THAN HOẠT TÍNH LÀ GÌ?

Than hoạt tính đã không còn là cụm từ xa lạ với nhiều người. Chúng được sử dụng rộng rãi trong cuộc sống của chúng ta, từ các ngành công nghiệp, nông nghiệp đến y tế, môi trường,…với khả năng lọc nước, không khí, xử lý mùi,…. Vậy than hoạt tính là gì? Cách làm và những tác dụng của than hoạt tính ra sao? Hãy cùng theo dõi nội dung bài viết dưới đây để có câu trả lời tốt nhất.

1. Than hoạt tính là gì?

Than hoạt tính có tên khoa học Activated cacbon, là một dạng cacbon đã được xử lý với oxy ở nhiệt độ cao trong môi trường yếm khí trước khi được hoạt hóa theo những công nghệ riêng biệt để được loại than như mong muốn với một cấu trúc mới xốp hơn.

·         Với cấu tạo này, than hoạt tính có diện tích tiếp xúc rất lớn khiến chúng bám hút và hấp phụ các chất khác giống như nam châm.

·         Bằng phương pháp hấp phụ isotherms của khí carbon dioxide tại phòng thí nghiệm, các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng, cứ 2mg than hoạt tính sẽ có diện tích tiếp xúc bề mặt bên trong phân tử tương đương với diện tích của một sân vận động bóng đá tiêu chuẩn.

2. Các loại than hoạt tính phổ biến hiện nay

·         Than hoạt tính dạng hạt: Kích thước hạt lớn, thường được dùng trong quy trình xử lý nước vì độ cố định cao, ít bị rửa trôi.

·         Than hoạt tính dạng bột: Tồn tại ở dạng bột mịn, dùng để xử lý hóa chất tổng hợp và những sự cố rò rỉ hóa chất.

·         Than hoạt tính dạng viên: Có dạng hình trụ hoặc hình khối, dùng trong các bể lọc nước sinh hoạt.

·         Than hoạt tính dạng tấm: Được tạo ra từ các khung hình và các miếng mút được tẩm bột than, sử dụng trong lĩnh vực khử mùi.

3. Các thông số cơ bản của than hoạt tính

3.1. Kích thước, thể tích lỗ xốp và diện tích bề mặt riêng

·         Theo tiêu chuẩn của IUPAC thì kích thước lỗ xốp được chia ra làm ba loại: micro pore có kích thước bé hơn 2nm, meso pore có kích thước từ 2-50nm và macro pore có kích thước từ 50nm trở lên.

·         Diện tích bề mặt riêng cho biết khả năng hấp phụ của than hoạt tính và được đo bằng m²/g.

3.2. Chỉ số iot

Chỉ số iot được tính bằng khối lượng iot có thể được hấp phụ bởi một đơn vị khối lượng của than (mg/g) và thường giao động trong khoảng 500 - 1200mg/g.

3.3. Độ cứng

·         Độ cứng là khả năng chống chịu mài mòn của than hoạt tính trước các tác động vật lý như dòng chảy lỏng hoặc khí, áp suất,…

·         Phụ thuộc vào nguyên liệu đầu vào và quá trình hoạt hóa.

3.4. Phân bố kích thước hạt

Kích thước càng lớn thì khả năng tiếp cập càng dễ và quá trình hấp phụ diễn ra càng chậm.

4. Cách làm than hoạt tính

4.1. Sản xuất than hoạt tính bằng gáo dừa

·         Nguyên liệu sản xuất than hoạt tính là gáo dừa, được đốt ở nhiệt độ 800 - 900^oC với tác nhân hoạt hóa là hơi nước bên trong lò quay có cánh đảo.

·         Cánh đảo này sẽ múc than lên và đổ than xuống liên tục, tăng khả năng tiếp xúc với hơi nước cũng như kéo dài đường đi của than trong lò.

4.2. Phương pháp than máng

·         Sản xuất than hoạt tính bằng than máng sử dụng nguyên liệu là khí thiên nhiên (hoặc khí thiên nhiên có thêm dầu), đốt ở nhiệt độ 1100^oC.

·         Nhà kính được làm từ các hợp kim với chiều dài từ 30 - 38m, rộng 2.5 - 3.6m và cao 2.5m.

·         Trong từng nhà kính sẽ có khoảng 2000 - 4000 ngọn lửa từ các máng chuyển động qua lại. Đầu phun có thể cung cấp 0.5 - 0.8m³/h bởi 3 - 5 ống dẫn.

·         Than lắng sẽ được tách ra bằng nạo và thu lại trước khi đưa đi để làm sạch, nghiền,…nhờ các trục vít.

