,45 – 12,13%. Tất 
cả các mẫu THT đều còn chứa nguyên tố S và Cl dưới dạng vết (với hàm lượng nhỏ 
hơn 0,52%). Đặc biệt trong trường hợp hoạt hóa bằng ZnCl2, không thấy xuất hiện 
nguyên tố Zn trong mẫu THT thu được. Kết quả này cho thấy quá trình rửa các mẫu 
sau hoạt hóa đã cho phép thu được THT với độ tinh khiết cao (hàm lượng tro nhỏ). 
3.2.2. Đẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ N2 
3.2.2.1. Phân tích các mẫu tổng hợp với tác nhân ZnCl2 
 Trên hình 3.5 giới thiệu các đường đẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ N2 tại 
77 K của các mẫu THT tổng hợp với tác nhân hoạt hóa ZnCl2 trong các điều kiện 
khác nhau về tỉ lệ khối lượng ZnCl2:VCF (hình 3.5a); nhiệt độ hoạt hóa (hình 3.5b) 
và thời gian hoạt hóa (hình 3.5c). 
Từ hình 3.5a nhận thấy, sự có mặt của ZnCl2 với lượng khác nhau đã làm 
thay đổi đáng kể hình dạng của đường đẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ N2 của các 
mẫu THT tổng hợp được. Với tỉ lệ ZnCl2:VCF bằng 1:1 (mẫu ACZ1-600-2), đường 
đẳng nhiệt hấp phụ N2 có dạng I theo sự phân loại của IUPAC [108]. Điều này cho 
thấy mẫu THT này chứa chủ yếu mao quản nhỏ. Các mẫu THT tổng hợp với tỉ lệ 
khối lượng ZnCl2:VCF lớn hơn 1:1 đều có đường đẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ 
N2 nằm trung gian giữa dạng I (ở vùng p/po 0,01) 
theo sự phân loại của IUPAC [108] với sự xuất hiện vòng trễ khi giải hấp phụ (ở 
vùng p/po > 0,5). Điều này cho thấy các mẫu THT này đều có chứa cả mao quản 
nhỏ và mao quản trung bình. 
Từ hình 3.5b và 3.5c nhận thấy, nhiệt độ hoạt hóa và thời gian hoạt hóa 
không làm thay đổi đột biến về hình dạng các đường đẳng nhiệt hấp phụ N2 của các 
mẫu THT. Đường đẳng nhiệt của các mẫu vẫn thuộc loại trung gian giữa dạng I và 
dạng IV. Điều này cho thấy không có sự thay đổi về loại mao quản trong các mẫu 
THT tổng hợp được. 
70 
(a)
¸p suÊt t­¬ng ®èi (p/p
o
)
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
L
­
î
n
g
 N
2
 b
Þ 
h
Ê
p
 p
h
ô
 (
c
m
3
/g
) ACZ1-600-2
ACZ2-600-2
ACZ3-600-2 
ACZ4-600-2
4
0
0
(b)
¸p suÊt t­¬ng ®èi (p/p
o
)
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
L
­
î
n
g
 N
2
 b
Þ 
h
Ê
p
 p
h
ô
 (
c
m
3
/g
) ACZ3-500-2
ACZ3-550-2
ACZ3-600-2
ACZ3-650-2
5
0
0
(c)
¸p suÊt t­¬ng ®èi (p/p
o
)
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
L
­
î
n
g
 N
2
 b
Þ 
h
Ê
p
 p
h
ô
 (
c
m
3
/g
) ACZ3-600-1
ACZ3-600-1.5
ACZ3-600-2
ACZ3-600-2.5
5
0
0
Hình 3.5. Các đường đẳng nhiệt hấp phụ-khử hấp phụ N2 tại 77K của các mẫu THT 
được tổng hợp với tác nhân ZnCl2 trong điều kiện khác nhau về: 
a) tỉ lệ ZnCl2:VCF , b) nhiệt độ hoạt hóa và c) thời gian hoạt hóa 
71 
Bảng 3.5. Bề mặt riêng và các đặc trưng mao quản của các mẫu THT tổng hợp 
với tác nhân ZnCl2 
Mẫu 
SBET 
(m2 g-1) 
Smic 
(m2 g-1) 
SBJH 
(m2 g-1) 
SBJH/SBET 
(%) 
Vmic 
(cm3 g-1) 
VBJH 
(cm3 g-1) 
VBJH/Vtot 
(%) 
DBJH 
(nm) 
ACZ1-600-2 1049 903 146 13,92 0,4151 0,1400 25,22 3,84 
ACZ2-600-2 1169 491 678 58,00 0,2155 0,8249 79,29 4,87 
ACZ3-600-2 1383 461 922 66,67 0,2001 1,4481 87,86 6,28 
ACZ4-600-2 1306 363 943 72,21 0,1552 1,7637 91,91 7,48 
ACZ3-500-2 918 410 508 55,34 0,1796 0,6583 78,57 5,18 
ACZ3-550-2 1242 440 802 64,57 0,1927 1,2871 86,98 6,42 
ACZ3-650-2 1101 400 701 63,67 0,1782 1,1622 86,71 6,63 
ACZ3-600-1 1101 374 727 66,03 0,1633 1,1097 87,17 6,11 
ACZ3-600-1.5 1205 480 7