xúc tác than hoạt tính

Activated Carbon
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN KỸ THUẬT HÓA HỌC
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HỮU CƠ – HÓA DẦU

TIỂU LUẬN ĐỘNG HỌC XÚC TÁC

Đề tài: Than hoạt tính
GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền
Sinh viên thực hiện:

Vũ Văn Danh
Phan Văn Được
Trần Văn Tú

20140647
20141088
20145065


Nội Dung
Tổng quan về than hoạt tính
Các thông số của than hoạt tính
Cấu trúc và sự hấp phụ
Nguyên liệu, điều chế, tái sinh
Ứng dụng


Tổng Quan
 Than

hoạt tính là một sản phẩm từ carbon đã được xử lý để
tạo nên cấu trúc lỗ xốp nhằm nâng cao diện tích bề mặt riêng
của than.
 Thành phần chủ yếu là C, chiếm từ 85-95% khối lượng,
phần còn lại là các nguyên tố khác như Silic, hydro, nito, lưu
huỳnh, oxi…


Phân Loại
Hình dáng bên ngoài
-Than bột:

-Than dạng viên
hình trụ:


Phân Loại
Phân loại theo mục đích sử dụng
 Than tẩy màu: Dùng để tẩy màu dung dịch. Than hoạt
tính sẽ hấp thụ chất bẩn có màu, được sử dụng dưới
dạng bột mịn.
 Than y tế: Hấp thụ các chất bẩn, độc hại trong cơ thể
người, động vật.
 Than hấp phụ: Được chia làm 3 loại:  Than ngưng tụ
 Than xúc tác
 Than khí


Thông Số Chính

1

2
3

Kích thước hạt
Diện tích bề mặt riêng
Khối lượng riêng


Kích thước hạt
o Người ta thường sử dụng hai phương pháp trực
tiếp để xác định kích thước hạt than:
-Phương pháp hiển vi điện tử
-Phương pháp hấp phụ lên bề mặt
 Phương pháp gián tiếp nhờ phương pháp hấp phụ
theo BET.
o Dn=∑ n*d / ∑n
Trong đó: n – số hạt; d –đường kính hạt.


D.Tích bề mặt riêng
 Diện tích bề mặt riêng của than hoạt tính được đo bằng
m2/g cho biết khả năng hấp thụ của than hoạt tính.
 Diện tích bề mặt của than hoạt tính rất ấn tượng, 500
đến 1500 m²/g hoặc thậm chí nhiều hơn.

1 muỗng
than hoạt
tính

D.Tích bề mặt riêng
Có 2 pp thường dùng để xác định S bề mặt riêng (Sh):
 Pp thứ nhất: Tính toán S bề mặt bằng kính hiển vi điện
tử.
Sh= 6ρ.DA
Trong đó: - ρ khối lượng riêng của than hoạt tính.
- DA đường kính bề mặt trung bình hạt than.
 Pp thứ hai: Được xác định theo lượng chất lỏng phân tử
thấp hoàn toàn trơ hóa học với than hoạt tính nhưng hấp
phụ lên bề mặt của than hoạt tính.


D.Tích bề mặt riêng

Một bức xạ vi lượng của than hoạt tính (dạng bột) trên kính hiển vi ánh
sáng.mỗi hạt trong hình chỉ khoảng 0.1mm nhưng có diện tích vài mét
vuông,toàn bộ hình ảnh có diện tích sấp sỉ 1.1x 0.7mm và độ phân giải đầy
đủ ở mức 6.236 pixel/μm
 "What Is Activated Carbon?". Cabot Norit. Retrieved 24
October 2013.


Than hoạt tính dạng hạt

D.Tích bề mặt riêng

 "What Is Activated Carbon?". Cabot Norit. Retrieved 24
October 2013.

Khối lượng riêng
Khối lượng riêng của than hoạt tính là đại lượng
phụ thuộc vào pp xác định của nó.
Vd: Như dùng rượu, axeton để xác định thì khối
lượng riêng của nó vào khoảng 1800-1900kg/m3
Dùng heli thì thu được giá trị từ 1900-2000kg/m3




Qua các ứng dụng của than ngta thấy rằng khối
lượng riêng 1860kg/m3 được sử dụng phổ biến nhất.