·         Hiệu suất sản xuất than hoạt tính chỉ đạt tối đa 5%, đường kính hạt than cũng chỉ giao động trong khoảng từ 9 - 30nm. Do đó, ngày nay, người ta ít dùng đến phương pháp này.

4.3. Phương pháp nhiệt phân

·         Giống phương pháp than máng, nguyên liệu sử dụng cũng là khí thiên nhiên (nhiệt độ 1300^oC) đốt trong lò hình trụ đường kính 4m, cao 10 m được xây bằng gạch chịu lửa. Khí thiên nhiên sẽ đưa vào lò 1 được ra nhiệt thành cacbon, hydro. Sau khi tách cacbon, hydro lại được sử dụng làm nhiên liệu đốt trong lò 2).

·         Hiệu suất sản xuất than hoạt tính bằng phương pháp này là 40- 50%, hạt than tạo ra có đường kính 120- 500 nm. Loại than được tạo thành là MT và FT.

4.4. Phương pháp sản xuất than lò

4.4.1. Phương pháp sản xuất than lò khí

·         Khí tự nhiên được đốt ở nhiệt độ 1200^oC trong một thiết bị hình chữ nhật hoặc hình trụ nằm ngang gồm đầu đốt, lò, thiết bị làm lạnh, hệ thống thu hồi than.

·         Phương pháp này chịu ảnh hưởng của tỷ lệ không khí với khí tự nhiên với phạm vi 4- 6 và yêu cầu của các loại than khác nhau. Nếu nhiệt độ giảm thì lượng khí cũng giảm, hiệu suất tăng, kích thước hạt lớn và ngược lại.

·         Than hoạt tính được tạo ra bao gồm SRF, HMF, FF với hiệu suất của phương pháp này là 30- 40% và đường kính hạt 50- 87 nm.

4.4.2. Phương pháp sản xuất than lò lỏng

·         Nguyên liệu sử dụng là hydro cacbon lỏng được đốt ở nhiệt độ 1200- 1600^oC trong thiết bị có cấu tạo giống như lò khí.

·         Lò đốt được tạo thành từ kim loại chịu nhiệt và va đập.

·         Hiệu suất làm việc 45- 80%, đường kính hạt giao động trong khoảng từ 14- 90 nm.

·         Các loại than hoạt tính có thể được tạo ra bao gồm: GDF, FEF, HAF, HAF- HS, HAF- LS.

5. Than hoạt tính có những ứng dụng nào?

5.1. Trong công nghiệp

Phần lớn (khoảng 90- 95%) sản lượng than hoạt tính được dùng để làm chất độn trong ngành công nghiệp sản xuất cao su, trong đó 80% sử dụng để sản xuất săm lốp, 10- 15% dùng để sản xuất các loại vật liệu cơ học. Chỉ 5% còn lại dùng cho các ngành khác.

5.2. Ứng dụng trong y tế

·         Than hoạt tính được dùng để xử lý các chất độc, uống thuốc quá liều. Tuy nhiên, với các trường hợp ngộ độc axit, kiềm mạnh, xianua, liti, arsen, methanol, ethanol hay ethylene glycol, sắt thì nó trở nên vô dụng.

·         Ở dạng viên, chúng được sử dụng cho các bệnh về đường tiêu hóa như tiêu chảy, đầy hơi,…

·         Than hoạt tính cũng được sử dụng để giảm tình trạng ngứa liên quan đến liệu pháp chạy thận.

5.3. Trong nông nghiệp

·         Than hoạt tính được sử dụng để cải tạo đất trồng

·         Xử lý nguồn nước, chất thải trong các ao, hồ.

5.4. Hóa học phân tích

Hỗn hợp than hoạt tính và diatomit tỷ lệ 50:50 được dùng như pha tĩnh trong sắc khí áp suất thấp cho cacbonhydrate của dung dịch rượu 5- 50%.

5.5. Các ứng dụng khác

·         Than hoạt tính cũng được dùng để đo nồng độ Radon trong không khí.

·         Làm sạch dầu tràn, lọc nước ngầm, nước uống

·         Than hoạt tính được dùng để tẩy trắng răng

·         Khử mùi, lọc không khí

·         Giữ các tạp chất hữu cơ trong màu vẽ, xăng, lọc khô không bị bay hơi

Trên đây là tổng hợp những thông tin về than hoạt tính mà VietChem muốn chia sẻ đến các bạn. Hy vọng, qua bài viết này, các bạn sẽ có thêm những kiến thức hữu ích về cách tạo ra than hoạt tính cũng như những ứng dụng của nó.

Nguyên liệu dùng để l&a