--

16 (1) 2021

Ảnh hưởng của nhiệt độ nhiệt phân đến tính chất hóa lý của than sinh học từ trấu


Tác giả - Nơi làm việc:
Võ Thị Minh Thảo - Trung tâm Công nghệ sinh học Tp.HCM , Việt Nam
Nguyễn Minh Khánh - Trung tâm Công nghệ sinh học Tp.HCM , Việt Nam
Nguyễn Thị Hạnh Nguyên - Trung tâm Công nghệ sinh học Tp.HCM , Việt Nam
Trần Tuấn Anh - Trung tâm Công nghệ Sinh học TP. HCM , Việt Nam
Phạm Thị Ái Niệm - Trung tâm Công nghệ Sinh học TP. HCM , Việt Nam
Nguyễn Tấn Đức - Trung tâm Công nghệ Sinh học TP. HCM , Việt Nam
Tác giả liên hệ, Email: Võ Thị Minh Thảo - vothiminhthao1993@gmail.com
Ngày nộp: 16-08-2020
Ngày duyệt đăng: 23-10-2020
Ngày xuất bản: 07-07-2021

Tóm tắt
Mục tiêu của nghiên cứu này là khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ nhiệt phân đến đặc tính hóa lý của than sinh học từ trấu nhằm ứng dụng trong lĩnh vực công nghệ sinh học môi trường như làm chất mang trong sản xuất chế phẩm vi sinh và vật liệu lọc thân thiện với môi trường trong xử lý nước thải. Sử dụng các phương pháp phân tích thường quy, phân tích vật liệu (SEM, FTIR, XRD, BET) để đánh giá tính chất than sinh học từ trấu trong khoảng nhiệt phân từ 350-650°C. Khối lượng riêng, pH, EC, khả năng giữ nước và độ tro của than sinh học có xu hướng tăng khi nhiệt độ nhiệt phân tăng trong khi đó hiệu suất tạo than có xu hướng giảm mạnh. Kết quả phân tích cho thấy than sinh học sau khi nung ở 550°C có diện tích bề mặt riêng là 42.22m2/g. Thành phần nguyên tố chủ yếu là C (10.19%), O (52.74%) và Si (36.16%). Kết quả phân tích phổ kế hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) cho thấy trên bề mặt than sinh học tồn tại liên kết O–H (tần số 3,443.88cm‒1), –CH3 (tần số 2.360cm‒1), –C=O hoặc C=C (tần số 1,600-1,650cm‒1), điểm điện tích không của than ở pHPZC 6.8. Giản đồ nhiễu xạ tia X thấy than sinh học từ trấu có dạng carbon vô định hình khi nung ở 55°C.

Từ khóa
diện tích bề mặt riêng; nhiệt phân; phổ kế hồng ngoại biến đổi fourier (ftir); than sinh học; trấu

Toàn văn:
PDF

Trích dẫn:

Vo, T. M. T., Nguyen, M. K., Nguyen, T. H. N., Tran, T. A., Pham, T. A. N., Nguyen, T. D., Nguyen, N. P., Nguyen, T. B. T., Doan, N. T., & Tran, N. Q. T. (2021). Ảnh hưởng của nhiệt độ nhiệt phân đến tính chất hóa lý của than sinh học từ trấu [Effects of pyrolysis temperature on physicochemical properties of rice husk biochar]. Tạp chí Khoa học Đại học Mở Thành phố Hồ Chí Minh – Kỹ thuật và Công nghệ, 16(1), 121-135. doi:10.46223/HCMCOUJS. tech.vi.16.1.898.2021


Tài liệu tham khảo

Ahmad, H., Rajapaksha, A. U., Lim, J. E., Zhang, M., Bolan, N., Mohan, D., . . . Ok, Y. S. (2014). Biochar as a sorbent for contaminant management in soil and water: A review. Chemosphere, 99, 19-33.


Anderson, C. R., Condron, L. M., Clough, T. J., Fiers, M., Stewart, A., Hill, R. A., & Sherlock, R. R. (2011). Biochar induced soil microbial community change: Implications for biogeochemical cycling of carbon, nitrogen and phosphorus. Pedobiologia, 54 (5/6), 309-320.


