Bộ giáo dục và ĐÀo tạo trưỜng đẠi học nông lâm tp. HỒ chí minh khoa công nghệ HÓa học và thực phẩM
tải về 6.37 Mb.
|
- Điều hướng trang này:
- 2.3 Tổng quan về Aerogel
2.2.2 Hiệu suất hấp phụHiệu suất hấp phụ là tỉ số giữa nồng độ dung dịch bị hấp phụ và nồng độ dung dịch ban đầu. Trong quá trình hấp phụ tĩnh thì hiệu suất hấp phụ được tính theo công thức: Trong đó: H: hiệu suất hấp phụ. (%) Co: nồng độ dung dịch ban đầu (mg/L) C: nồng độ dung dịch sau khi hấp phụ (mg/L) 2.3 Tổng quan về Aerogel2.3.1 Giới thiệu về AerogelAerogel được định nghĩa là một hệ gel khô (không chứa dung môi trong hệ gel) với một lượng lớn lỗ rỗng trong cấu trúc, aerogel có khối lượng cực kì nhẹ nên aerogel còn được gọi dưới cái tên “khói băng” hay “khói rắn”. Aerogel được tổng hợp bước đầu bằng quá trình hình thành hệ sol-gel, trong đó quá trình hình thành sol-gel thường được thực hiện ở điều kiện áp suất khí quyển và nhiệt độ phòng. Hệ gel thường được hình thành từ phản ứng polymer hóa giữa những hạt sol với nhau hoặc cũng có thể được polymer hóa trực tiếp từ những phân tử vật liệu ban đầu mà không cần hình thành nên hệ sol. Tiếp theo quá trình hình thành hệ sol-gel, là quá trình già hóa hệ gel, quá trình này giúp củng cố, tăng cường liên kết giữa các phân tử trong hệ gel và cuối cùng là quá trình làm khô dung môi. Quá trình làm khô dung môi là quá trình thay thế dung môi trong hệ “gel ướt” bằng không khí, đây là một quá trình phức tạp, đòi hỏi sử dụng công nghệ đặc biệt vì nếu dung môi trong gel ướt được làm bay hơi theo những cách thông thường như sấy khô hoặc nung thì sẽ gây ra hiện tượng “sụp” cấu trúc của gel để tạo thành dạng xerogel. Công nghệ thường được sử dụng để làm khô hệ gel ướt đó là phương pháp trích ly dung môi bằng CO2 siêu lỏng tới hạn (SCD). Sự ra đời của Aerogel bắt nguồn từ một câu chuyện được kể lại vào cuối những năm 1920, khi Samuel Kistler (1900-1975), giáo sư hóa học người Mỹ đã đánh cược với đồng nghiệp của mình Charles Learned rằng: “Có tồn tại một loại gel không chứa thành phần chất lỏng bên trong nó". Tất nhiên, không một ai tin điều ông nói là đúng. Bằng sự kiên trì và quyết tâm của mình, sau nhiều thử nghiệm và gặp không ít thất bại, cuối cùng Kistler đã tìm ra một loại gel ở trạng thái khí (không phải trạng thái lỏng), một loại gel mới chưa từng được biết đến, thậm chí chưa một ai tưởng tưởng ra nó. Ông đã trở thành người đầu tiên thay thế được trạng thái lỏng của gel thành trạng thái khí và đặt tên cho nó là “Aerogel”. Năm 1931, ông đã công bố phát hiện của mình trong bài viết: “Coherent Expanded Aerogels and Jellies", đăng trên tạp chí khoa học Nature. Trong các loại aerogel đã được tạo ra trên thế giới, thì silica aerogel được nghiên cứu, ứng dụng rộng rãi và tiêu thụ nhiều nhất bởi vì silica aerogel được tổng hợp với quy trình khá đơn giản, nguồn nguyên vật liệu để tổng hợp nên silica aerogel rất phong phú và dồi dào, đồng thời silica aerogel có nhiều tính chất đặc biệt như độ truyền suốt ánh sáng, dễ dàng được biến tính và thay đổi để có thể phù hợp với nhiều mục tiêu ứng dụng khác nhau. Aerogel đầu tiên trên thế giới được tổng hợp nên đó là silica aerogel vào năm 1931 bởi Samuel Stephens Kistler, ông có thể giữ nguyên cấu trúc, hình dạng của hệ gel lỏng trong khi lấy đi hết dung môi trong đó. Để làm được điều đó ông đã sử dụng phương pháp trích ly hết tất cả dung môi trong hệ gel bằng phương pháp chiết suất siêu lỏng tới hạn và để lại là một cấu trúc rắn có mật độ cực thấp. Từ thành công đó cho đến nay, người ta đã tạo nên rất nhiều loại aerogel từ nhiều loại vật liệu khác nhau từ aerogel một 2 thành phần đến composite aerogel. Aerogel một thành phần bao gồm aerogel oxit kim loại (silica aerogel, nhôm oxit aerogel, crôm oxit aerogel, titan oxit aerogel, sắt oxit aerogel, kẽm oxit aerogel...) và không phải loại oxit nào cũng có thể tạo được aerogel, vì đòi hỏi phải xảy ra quá trình sol-gel và không phải oxit kim loại nào cũng có thể hình thành hệ sol-gel ví dụ như Na2O, K2O..., aerogel hữu cơ (resin aerogel và cellulose aerogel), carbon aerogel (carbon nanotube aerogel, graphene aerogel) và một số loại aerogel khác. Aerogel composite gồm có các loại như phức hợp aeogel, gradient aerogel và micro-/nano- aerogel composite. Hiện nay loại vật liệu aerogel composite đang được sản xuất và ứng dựng rất rộng rãi trên thế giới trong nhiều lĩnh vực khác nhau như trong ngành vật liệu xây dựng, ngành sản xuất trang phục… Phân loại Aerogel tải về 6.37 Mb. Chia sẻ với bạn bè của bạn:
|