ĐỀ TÀI
MUỘI THAN
1. KHÁI NIỆM CHUNG................................................................... 3
2. SỬ DỤNG MUỘI TRONG CÔNG NGHIỆP............................. 9
3. CÁC LOẠI MUỘI....................................................................... 11
4. CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT MUỘI.............................. 18
5. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH
MUỘI................................................................................................ 21
6. NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT MUỘI......................................... 27
7. SẢN XUẤT MUỘI BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÒ..................... 36
8. SẢN XUẤT MUỘI BẰNG CÁCH TÁCH CACBON TỪ NGỌN
LỬA TRÊN BỀ MẶT LẠNH ......................................................... 47
9. SẢN XUẤT MUỘI BẰNG CÁCH PHÂN HUỶ NHIỆT
NGUYÊN LIỆU KHÔNG CÓ MẶT KHÔNG KHÍ .................... 50
1. KHÁI NIỆM CHUNG
Muội là sản phẩm dạng bột của sự cháy không hoàn toàn hay là sự
phân huỷ nhiệt của các chất hữu cơ, chủ yếu là hydrocacbon.
Khi nghiên cứu bằng kính hiển vi điện tử người ta khẳng định là
muội bao gồm các hạt có kích thước từ 9 - 600 mmm (90 ÷ 6000
Ã…)(*). Các hạt kết hợp tạo thành chuỗi có nhánh lớn hay nhỏ. Các
chuỗi hay mạch như thế gọi là "cấu trúc" muội.
Hình dạng của hạt muội gần như hình cầu. Có nhiều loại muội có bề
mặt hạt nhẵn, nhưng cũng có loại muội bề mặt hạt nhám, điều đó tùy
thuộc vào sự cháy của các nguyên tử cacbon trên bề mặt hạt muội trong
quá trình hình thành muội.
Cấu trúc của hạt muội hiện được nghiên cứu chưa đầy đủ. Phần lớn
các nhà nghiên cứu cho rằng hạt muội là bộ khung vô trật tự của các
tinh thể riêng bệt, bao gồm từ 3 đến 5 mặt phẳng song song của mạng
lưới nguyên tử cacbon. Có loại muội, như muội axetylen, có 7 hay
nhiều hơn mặt phẳng lưới của nguyên tử cacbon. Trong mỗi một lớp
tinh thể, khoảng cách giữa các mặt phẳng lưới song song của các lớp
nguyên tử từ 3,45 đến 3,65 Ã….
Mặt phẳng lưới trong tinh thể có thể di chuyển vị trí một cách tương
đối so với mặt phẳng khác trong tinh thể đó. Điều đó làm tăng lên mức
độ vô trật tự của cấu trúc hạt muội so với cấu trúc của grafit.
Có nhiều tài liệu cho rằng bên trong hạt muội có một lưới nguyên tử
không song song nhau, gọi là lớp cá biệt và như thế trong chúng tồn
tại các mạch nguyên tử cacbon không hoàn toàn cùng hướng. Do vậy
hạt muội, xét theo mức độ cấu trúc có trật tự, thì nó chiếm vị trí trung
gian giữa cacbon vô định hình và grafit tinh thể.
Các tinh thể cacbon phân bố trong các hạt muội đều không có trật tự
với sự tạo ra trên bề mặt các góc cạnh khác nhau, do vậy mà bề mặt
hạt muội nói chung không đồng nhất. Trên bề mặt của chúng có thể
còn tồn tại các hoá trị tự do của các nguyên tử cacbon mạch nhánh
của các hydrocacbon (no và không no) và của các hợp chất chứa oxy,
lưu huỳnh.
Độ lớn của hạt muội cũng như bề mặt riêng và mức độ cấu trúc
(nghĩa là mức độ phân nhánh của chuỗi hạt muội) phụ thuộc vào điều
kiện tạo thành nó. Tính chất của muội được quyết định chủ yếu bởi
các đặc điểm này.
Cần chú ý rằng các hạt muội có đặc tính không đồng đều và trong
một mẫu muội luôn chứa các dạng hạt khác nhau và kích thước khác
nhau. Kích thước của hạt muội có thể xác định nhờ kính hiển vi điện
tử hoặc bằng các phương pháp khác.
Đường kính trung bình đại số của hạt muội dn được tính theo công
thức sau
ΣniDi
dn = ----------------
ΣN
trong đó: SniDi - tổng tích số của các hạt có kích thước giống nhau ni
với đường kính Di ;
Sn - tổng số hạt được đo.
Đường kính trung bình của hạt muội có thể xác định nhờ phép đo bề
mặt riêng của muội bằng phương pháp hấp phụ hơi, khí, bằng phương
pháp hấp phụ các chất từ dung dịch và bằng phương pháp so màu.
Nếu biết bề mặt riêng của muội là A thì đường kính trung bình của
hạt muội sẽ được tính theo công thức:
60000
dA = -------------
ρ
dA - đường kính trung bình của hạt muội, Ã…;
ρ - mật độ tương đối của muội g/cm3;
A - bề mặt riêng, m2/g.
Đường kính trung bình hạt muội và bề mặt riêng ghi trong bảng 1.
Thành phần nguyên tố trung bình của các loại muội ghi trong bảng 2.