Nghiên cứu sản xuất than hoạt tính dạng vải dùng làm vật liệu lọc độc

BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ BỘ QUỐC PHÒNG



CHƯƠNG TRÌNH KHOA HỌC CÔNG NGHỆ
CẤP NHÀ NƯỚC KC06

NGHIÊN CỨU, PHÁT TRIỂN VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ
TIÊN TIẾN TRONG SẢN XUẤT CÁC SẢN PHẨM
XUẤT KHẨU CHỦ LỰC



BÁO CÁO TỔNG HỢP
KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT THAN HOẠT TÍNH DẠNG VẢI
DÙNG LÀM VẬT LIỆU LỌC ĐỘC
MÃ SỐ: KC.06.17/06-10






Cơ quan chủ trì đề tài: Viện Khoa học và Công nghệ quân sự
Chủ nhiệm đề tài: TS. Nguyễn Hùng Phong

8503


Hà Nội - 2010


BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ BỘ QUỐC PHÒNG


CHƯƠNG TRÌNH KHOA HỌC CÔNG NGHỆ
CẤP NHÀ NƯỚC KC06

NGHIÊN CỨU, PHÁT TRIỂN VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ
TIÊN TIẾN TRONG SẢN XUẤT CÁC SẢN PHẨM
XUẤT KHẨU CHỦ LỰC


BÁO CÁO TỔNG HỢP
KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT THAN HOẠT TÍNH DẠNG VẢI
DÙNG LÀM VẬT LIỆU LỌC ĐỘC
MÃ SỐ: KC.06.17/06-10

Chủ nhiệm đề tài Cơ quan chủ trì đề tài

TS. Nguyễn Hùng Phong

Ban Chủ nhiệm chương trình Bộ khoa học và Công nghệ
KC.06/06-10 Văn phòng Các chương trình
KT. Chủ nhiệm KT. Giám đốc
Phó Chủ nhiệm Phó Giám đốc





TS. Phạm Hữu Giục TS. Nguyễn Thiện Thành

Hà Nội - 2010

Mc lc
Trang
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt
Danh mục các bảng
Danh mục các hình vẽ, đồ thị
Mở đầu
1
Chơng I. Vải than hoạt tính, cấu trúc, tính chất và công nghệ chế
tạo

5
1.1. Giới thiệu chung 5
1.2. Cấu trúc vải than hoạt tính 6
1.2.1. Cấu trúc tinh thể 6
1.2.2. Cấu trúc xốp 6
1.2.3. Cấu trúc hoá học bề mặt 8
1.3. Cơ sở lý thuyết hấp phụ trên vải than hoạt tính 10
1.3.1. Thuyết Polanyi - Dubinin 10
1.3.2. Thuyết BET (Brunauer - Emmet - Teller) 11
1.3.3. Thuyết hấp phụ ở áp suất cao - phơng trình Kelvin 12
1.4. Chế tạo than hoạt tính dạng hạt, dạng bột 13
1.4.1. Sơ lợc về công nghệ chế tạo 13
1.4.2. Các phơng pháp hoạt hóa 15
1.5. Công nghệ chế tạo vải than hoạt tính 17
1.5.1. Tình hình nghiên cứu chế tạo vải than hoạt tính trên thế giới 17
1.5.1.1. Giới thiệu chung 17
1.5.1.2. Công nghệ chế tạo 19
1.5.2. Tình hình nghiên cứu chế tạo vải than hoạt tính ở Việt Nam 35
1.5.2.1. Các cơ sở nghiên cứu 35
1.5.2.2. Công nghệ chế tạo 35
Chơng II. Đối tợng và phơng pháp nghiên cứu
48
2.1. Đối tợng nghiên cứu 48
2.2. Phơng pháp nghiên cứu 48
Chơng III. Nội dung khoa học công nghệ đã thực hiện
53
3.1. Kho sỏt, nghiờn cu cụng ngh ch to than hot tớnh dng vi.
Hp tỏc quc t nm vng, lm ch cụng ngh
53
3.1.1. Cụng vic 1: Tng kt, phõn tớch ỏnh giỏ cỏc kt qu nghiờn

cu ó cú. Nghiờn cu, ch to th nghim sn phm trờn thit b
phũng thớ nghim.
53
3.1.1.1. Tng kt, phõn tớch cỏc kt qu nghiờn cu ó cú
53
3.1.1.2. Về nguyên, vật liệu vải, sợi 57
3.1.1.3. Nghiờn c
u ch to th nghim vi than hot tớnh trong phũng
thớ nghim
58
3.1.2. Cụng vic 2: Kho sỏt kh nng ch to vi than hot tớnh t si
t nhiờn Vit Nam.
64
3.1.3. Cụng vic 3: Hp tỏc quc t, hc tp cụng ngh ch to vi
than hot tớnh
66
3.2. Thit k, ch to h thng thit b qui mụ pilot 69
3.3. Nghiờn cu nm vng lm ch cụng ngh
ch to than hot tớnh
dng vi
72
3.3.1. ỏnh giỏ cht lng vi nguyờn liu 72
3.3.2. Nghiờn cu ch to than hot tớnh dng vi dt 73
3.3.3. Nghiờn cu ch to than hot tớnh dng vi khụng dt (mng
si)
81
3.3.4. Xỏc lp cụng ngh ch to v ch th, kim tra, ỏnh giỏ cht
lng sn phm vi than hot tớnh
85
3.3.4.1. Xõy dng cụng ngh ch to 85

3.3.4.2. Ch th
v kim tra, ỏnh giỏ cht lng 85
3.4. Ch to th nghim mt s sn phm ng dng 97
3.4.1. Giới thiệu chung 97
3.4.2. Chế tạo vật liệu phòng da kiểu lọc - hấp phụ 98
3.4.3. Chế tạo hộp lọc độc quân sự 101
3.4.4. Chế tạo bán mặt nạ phòng độc công nghiệp 109
3.4.5. Chế tạo khẩu trang phòng độc công nghiệp 115
Chương IV. Các kết quả đạt được
118
4.1. Nghiên cứu chế tạo thử nghiệm vải than hoạt tính trong phòng thí
nghiệm
118
4.2. Hợp tác quốc tế, học tập công ngh
ệ chế tạo vải than hoạt tính 120
4.3. Các sản phẩm dạng I 121
4.3.1. Chế tạo hệ thống thiết bị qui mô pilot 121
4.3.2. Chế tạo vải than hoạt tính 123
4.3.3. Chế tạo vật liệu phòng da 123
4.3.4. Chế tạo hộp lọc độc quân sự 124
4.3.5. Chế tạo bán mặt nạ phòng độc công nghiệp 124
4.3.6. Chế tạo khẩu trang phòng độc công nghiệp 125
4.4. Các sản phẩm dạng II 125
4.5. Các sản phẩm dạng III 125
4.6. Đă
ng ký giải pháp hữu ích 126
4.7. Tác động đối với kinh tế, xã hội và môi trường 126
Kết luận và kiến nghị
127
Tài liệu tham khảo 130