Cấu Trúc

 Than hoạt tính có cấu trúc
dạng tổ ong đặc trưng.
 Than hoạt tính chủ yếu là do các
lỗ nhỏ có bán kính dưới 2nm tạo
ra, thể tích mao quản từ 0,20,6cm3/g.


Khả năng hấp phụ của than hoạt tính được quyết định bởi cấu
trúc vật lí và lỗ xốp nhưng cũng bị ảnh hưởng mạnh bởi cấu
trúc hóa học.

Cấu trúc vật lí


Các lỗ nhỏ trong cấu trúc của than hoạt tính cho phép nước đi
qua giúp loại bỏ các hạt, và chất thải gây ô nhiễm.



Phân tử bề mặt than hoạt tính sẽ hút hóa chất, tạp chất hòa tan
trong nước và giữ chúng tại các bộ lọc bên trong lõi.



Cấu trúc của than hoạt tính có thể xác định trực tiếp bằng kính
hiển vi điện tử và có thể đánh giá gián tiếp qua lượng dầu mà
than hoạt tính hấp phụ.


Cấu trúc vật lí
Chỉ số iot
Đây là một chỉ số cơ bản của than hoạt tính đặc trưng
cho diện tích bề mặt của lỗ xốp cũng như khả năng
hấp phụ của than.
Chỉ số iot được tính bằng khối lượng iot có thể được
hấp phụ bởi một đơn vị khối lượng của than(mg/g).
Giá trị của chỉ số iot rơi vào khoảng 500–1200 mg/g.


Cấu trúc vật lí
Độ cứng

 Là khả năng chống chịu mài mòn của than hoạt tính
 Độ cứng của than phụ thuộc rất nhiều vào nguyên
liệu đầu vào cũng như mức độ quá trình hoạt hóa.

Tổng thể tích mao quản
 Nói đến tất cả các khoảng trống trong một hạt
của than hoạt tính. Nó được thể hiện bằng
mililit / gram (ml / g),
 Tổng thể lượng mao quản (TPV) khác nhau theo
nguồn nguyên liệu thô và loại phương pháp kích
hoạt.


Cấu trúc mao quản
 Cấu

trúc mao quản của than hoạt tính được chia
thành 3 loại:
 Mao quản micro: có bán kính nhỏ hơn 2nm
 Mao quản meso: có bán kính 2-50nm
 Mao quản macro: có bán kính trên 50nm


Cấu trúc hóa học
 Ngoài

Cacbon, trong thành phần hóa học của than còn có
hydro, lưu huỳnh, và các khoáng chất khác.

 Thành

phần quyết định của lực hấp phụ lên bề mặt than là
thành phần không tập trung của lực Van der Walls


Cấu trúc hóa học
Nhóm Cacbon-oxy trên bề mặt than

Một dạng của bề mặt than hoạt tính đã được oxy hóa được
công bố bởi Tarkovskya


Hấp Phụ

Hấp phụ

Hấp phụ vật lý

Hấp phụ hóa học


Hấp Phụ
Sự hấp phụ vật lý - Trong quá trình
này, các chất hấp phụ được giữ trên bề
mặt của các bức tường lỗ bằng lực thu
hút yếu được gọi là lực Van Der Waals
hoặc lực phân tán London

Sự hấp phụ Hoá học - Điều này liên
quan đến lực hút tương đối mạnh, mối

liên kết hóa học thực sự giữa các chất hấp
phụ và các phức chất hóa học trên thành
lỗ của than hoạt tính.


Hấp Phụ

Đồ thị biểu diễn đường đẳng nhiệt hấp phụ theo Langmuir


Điều Chế
Nguyên
liệu

Từ thực vật: gỗ, bã mía, rơm rạ,
vỏ quả, hạt quả.

Từ than đá, than bùn.

Từ động vật:
xương, xúc tu.

Than hoạt tính


Điều Chế
Phương pháp điều chế

Than hóa

Hoạt hóa

• Nhiệt độ dưới 8000C
• Dùng nhiệt để phân hủy nguyên liệu

• Nhiệt độ khoảng 950 – 10000C.
• Phát triển lỗ xốp và tăng diện tích bề
mặt của than


Tái Sinh