Angin, D. (2013). Effect of pyrolysis temperature and heating rate on biochar obtained from pyrolysis of safflower seed press cake. Bioresource Technology, 128 (C), 593-597.


Armynah, B., Atika, Djafar, Z., Piarah, W. H., & Tahir, D. (2018). Analysis of chemical and physical properties of biochar from rice husk biomass. The 2nd International Conference on Science, 979 (1), Article 012038. doi:10.1088/1742-6596/979/1/012038


Chowdhury, Z. Z., Karim, M. Z., Ashraf, M. A., & Khalid, K. (2016). Influence of carbonization temperature on physicochemical properties of biochar derived from slow pyrolysis of durian wood (Durio zibethinus) sawdust. Bioresource, 11 (2), 3356-3372.


Chun, Y., Sheng, G. Y., Chiou, C. T., & Xing, B. S. (2004). Compositions and sorptive properties of crop residue-derived chars. Environmental Science and Technology, 38 (17), 4649-4655.


Claoston, N., Samsuri, A. W., Husni, M. H. A., & Amran, M. M. S. (2014). Effects of pyrolysis temperature on the physicochemical properties of empty fruit bunch and rice husk biochars. Waste Management & Research, 32 (4), 331-339a.


Clemente, J. S., Beauchemin, S., Thibault, Y., MacKinnon, T., & Smith, D. (2018). Differentiating inorganics in biochars produced at commercial scale using principal component analysis. ACS Omega, 3 (6), 6931-6944.


Dang, V. M., Joseph, S., Van, H. T., Mai, T. L. A., Duong, T. M. H., Weldon, S., . . . Taherymoosavi, S. (2017). Immobilization of heavy metals in contaminated soil after mining activity by using biochar and other industrial by-products: The significant role of minerals on the biochar surfaces. Environmental Technology, 40 (24), 3200-3215.


Demirbas, A., & Arin, G. (2002). An overview of biomass pyrolysis. Energy Sources, 24 (5), 471-482.


Duong, V. T., Khanh, N. M., Nguyen, N. T. H., Phi, N. N., Duc, N. T., & Xo, D. D. (2017). Impact of biochar on the water holding capacity and moisture of basalt and grey soil. Journal of Science Ho Chi Minh City Open University, 7 (2), 36-43.


Fidel, R. B., Laird, D. A., & Spokas, K. A. (2018). Sorption of ammonium and nitrate to biochars is electrostatic and pH-dependent. Scientific Reports, 8 (1), Article 17627.


Gaskin, J. W., Steiner, C., Harris, K., Da, K. C., & Bibens, B. (2008). Effect of low-temperature pyrolysis conditions on biochar for agricultural use. Transactions of the ASABE, 51 (6), 2061-2069.


Hassan, M., Liu,Y., Naidu, R., Parikh, S. J., Du, J., Qi, F., & Willett, I. R. (2020). Influences of feedstock sources and pyrolysis temperature on the properties of biochar and functionality as adsorbent: A meta analysis. Journal Pre-proof, 744 (20), Article 140714.


Huang, M.-L., Yucheng, Y., & Wu, R. P. (2010). Researches on the treatment of phosphorous wastewater with oyster shells. Chinese Journal of Structural Chemistry, 29 (12), 1886-1892.


Inyang, M., Gao, B., Yao, Y., Xue, Y., Zimmerman, A. R., Pullammanappallil, P., & Cao, X. (2012). Removal of heavy metals from aqueous solution by biochars derived from anaerobically digested biomass. Bioresource Technology, 110, 50-56.


Khanmohammadi, Z., Afyuni, M., & Mosaddeghi, M. R. (2015). Effect of pyrolysis temperature on chemical and physical properties of sewage sludge biochar. Waste Manage and Research, 33 (3), 275-283.


Kragović, M., Stojmenović, M., Petrović, J., Loredo, J., Pasalić, A., Nedeljković, A., & Ristović, I. (2019). Influence of alginate encapsulation on point of zero charge (phpzc) and thermodynamic properties of the natural and fe(iii) - modified zeolite. Elsevier, 32, 286-293.


Lehman, J., & Joseph, S. (2015). Biochar for environmental management: Science, technology and implemention. New York, NY: Routledge.