DANH MC CC Kí HIU, CC CH VIT TT

P - áp suất hơi chất bị hấp phụ (mmHg)
P
S
- áp suất hơi bão hòa chất hấp phụ (mmHg)
v - Thể tích mol chất bị hấp phụ
W - Thể tích không gian hấp phụ (cm
3
/g)
W
o
- Thể tích không gian hấp phụ giới hạn (cm
3
/g)
- Hệ số tơng đơng
T - Nhiệt độ tuyệt đối
a - Độ hấp phụ ở áp suất tơng đối P/Ps (mM/g)
a
m
- Độ hấp phụ bởi một lớp đơn phân tử chất bị hấp phụ (mM/g)
C - Hằng số phụ thuộc nhiệt vi phân hấp phụ q và nhiệt ngng tụ

- Sức căng bề mặt

- Góc thấm ớt giữa chất lỏng bị hấp phụ và chất hấp phụ
r - bán kính lỗ
R - hằng số khí
T - nhiệt độ tuyệt đối
V
1
- Lu lợng dòng khí sục qua bình bay hơi (ml/ph)
V
2
- Lu lợng dòng khí dùng pha loãng (ml/ph)
N - Số Avôgađrô (6,023.10
20
phân tử/mMol)
W
0
- Diện tích phân tử chất bị hấp phụ (với benzen W
0
= 40.10
-20
m
2
)
a
O
- dung lợng hấp phụ ở P/P
S
= 0,175 (mM/g)

a
S
- dung lợng hấp phụ ở P/P
S
= 0,99 (mM/g)
V
n
- Thể tích lỗ nhỏ trong than (cm
3
/gam)
V
tr
- Thể tích lỗ trung trong than (cm
3
/gam)
V
l
- Thể tích lỗ lớn trong than (cm
3
/gam)
V - Tổng thể tích các loại lỗ trong than (cm
3
/gam)
- Tỷ trọng biểu kiến của than hoạt tính (g/cm
3
)
d - Tỷ trọng thực của than hoạt tính (g/cm
3
)
DANH MC CC BNG

trang
Bảng 1.1. Chỉ tiêu kỹ thuật của than hoạt tính dạng vải dệt
41
Bảng 1.2. Chỉ tiêu kỹ thuật của than hoạt tính dạng sợi
45
Bảng 3.1. Các chỉ tiêu chất lợng của vải sợi acrylic theo thời gian
oxy hóa
60
Bảng 3.2. Các chỉ tiêu cấu trúc xốp của mẫu vải than hoạt tính tự
điều chế
61
Bảng 3.3. Các chỉ tiêu cơ lý của mẫu vải than hoạt tính tự điều chế
62
Bảng 3.4. Các chỉ tiêu cấu trúc xốp của mẫu vải than hoạt tính
nớc ngoài.
63
Bảng 3.5. Các chỉ tiêu cơ lý của mẫu vải than hoạt tính nớc ngoài
63
Bng 3.6. Ch tiờu cht lng vi than hot tớnh t si t nhiờn 64
Bng 3.7. Cht lng ca vi nguyờn liu 73
Bng 3.8. Kt qu kho sỏt giai on than húa (mt s mu i
din)
76
Bảng 3.9. ảnh hởng của nhiệt độ hoạt hoá đến chất lợng mẫu
78
Bảng 3.10. ảnh hởng của thời gian hoạt hoá đến chất lợng mẫu
nghiên cứu
79
Bảng 3.11. ảnh hởng của lợng tác nhân hoạt hoá đến chất lợng
mẫu nghiên cứu.

80
Bng 3.12. Kt qu kho sỏt giai on than húa (mt s mu i
din)
83
Bảng 3.13. Chỉ tiêu cấu trúc xốp của vải than hoạt tính (theo
benzen)
91
Bảng 3.14. Chỉ tiêu cấu trúc xốp của vải than hoạt tính (theo nitơ)
92
Bảng 3.15. Thời gian bảo vệ với benzen của vải than hoạt tính
92
Bảng 3.16. Chỉ tiêu kỹ thuật của vải than hoạt tính.
94
Bảng 3.17. Một số chỉ tiêu chất lợng chính than hoạt tính dạng
vải dệt
95
Bảng 3.18. Chỉ tiêu chất lợng của các loại vải
99
Bảng 3.19. Chỉ tiêu kỹ thuật của vật liệu phòng da kiểu lọc- hấp
phụ
100
Bng 3.20. Ch tiờu k thut ca vi than hot tớnh 101
Bng 3.21. Ch tiờu k thut ca giy lc xol khớ 101
Bng 3.22. Thụng s ng lc ca quỏ trỡnh hp ph C
6
C
6
, hp th
HCN
104

Bảng 3.23. Chỉ tiêu kỹ thuật của phin lọc thiết kế.
108
Bng 3.24. Ch tiờu cht lng ca hp lc c quõn s 108
Bảng 3.25. Chỉ tiêu chất lợng bán mặt nạ phòng độc công nghiệp
114
Bảng 3.26. Chỉ tiêu chất lợng khẩu trang phòng độc công nghiệp
117
Bảng 4.1. Các chỉ tiêu cấu trúc xốp của mẫu vải than hoạt tính tự
điều chế
119
Bảng 4.2. Các chỉ tiêu cơ lý của mẫu vải than hoạt tính tự điều chế
119
Bng 4.3. Ch tiờu cht lng vi than hot tớnh t si t nhiờn 120
Bảng 4.4. Chỉ tiêu kỹ thuật của vải than hoạt tính.
123
Bảng 4.5. Chỉ tiêu kỹ thuật của vật liệu phòng da kiểu lọc- hấp phụ
123
Bng 4.6. Ch tiờu cht lng ca hp lc c quõn s 124
Bảng 4.7. Chỉ tiêu chất lợng bán mặt nạ phòng độc công nghiệp
124
Bảng 4.8. Chỉ tiêu chất lợng khẩu trang phòng độc công nghiệp
125






DANH MC CC HèNH V, TH

trang
Hình 1.1. Sơ đồ cấu trúc hệ thống lỗ xốp của than hoạt tính
7
Hình 1.2. Cấu trúc nhóm chức trên bề mặt than hoạt tính
10
Hình 1.3. Sơ đồ khối công nghệ chế tạo than hoạt tính dạng vải từ
sợi tự nhiên theo phơng pháp hoạt hóa vật lý.
31
Hình 1.4. Sơ đồ khối công nghệ chế tạo than hoạt tính dạng vải từ
sợi tự nhiên theo phơng pháp hoạt hóa hóa học.
32
Hình 1.5. Sơ đồ khối công nghệ chế tạo than hoạt tính dạng vải từ
sợi tổng hợp theo phơng pháp hoạt hóa vật lý.
33
Hình 1.6. Sơ đồ khối công nghệ chế tạo than hoạt tính dạng vải từ
sợi tổng hợp theo phơng pháp hoạt hóa hóa học.
34
Hình 1.7. Sơ đồ công nghệ chế tạo vải than hoạt tính (Viện Công
nghệ)
37
Hình 1.8. Sơ đồ khối công nghệ chế tạo than hoạt tính dạng vải dệt
(Viện Hóa học - Vật liệu)
39
Hình 1.9. Sơ đồ khối công nghệ chế tạo vải than hoạt tính (Viện
ứng dụng công nghệ)
43
Hình 2.1 Sơ đồ cân hấp phụ động Mc Bell
49
Hình 2.2. Đờng đẳng nhiệt hấp phụ - giải hấp phụ benzen
trên vải than hoạt tính.

50
Hình 2.3. Đồ thị đờng thẳng BET
51
Hình 3.1. Sơ đồ khối công nghệ chế tạo than hoạt tính dạng vải
dệt, vải không dệt qui mô phòng thí nghiệm lựa chọn cho đề tài.
55
Hình 3.2. Lò than hóa - hoạt hóa chuyên dụng trong phòng thí
nghiệm
56
Hỡnh 3.3. S nguyờn lý thit b ch to vi than hot tớnh ca
Vin Khớ - Kiep - Ucraina (vi dng cun)
66
Hỡnh 3.4. nh cm thit b ch to vi than hot tớnh 71
Hình 3.5. Giản đồ TGA vải không tẩm phụ gia
74
Hình 3.6. Giản đồ TGA vải tẩm phụ gia
75
Hình 3.7. Giản đồ TGA mng sợi không tẩm phụ gia
82
Hình 3.8. Giản đồ TGA mng sợi tẩm phụ gia
82
Hình 3.9. Sơ đồ khối qui trình chế tạo than hoạt tính dạng vải dệt
từ vải sợi visco
86
Hình 3.10. Sơ đồ khối qui trình chế tạo than hoạt tính dạng vải
không dệt từ màng sợi cotton
87
Hỡnh 3.11. ng ng nhit hp ph - gii hp ph vi hi
benzen trờn vi than hot tớnh (t
O

= 25
O
C)
88
Hỡnh 3.12. ng ng nhit hp ph - gii hp ph vi hi
benzen trờn mng si than hot tớnh (t
O
= 25
O
C)
88
Hình 3.13. Đờng đẳng nhiệt hấp phụ - giải hấp phụ khí N
2
ở nhiệt
độ nitơ lỏng (-196
0
C)
90
Hình 3.14. Đờng thẳng BET tính bề mặt riêng theo Nitơ
90
Hình 3.15. Đờng phân bố vi phân thể tích lỗ xốp nhỏ theo đờng
kính lỗ xốp của vải than hoạt tính
91
Hình 3.16. Đồ thị Sylop t = f(L) của vải than hoạt tính với benzen
93
Hình 3.17. Bản vẽ thiết kế vỏ hộp lọc MV-5
102
Hỡnh 3.18. ng cong Sylop vi HCN ca vi than hot tớnh tm
Cu, Cr, Ag
103

Hỡnh 3.19. ng cong Sylop vi benzen ca vi than hot tớnh
tm Cu, Cr, Ag
104
Hỡnh 3.20. th s ph thuc ca tr lc tng lc vo chiu dy
lp vi than hot tớnh tm Cu, Cr, Ag
105
Hình 3.21. Đồ thị Sylop t = f(L) của vải than hoạt tính với benzen
113


1
Më ®Çu
Trên thế giới, ngoài than hoạt tính dạng bột (thế hệ 1) và than hoạt tính
dạng hạt (thế hệ 2), vào năm 1970 trên thế giới đã chế tạo được than hoạt tính
dạng vải sợi (thế hệ thứ 3) hay còn gọi là chất hấp phụ sợi cacbon hoặc vải sợi
cacbon hoạt tính.
So với than hoạt tính dạng bột và dạng hạt thì than hoạt tính dạng vải có
các ưu đi
ểm nổi bật sau:
- Có tốc độ hấp phụ cao hơn, dung lượng hấp phụ lớn hơn nên có thời gian
lọc độc nhanh hơn và hấp phụ được một lượng chất lớn hơn so với than hoạt
tính dạng hạt, bột. Than hoạt tính dạng vải có bề mặt riêng có thể tới
2.000m
2
/g trong khi đó than hoạt tính dạng hạt, dạng bột chỉ cỡ trên dưới
1.000m
2
/g do vậy có khả năng hấp phụ - lọc độc tốt hơn.
- Có độ tro (các hợp chất vô cơ) rất thấp, hầu như không có mặt kim loại
nặng như Fe, Mn, Pb, As như than hoạt tính dạng bột, dạng hạt nên được sử

dụng trong y tế, trong xử lý nước sinh hoạt, nước ăn uống mà không bị ô
nhiễm thứ cấp do chất độc hại có ngay trong chính vật liệu dùng xử lý.
- Có khối lượng riêng nhỏ hơn khá nhiều so với than hoạt tính dạng bột,
dạng hạt nên giảm được khối lượng các phin lọc, các bộ lọc, các phương tiện
phòng độc sử dụng chúng làm vật liệu lọc.
- Có độ cản trở dòng khí, dòng nước đi qua chúng nhỏ hơn so với đi qua
lớp than hoạt tính dạng hạt, dạng bột. Đây là một trong những ưu việt của
than hoạ
t tính dạng vải sợi so với than hoạt tính dạng hạt, dạng bột khi được
sử dụng để xử lý nước, xử lý khí ô nhiễm do giảm được áp lực trong thiết bị,
giảm năng lượng, tăng hiệu quả kinh tế, hiệu quả xử lý v.v
- Than hoạt tính dạng vải sợi còn có một ưu việt khác mà than hoạt tính
dạng bột, dạng hạt không thể có là chúng tồn tại ở d
ạng tấm như vải sợi thông
thường với độ bền cơ lý cao, mềm mại nên có thể trực tiếp dùng may quần áo,
mũ, găng tay, ủng phòng độc. Ngoài ra có thể dùng gấp, xếp, dán, may để chế