Lehmann, J. (2007). A handful of carbon. Nature, 447 (7174), 143-144.


Lehmann, J., & Joseph, S. (2009). Biochar for environmental management: Science and technology (1st ed.). Gateshead, UK: Earthscan.


Lehmann, J., Rillig, M. C., Thies, J., Masiello, C. A., Hockaday, W. C., & Crowley, D. (2011). Biochar effects on soil biota - A review. Soil Biology and Biochemistry, 43 (9), 1812-1836.


Lima, I. M., Boateng, A. A., & Klasson, K. T. (2010). Physicochemical and adsorptive properties of fast-pyrolysis biochars and their steam activated counterparts. Journal of Chemical Technology & Biotechnology, 85 (11), 1515-1521.


Mohan, D., Pittman, C. U. J., & Steele, P. H. (2006). Pyrolysis of wood/biomass for bio-oil: A critical review. Energy & Fuels, 20 (3), 848-889.


Mohanty, S. K., Valenca, R., Berger, A. W., Yu, I. K. M., Xiong, X., Saunders, T. M., & Tsang, D. C. W. (2018). Plenty of room for carbon on the ground: Potential applications of biochar for stormwater treatment. Science of The Total Environment, 625, 1644-1658.


Mukome, F. N., Zhang, X., Silva, L. C., & Six, J. (2013). Use of chemical and physical characteristics to investigate trends in biochar feedstocks. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 61 (9), 2196-2204.


Nguyen, V. C., Nguyen, H. V., Mai, A. T. L., Lehmann, J., & Joseph, S. (2014). Biochar treatment and its effects on rice and vegetable yields on mountainous areas of northern Vietnam. International Journal of Agricultural and Soil Science, 2 (1), 5-13.


Novak, J. M., Busscher, W. J., Laird, D. L., Ahmedna, M., Watts, D. W., & Niandou, M. A. S. (2009). Impact of biochar amendment on fertility of a Southeastern Coastal plain soil. Soil Science, 174 (2), 105-112.


Ok, Y. S. (2014). Biochar as a sorbent for contaminant management in soil and water: A review. Chemosphere, 99, 19-33.


Prakongkep, N., Gilkes, R. J., Wiriyakitnateekul, W., Duangchan, A., & Darunsontaya, T. (2013). The effects of pyrolysis conditions on the chemical and physical properties of rice husk biochar. International Journal of Material Science, 3 (3), 97-103.


Railsback, L. B. (2006). Some fundamentals of mineralogy and geochemistry. Retrieved June 18, 2020, from http://railsback.org/FundamentalsIndex.html


Regnier, P., Lasaga, A. C., Berner, R. A., Han, O. H., & Zilm, K. W. (1994). Mechanism of CO32- substitution in carbonate-fluorapatite: Evidence from FTIR spectroscopy, 13C NMR, and quantum mechanical calculations. Amerrican Mineralogist, 79 (9/10), 809-818.


Suryaningsih, S., Nurhilal, O., Yuliah, Y., & Salsabila, E. (2017). Fabrication and characterization of rice husk charcoal bio briquettes. The 1st International Conference and Exhibition on Powder Technology Indonesia, 1927 (030044), 1-6. doi:10.1063/1.5021237


Tran, T. T. (2016). Đặc điểm hoá lý của than sinh học điều chế từ vỏ trấu [Chemical and physical characteristics of biochar prepared from rice husks]. Tạp chí Khoa học - Đại học Huế, 120 (6), 233-247.


Wang, Z., Zheng, H., Luo, Y., Deng, X., Herbert, S., & Xing, B. (2013). Characterization and influence of biochars on nitrous oxide emission from agricultural soil. Environmental Pollution, 174 (C), 289-296.


Xiao, X., Chen, B., Zhu, L., & Schnoor, J. L. (2018). Insight into multiple and multilevel structures of biochars and their potential environmental applications: A critical review. Environmental Science and Technology, 52 (9), 5027-5047.


Yuan, J. H., Xu, R. K., & Zhang, H. (2011). The forms of alkalis in the biochar produced from crop residues at different temperatures. Bioresource Technology, 102 (3), 3488-3497.



Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.