2
tạo các phin lọc có kết cấu, hình dạng theo ý muốn mà không phải dùng lớp
vỏ định hình bao bên ngoài như khi dùng than hoạt tính dạng hạt, dạng bột.
Với các ưu điểm đó, than hoạt tính dạng vải có hiệu quả cao hơn trong ứng
dụng thực tiễn so với than hoạt tính dạng hạt, dạng bột:
- Chế tạo các bộ lọc có chất lượng tốt hơn, thời gian sử d
ụng dài hơn, tiết
kiệm nhiều kinh phí, nhân lực, năng lượng (kinh tế hơn);
- Chế tạo các bộ lọc và phương tiện phòng độc nhỏ gọn hơn, nhẹ hơn, dễ
mang vác, vận chuyển, đặc biệt trong điều kiện cơ động chiến đấu và cứu hộ
(cơ động hơn);
- Cho phép chế tạo được các bộ quần áo phòng hộ tiện dụ
ng cho người làm

việc trong môi trường độc hại (tiện dụng hơn);
- Tạo một bước đột phá về công nghệ vật liệu để chế tạo các phương tiện
phòng độc (tiên tiến hơn).
Cho đến nay, trên thế giới đã có rất nhiều công trình nghiên cứu về phương
pháp điều chế, nghiên cứu cấu trúc, tính chất và nghiên cứu ứng dụng thực tế
than hoạt tính d
ạng vải sợi được thông báo và công bố. Những kết quả nghiên
cứu đó thể hiện chủ yếu ở ba lĩnh vực sau:
- Đã làm chủ và điều khiển được công nghệ chế tạo sản phẩm có chất
lượng theo mong muốn trong các điều kiện tối ưu.
- Đã có các dây chuyền thiết bị công nghệ với các qui mô khác nhau:
phòng thí nghiệm, pilot, công nghiệp để chế tạo sản ph
ẩm theo yêu cầu.
- Đã chế tạo được than hoạt tính dạng vải từ sợi visco, sợi tổng hợp, sợi
hỗn hợp (sợi visco/sợi tổng hợp), dạng hỗn hợp (than hoạt tính dạng vải sợi
trên nền một số vật liệu khác).
Hiện nay, thế giới đã và đang tập trung đầu tư theo hướng hoàn thiện công
nghệ, nâng cao chất lượng, phát triển chủng lo
ại than hoạt tính dạng vải mới,
đa dạng hóa sản phẩm. Một số nước đã làm chủ hoàn toàn được công nghệ để
tạo ra các sản phẩm theo ý muốn, thiết bị công nghệ hiện đại, đồng bộ, hoàn

3
chỉnh với mọi qui mô. Sản phẩm phong phú, đa dạng, chất lượng đáp ứng mọi
yêu cầu trong các lĩnh vực quân sự cũng như dân sự.
Ở Việt Nam, việc đầu tư nghiên cứu trong lĩnh vực này còn quá ít và chưa
được quan tâm đúng mức. Kết quả thu được còn rất khiêm tốn, sản phẩm chế
tạo ra mới ở dạng mẫu vải, mẫu vật liệu phòng
độc với chất lượng còn thấp,
chưa đáp ứng yêu cầu thực tiễn. Về chế tạo sản phẩm, chưa nắm vững và làm

chủ được công nghệ, máy móc, thiết bị còn lạc hậu, không tạo ra được than
hoạt tính dạng vải có chất lượng cao và số lượng lớn để đáp ứng nhu cầu
trong nước và có thể xuất khẩu.
Đó chính là cơ sở khoa học và thự
c tiễn của đề tài nghiên cứu khoa học
công nghệ cấp Nhà nước:
"
Nghiên cứu sản xuất than hoạt tính dạng vải
dùng làm vật liệu lọc độc", mã số: KC 06.17/06 - 10
Thuộc Chương trình khoa học công nghệ trọng điểm cấp Nhà nước KC
06/06-10: Nghiên cứu, phát triển và ứng dụng công nghệ tiên tiến trong sản
xuất các sản phẩm xuất khẩu chủ lực.
Đề tài xuất phát từ nhu cầu thực tiễn trước mắt về than hoạt tính dạng vải
cầ
n nhập khẩu và trong tương lai có thể xuất khẩu ra thị trường các nước lân
cận trong khu vực.
Nhu cầu nhập khẩu trước mắt: Hiện tại chúng ta cần hàng năm với số
lượng khá lớn than hoạt tính dạng vải để chế tạo quần áo phòng hộ; mặt nạ và
khẩu trang phòng độc; các bộ lọc và vật liệu lọc độc chuyên dụng để trang bị
cho các lực lượng v
ũ trang, các lực lượng làm công tác phòng chống cứu hộ
cứu nạn; để sử dụng trong lĩnh vực xử lý môi trường và bảo hộ lao động của
nước ta là rất lớn. Vải than hoạt tính đáp ứng các yêu cầu đó hiện nay phải
nhập ngoại với giá thành cao nên không thể đáp ứng đầy đủ các nhu cầu trong
nước. Do đó đề tài góp phần tích cực sản xuất vải than hoạt tính thay thế
nhập
khẩu.

4
Nhu cầu xuất khẩu trong tương lai: Nhiều nước trong khu vực có nhu cầu

rất lớn về than hoạt tính dạng vải, nhưng theo thông tin tổng hợp được qua
Internet, hầu như chưa có nước nào tổ chức sản xuất than hoạt tính dạng vải
qui mô công nghiệp. Có thể xuất khẩu ngay sản phẩm than hoạt tính dạng vải
sang các nước lân cận trong khu vực như Lào, Campuchia, Myanma
Trên cơ sở đó, mục tiêu nghiên c
ứu của đề tài là:
- Xây dựng, nắm vững và làm chủ công nghệ sản xuất vật liệu lọc độc thế
hệ mới là than hoạt tính dạng vải, thay thế sản phẩm nhập khẩu.
- Chế thử than hoạt tính dạng vải và một số phương tiện phòng độc dùng
than hoạt tính dạng vải sử dụng trong quân sự và dân sự, có thể xuất khẩu ra
nước ngoài.
Đối tượng nghiên c
ứu của đề tài được xác định là: công nghệ chế tạo than
hoạt tính dạng vải.
Để đạt được mục tiêu đã nêu, đề tài cần phải giải quyết các vấn đề sau đây:
- Kế thừa các kết quả nghiên cứu đã có ở Việt Nam trong lĩnh vực chế
tạo than hoạt tính dạng vải.
- Khảo sát công nghệ, hợp tác nghiên cứu với các đối tác nước ngoài để
nắm v
ững và làm chủ công nghệ tiên tiến chế tạo than hoạt tính dạng vải, tập
trung vào các vấn đề then chốt.
- Thiết kế, chế tạo dây chuyền thiết bị qui mô pilot chế thử than hoạt tính
dạng vải.
- Đào tạo, huấn luyện đội ngũ cán bộ kỹ thuật nòng cốt làm chủ công
nghệ và lắp đặt dây chuyền thiết bị công nghệ chế tạo than hoạt tính dạng vải.
- Hợp tác chặt chẽ với các cơ sở nghiên cứu ứng dụng và sản xuất kinh
doanh than hoạt tính dạng vải để xuất khẩu sản phẩm ra nước ngoài,

5
Chơng I. vải than hoạt tính,
cấu trúc, tính chất và công nghệ chế tạo

1.1. Giới thiệu chung:

Than hoạt tính đã đợc phát hiện từ lâu nhng mãi đến năm 1773 Schechs
mới bắt đầu nghiên cứu, sau đó là Pesrtana tiến hành thí nghiệm nghiên cứu
các tính chất của than hoạt tính và kết quả thu đợc cho thấy than hoạt tính có
tính hấp phụ [1].
Năm 1875, Lơvit phát hiện than củi có khả năng làm mất màu một số chất
trong dung dịch. Sau đó than tẩy màu và kỹ thuật điều chế đợc xuất hiện.
Đầu tiên ngời ta điều chế than hoạt tính tẩy màu từ than xơng. Than hoạt
tính tẩy màu ra đời đã phục vụ đắc lực cho công nghiệp mía đờng ở châu Âu
phát triển trong thời gian này [2].
Trong đại chiến thế giới thứ nhất, lần đầu tiên than hoạt tính dạng hạt đợc
sử dụng làm vật liệu lọc hơi khí độc trong mặt nạ phòng độc [3].
Cho đến nay, than hoạt tính đã phát triển đến thế hệ thứ 3. Thế hệ thứ nhất
là than hoạt tính dạng bột, than hoạt tính dạng hạt (hạt đập mảnh tự nhiên, hạt
tạo viên hình trụ, hình cầu) là thế hệ thứ hai và thế hệ ba là than hoạt tính dạng
vải, sợi. Than hoạt tính dạng vải, sợi đợc phát hiện vào đầu những năm 70
của thế kỷ XX [4]. Hiện nay, than hoạt tính dạng vải sợi có các loại hình sau:
sợi than hoạt tính; vải than hoạt tính (dạng vải dệt); màng sợi hay nỉ than hoạt
tính (dạng vải không dệt).
Than hoạt tính đơc điều chế từ các vật liệu khi đốt chúng cho ta cacbon.
Các nguyên liệu chứa cacbon đợc chế biến một cách đặc biệt nhằm loại bỏ
các chất có nhựa, các chất dễ phân hủy và tạo ra các độ xốp trong chúng đợc
gọi là than hoạt tính. Than hoạt tính dạng hạt, dạng bột có các thành phần chủ
yếu là cacbon (85-15%). Phần còn lại (5-15%) là các tạp chất vô cơ không

hoạt động về mặt hấp phụ [1], [2], [3]. Với than hoạt tính dạng vải sợi, hàm
lợng cacbon trong chúng rất cao, có thể đến 95-100% và có hàm lợng tro rất

6
thấp.
Nguồn nguyên liệu để sản xuất than hoạt tính dạng hạt, dạng bột rất phong
phú nh các nguyên liệu có nguồn gốc từ thực vật: các loại cây, hạt các loại
quả, sọ dừa, mạt ca hoặc có nguồn gốc từ than mỏ: than antraxit, than bùn,
than nâu, than cốc, từ các hợp chất hữu cơ polyme, lignin, dầu mỏ [3].
Nguồn nguyên liệu để sản xuất than hoạt tính thế hệ thứ 3 vải than hoạt tính
còn phong phú và đa dạng hơn. Tất cả các nguồn nguyên liệu tự nhiên hoặc
tổng hợp, vô cơ hoặc hữu cơ đã ở dạng sợi hay có thể kéo đợc thành sợi đều
có thể dùng để chế tạo ra vải than hoạt tính [4].
Hiện nay than hoạt tính đợc sử dụng rộng rãi trong hầu hết trong mọi lĩnh
vực khoa học, đời sống, quân sự, y tế, môi trờng v.v Về chủng loại có một
số loại than hoạt tính sau: than lọc hơi khí, than lọc nớc, than tẩy màu, than
trao đổi ion, than làm nền (chất mang) để tẩm xúc tác, phụ gia Trên thế
giới than hoạt tính dạng vải, sợi đã đợc sản xuất trên qui mô công nghiệp và
là sản phẩm thơng mại đợc rao bán rộng rãi trên thị trờng.
Là than hoạt tính thế hệ 3 cho nên cấu trúc, tính chất, qui luật hấp phụ của
vải than hoạt tính cũng giống nh than hoạt tính dạng bột và dạng hạt truyền
thống mà chúng ta đã quen biết từ lâu nay. Hệ lỗ xốp trong vải than hoạt tính
cũng có cấu trúc đa phơng thức gồm lỗ nhỏ, lỗ trung, lỗ lớn, bề mặt riêng
phát triển, bề mặt cũng chứa các nhóm chức chứa oxy v.v [4].
1.2. Cấu trúc vải than hoạt tính

1.2.1. Cấu trúc tinh thể

Theo các dữ kiện nghiên cứu Rơnghen, than hoạt tính gồm các vi tinh thể
cacbon. Các vi tinh thể này tạo thành các lớp. Trong các lớp có các nguyên tử

cacbon sắp xếp thành hình 6 cạnh. Tuy nhiên so với cấu trúc của mạng tinh thể
graphit, trong than hoạt tính các lớp vi tinh thể sắp xếp kém trật tự hơn [1], [2],
[3].
1.2.2. Cấu trúc xốp


7
Than hoạt tính đợc đặc trng bởi sự đa dạng của cấu trúc lỗ xốp với sự
phân bố đa phơng thức của kích thớc các lỗ xốp. Đờng cong phân bố có
một vài cực đại hẹp. Điều đặc biệt của than hoạt tính là nó chứa nhiều loại lỗ
có kích thớc khác nhau trong khoảng xác định đối với mỗi loại. Phụ thuộc
vào kích thớc, vai trò, cơ chế hấp phụ mà các lỗ xốp trong than hoạt tính
đợc chia thành 3 loại: Lỗ lớn, lỗ trung và lỗ nhỏ (Hình 1.1) [1
], [3].

Hình 1.1. Sơ đồ cấu trúc hệ thống lỗ xốp của than hoạt tính
Lỗ lớn:
Có kích thớc lớn nhất với bán kính cong của bề mặt lớn hơn 1000-
2000A
o
và không thấy có sự điền đầy của hơi chất bị hấp phụ theo kiểu ngng
tụ mao quản ở áp suất hơi bão hoà. Bề mặt của lỗ lớn có tỷ lệ hấp phụ tơng
đơng bề mặt hấp phụ của than không lỗ xốp có cùng bản chất hoá học. Thể
tích của lỗ lớn khoảng 0,2- 0,8 cm
3
/g với bềmặt riêng 0,5 - 2m
2
/g. Bán kính
tơng đơng lớn nhất của đờng cong phân bố đợc đo bằng phơng pháp nén
thủy ngân là 5.000 - 20.000A

o
. Sự hấp phụ trên bề mặt lỗ lớn không có ý
nghĩa thực tế vì bề mặt riêng nhỏ. Lỗ lớn đóng vai trò kênh vận chuyển chất bị
hấp phụ vào sâu bên trong hệ thống lỗ xốp.
Lỗ trung
: Bán kính cong bề mặt nhỏ hơn lỗ lớn (khoảng 15-16 đến 1000-
2000 A
o
). Trong lỗ trung có sự điền đầy thể tích của các chất có kích thớc
trung bình (benzen, nitơ) theo kiểu ngng tụ mao quản. áp suất hơi của chất
hấp phụ trên bề mặt ngng tụ thấp do có sự hấp phụ đơn hoặc đa phân tử. Bề

8
mặt của lỗ trung cũng có tỉ lệ hấp phụ bằng với bề mặt than không lỗ xốp
cùng bản chất hoá học.
Phần lớn than để hấp phụ đã biết có thể tích lỗ trung thấp (0,02-
0,1cm
3
/gam) với bề mặt riêng 20-70 m
2
/g. Tuy nhiên trong trờng hợp đặc
biệt (than lọc nớc, tẩy mầu) thể tích lỗ trung có thể đạt 0,7cm
3
/g và bề mặt
riêng 200 - 400m
2
/gam. Tuỳ thuộc vào độ lớn bề mặt riêng mà lỗ trung có thể
đóng vai trò hấp phụ hơi trong vùng nồng độ cao cũng nh các chất mầu có
kích thớc phân tử lớn từ dung dịch.
Lỗ nhỏ:

Có bán kính dới 15-16A
o
. Kích thớc lỗ tơng đơng với phân tử
chất bị hấp phụ. Sự hấp phụ trong lỗ nhỏ diễn ra theo cơ chế lấp đầy thể tích
không gian hấp phụ. Theo thuyết lấp đầy thể tích, trờng hấp phụ có trong tất
cả thể tích lỗ nhỏ. Thể tích lỗ nhỏ thờng 0,20 - 0,60 cm
3
/gam và lỗ nhỏ đóng
vai trò quan trọng trong quá trình hấp phụ trên than. Chỉ trong trờng hợp đặc
biệt, sự hấp phụ trên bề mặt lỗ trung (than lọc nớc, tấy màu) mới chiếm
phần lớn đại lợng hấp phụ chung.
1.2.3. Cấu trúc hoá học bề mặt

Trên bề mặt than hoạt tính luôn có một lợng oxy liên kết hóa học với
nguyên tử các bon tạo thành hợp chất oxít bề mặt. Ngay cả khi gia công tinh
khiết nhất, than hoạt tính cũng chứa 1- 2% oxy. Tùy theo phơng pháp điều
chế than hoạt tính mà lợng oxy tham gia hợp chất bề mặt có thể thay đổi [1],
[2].
Theo Dubinin và Serpinski cho biết khi hàm lợng oxy khoảng 2-3% thì
phần đợc phủ bởi lớp đơn nguyên tử oxy chiếm 4% diện tích bề mặt than
hoạt tính. Hàm lợng oxy cực đại có thể lên tới 15-20% và phần diện tích bao
phủ đơn lớp oxy khi đó lên tới 19-20%.
Sự tồn tại của các oxít bề mặt có đặc tính khác nhau trên than (sản phẩm
của phản ứng hóa học) đợc chứng minh bằng nhiệt vi phân rất lớn khi hấp
phụ oxy, bằng các kết quả thí nghiệm hấp phụ các chất điện li và hàng loạt kết

9
quả khác. Hợp chất của oxy với các bon rất bền đợc biểu hiện khi giải hấp
phụ không thấy có mặt oxy mà chỉ có CO trong pha khí.
Nghiên cứu sâu hơn về các hợp chất oxyt bề mặt, Silốp và các cộng tác viên

cho biết: khi hoạt hóa ở nhiệt độ cao (800 - 850
0
C) với sự có mặt của không
khí thì trên bề mặt than tạo thành các hợp chất oxit có tính bazơ. Trong dung
dịch nớc tạo thành các nhóm - OH có khả năng trao đổi anion.
ở nhiệt độ trong khoảng 300 - 500
0
C, oxy không khí tác dụng với các bon
bề mặt than tơng đối nhanh tạo thành các oxít có đặc tính axit. Các nhóm
chức này có khả năng hấp phụ trao đổi các cation trong dung dịch. Dubinin và
Frumkin tiếp tục nghiên cứu chi tiết bề mặt than hoạt tính và bản chất quá
trình tác động của oxy. Các ông cho rằng oxy đợc hấp thụ trên than theo hai
cơ chế hấp phụ vật lý và hóa học :
- Hấp phụ vật lý oxy trên than xảy ra ở 0 - 100
0
C. Nhiệt vi phân (đặc trng
cho hấp phụ) khoảng 90.000 - 100.000 Cal/mol, trong pha khí không thấy có
mặt các oxít của các bon.
- Hấp phụ hóa học xảy ra ở nhiệt độ trên 200
0
C. Nhiệt hấp phụ vi phân rất
lớn (trên 200.000 Cal/mol). Trong pha khí có mặt các oxít của các bon (sản
phẩm cháy của than). Trên bề mặt than tạo thành các hợp chất có đặc tính
axit.
Rất nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy sự có mặt của các oxít trên than
không ảnh hởng tới khả năng hấp phụ vật lý các chất khí - hơi không phân
cực. Trái lại khả năng hấp phụ các chất phân cực của than hoạt tính tăng lên rõ
rệt nhờ đặc tính axit - bazơ của các hợp chất bề mặt.
Biom đã tiến hành trung hoà các axit trên than bằng các bazơ khác nhau.
Trên cơ sở phân tích các kết quả thí nghiệm đã chỉ ra sự tồn tại của 4 dạng cấu

trúc nhóm chức bề mặt (Hình 1.2)
Bằng nhiều phơng pháp khác nhau nh cực phổ, hồng ngoạinhiều công
trình nghiên cứu đã chỉ ra sự có mặt của các nhóm chức trên than bao gồm
cacbonyl, cacboxyl, phênol, lacton, peroxit Tỷ lệ thành phần tơng đối của

10
các nhóm chức phụ thuộc vào phơng pháp điều chế.

Hình 1.2. Cấu trúc nhóm chức trên bề mặt than hoạt tính
1.3. cơ sở lý thuyết hấp phụ trên vải than hoạt tính

1.3.1. Thuyết Polanyi - Dubinin

Cơ sở của thuyết Polanyi - Dubinin (1918-1928) [5], [6] cho rằng trên bề
mặt chất hấp phụ bao giờ cũng có một trờng lực hấp phụ. Độ lớn của trờng
hấp phụ đợc biểu thị bằng thế hấp phụ tỉ lệ nghịch với lập phơng khoảng
cách từ bề mặt tới phân tử chất bị hấp phụ. Và trên bề mặt chất hấp phụ có
nhiều bề mặt đẳng thế. Lí thuyết này đã đợc chứng minh bằng thực nghiệm,
đặc biệt đối với chất bị hấp phụ có nhiệt độ sôi cao.
Sự hấp phụ trong lỗ xốp nhỏ theo cơ chế lấp đầy thể tích đợc mô tả bằng
phơng trình sau:
v
w
a
o
= - exp [BT
2
(lg
P
P

s
)
2
] (1.1)
22
2
)(lg)(303,2lglg
P
P
RT
k
v
W
a
o
m
o

=
(1.2)
Để xác định W
o
và B theo điểm thực nghiệm sử dụng phơng trình sau
lg a= lg
v
w
o
- 0,434BT
2
.(lg

P
P
s
)
2
(1.3)
Hệ số B đợc xác định B = (2,303.R)
2
. k
Trong đó:
a- Độ hấp phụ cân bằng
CO
O
OC
OH
OH
COOH
O
OH
OH
OC
COOH
OH
O
HOOC
COO
OR
O
O
OOC

I II III IV

11
P
s
- áp suất hơi bão hoà
v - Thể tích mol chất bị hấp phụ
W = a.v (cm
3
/g)
W
o
- Thể tích không gian hấp phụ giới hạn
- Hệ số tơng đơng
T - Nhiệt độ tuyệt đối
Thuyết Đubinin đã đa ra một khái niệm rõ ràng về cơ chế hấp phụ xảy ra
trong chất hấp phụ chứa lỗ nhỏ. Từ phơng trình mô tả sự hấp phụ có thể tính
đợc các thông số đặc trng cấu trúc: hằng số cấu trúc W
0
và B.
Hạn chế: Thuyết Đubinin chỉ nói đến hấp phụ trong lỗ xốp mà cha đề cập
đến sự hấp phụ trên bề mặt trong khi sự hấp phụ xảy ra trong vật liệu xốp
đồng thời xảy ra theo hai cơ chế hấp phụ trong lỗ xốp và trên bề mặt.
1.3.2. Thuyết BET (Brunauer - Emmet - Teller)

Cơ sở của thuyết dựa vào các giả thiết sau đây: chất hấp phụ đồng nhất về
mặt năng lợng, sự hấp phụ xảy ra nhiều lớp. Lực tơng tác giữa chất hấp phụ
và chất bị hấp phụ chỉ có tác dụng ở lớp thứ nhất. Các lớp tiếp theo lực hấp
phụ do lực kết dính giữa lớp đã đợc hấp phụ và các phân tử cha hấp phụ.
Lực này giống lực tơng tác trong chất lỏng. Vì vậy theo thuyết BET số lớp có

thể tiến tới vô hạn [6], [7].
Phơng trình BET mô tả sự hấp phụ vật lý trên bề mặt than hoạt tính có
dạng sau:
()()
[]
PsPCPsP
PsPCa
a
m
/11/1
/
+
=
(mM/g) (1.4)

a - Độ hấp phụ ở áp suất tơng đối P/Ps (mM/g)
P - áp suất chất bị hấp phụ
P
S
- áp suất hơi bão hòa chất hấp phụ
a
m
- Độ hấp phụ bởi một lớp đơn phân tử chất bị hấp phụ (mM/g)

12
C - Hằng số phụ thuộc nhiệt vi phân hấp phụ q và nhiệt ngng tụ
TR
q
C
.

exp


=
(1.5)
Phơng trình (1.4) chuyển về phơng trình đờng thẳng sau:
()
h
Ca
C
Caha
h
mm
.
1
.
1
1

+=

với h = P/P
S
(1.6)
Dạng đờng thẳng của phơng trình BET chỉ đúng trong khoảng giá trị P/P
S

= 0,05- 0,3 và thờng dùng để tính bề mặt riêng của chất hấp phụ.
ở P/P
S

tơng đối cao, trong các lỗ trung của than hoạt tính sự hấp phụ xảy
ra theo cơ chế ngng tụ mao quản. Lớp hấp phụ trên thành lỗ dày dần lên,
chạm nhau và khép kín thành mặt khum cầu lõm của chất lỏng bị hấp phụ [4].
Một số hạn chế của thuyết BET: không đề cập đến tơng tác ngang của
phân tử trong cùng một lớp. Theo BET sự hấp phụ xảy ra đến vô cùng tức là n
lớp khi áp suất tơng đối dẫn đến đơn vị nhng trong thực tế là có hạn Thuyết
BET dựa trên cơ sở bề mặt đồng nhất về năng lợng nhng trong thực tế đa số
chất hấp phụ có bề mặt không đồng nhất về năng lợng.
1.3.3. Thuyết hấp phụ ở áp suất cao - phơng trình Kelvin

Kelvin đã đa ra phơng trình để mô tả sự ngng tụ và bay hơi mao quản
trong các lỗ xốp trung của chất hấp phụ nh sau:


cos
2
ln
rRT
v
P
P
s
=
(1.7)
Trong đó:
P - áp suất trên mặt khum lõm trong mao quản
P
s
- áp suất hơi bão hoà của chất hấp phụ

- Sức căng bề mặt

- Góc thấm ớt giữa chất lỏng bị hấp phụ và chất hấp phụ
r - bán kính lỗ
R - hằng số khí

13
T - nhiệt độ tuyệt đối
Dấu âm chứng tỏ rằng áp suất hơi bão hoà của chất lỏng trên bề mặt lõm
luôn nhỏ hơn áp suất hơi bão hoà của các chất lỏng trên bề mặt phẳng. Nh
vậy bán kính lỗ càng nhỏ thì sự giảm áp suất hơi càng lớn. Do đó trong những
mao quản thật hẹp thì sự ngng tụ sẽ xảy ra ở áp suất thấp hơn nhiều so với áp
suất hơi bão hoà.
1.4. Chế tạo than hoạt tính dạng hạt, dạng bột

1.4.1. sơ lợc về công nghệ chế tạo

Để chế tạo than hoạt tính dạng hạt, dạng bột, cần phải thực hiện theo qui
trình sau [1], [3], [5], [8]:
* Chế tạo than hoạt tính dạng bột (ví dụ than tẩy màu)

- Xử lý nguyên liệu
- Tạo mảnh
- Than hóa
- Hoạt hóa
- Nghiền mịn
- KCS và bao gói.
* Chế tạo than hoạt tính dạng hạt đập mảnh tự nhiên (ví dụ than gáo dừa)

- Xử lý nguyên liệu

- Tạo mảnh, sàng chọn hạt
- Than hóa
- Hoạt hóa
- KCS và bao gói.
* Chế tạo than hoạt tính dạng hạt ép viên hình trụ.

- Xử lý nguyên liệu
- Nghiền mịn, sàng
- Trộn với chất kết dính.
- ép tạo hạt

14
- Than hóa
- Hoạt hóa
- KCS và bao gói.
Các công đoạn cụ thể khi chế tạo than hoạt tính ép viên nh sau:
* Xử lý nguyên liệu:

Xử lý nguyên liệu ở đây là làm sạch nhằm loại bỏ các tạp chất vô cơ. Các
tạp chất này làm độ tro của sản phẩm tăng lên và làm giảm khả năng hấp phụ.
* Nghiền, sàng, trộn, ép tạo hạt.

- Nghiền, sàng nguyên liệu: nhằm thu đợc bột nguyên liệu có độ mịn nhất
định phù hợp cho công đoạn ép tạo hạt.
- Trộn: bột nguyên liệu đợc trộn với chất kết dính theo tỷ lệ nhất định bằng
máy trộn nhằm tạo ra một hỗn hợp đồng nhất.
- ép, tạo hạt: hỗn hợp đồng nhất sau bớc trộn đợc ép tạo hạt hình trụ có
đờng kính theo yêu cầu bằng máy ép thủy lực.
* Than hóa.

Than hóa là quá trình loại bỏ các hợp chất hữu cơ nhẹ có thể bay hơi, có
mặt trong nguyên liệu nhằm mục đích thu nhận cacbon. Đây là quá trình đốt
cháy không hoàn toàn nguyên liệu. Các hợp chất hữu cơ phân hủy dới tác
dụng của nhiệt và tạo ra cacbon.
Quá trình than hóa có thể chia thành 2 bớc: tách nớc khỏi nguyên liệu và
đốt cháy nguyên liệu, vì vậy quá trình này sinh ra nhiều khói (hơi H
2
O và một
số hợp chất hữu cơ). Quá trình than hóa đợc thực hiện trong lò quay với chế
độ than hóa (nhiệt độ và thời gian) phụ thuộc vào nguyên liệu đó.
* Hoạt hóa.

Hoạt hóa là quá trình quan trọng nhất trong quá trình điều chế than hoạt
tính. Nó trực tiếp ảnh hởng và quyết định chất lợng sản phẩm. Bản chất của quá
trình hoạt hóa là quá trình phản ứng hoá học giữa cacbon với tác nhân hoạt hóa.
Các phân tử của tác nhân hoạt hóa phản ứng với phân tử cacbon trên bề mặt và
trong mạng lới tinh thể. Kết quả của quá trình phản ứng này là tạo ra hệ

15
thống lỗ xốp bên trong thể tích than và các trung tâm hoạt động trên bề mặt
than.
Phản ứng hóa học xảy ra trong quá trình hoạt hóa xảy ra ở nhiệt độ cao và
mang tính không hoàn toàn vì vậy quá trình này phải thực hiện trong lò quay
có khả năng chịu nhiệt tốt. Tuỳ thuộc vào nguyên liệu đầu và tác nhân hoạt
hóa mà có chế độ hoạt hóa phù hợp.
Do quá trình hoạt hóa có bản chất là phản ứng hóa học không hoàn toàn
xảy ra giữa các tác nhân hoạt hóa với cacbon nên vai trò của tác nhân hoạt hoá
là rất quan trọng. Chính vì vậy mà tuỳ thuộc vào tác nhân hoạt hóa, ngời ta
chia thành 2 phơng pháp hoạt hóa chính: phơng pháp hóa học và phơng
pháp vật lý (sẽ đợc trình bày cụ thể ở phần dới).

* KCS và bao gói.

KCS và bao gói là những bớc không trực tiếp ảnh hởng đến quá trình
điều chế và chất lợng than hoạt tính, tuy nhiên chúng có ảnh hởng gián tiếp
quan trọng đến sản phẩm than hoạt tính. Đây là quá trình định hớng ứng
dụng và bảo quản sản phẩm.
1.4.2. Các phơng pháp hoạt hóa.

Kể từ khi than hoạt tính đợc phát hiện cho tới nay, đã có nhiều công trình
nghiên cứu phơng pháp điều chế cũng nh khả năng ứng dụng của nó. Do
vậy, để có đợc sản phẩm than hoạt tính có thể sử dụng nhiều phơng pháp
hoạt hóa khác nhau. Cho đến nay có hai phơng pháp chính sau đây [1], [3],
[8]:
1.4.2.1. Phơng pháp hoạt hóa hóa học

Phơng pháp hóa học là phơng pháp đầu tiên đợc sử dụng để điều chế
than hoạt tính. Bản chất của phơng pháp hóa học là sử dụng các chất hoạt
hoá là các hóa chất nh muối, axít vô cơ để bào mòn bề mặt và mạng lới tinh
thể cacbon. Để đa các chất hoạt hóa vào than, ta dùng 2 phơng pháp:
+ Trộn bột than với chất hoạt hóa rồi ép hạt sau đó gia nhiệt.
+ Ngâm bột than vào dung dịch bão hoà của các chất trên sau đó lọc bỏ