CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THAN HOẠT TÍNH

Sản xuất than hoạt tính

GVHD: ThS. Nguyễn Văn Hịa

LỜI NĨI ĐẦU
Than hoạt tính với diện tích bề mặt trên 500m 2/gam với khả năng hấp phụ tốt các
chất. Là một loại vật liệu không độc hại đối với người sử dụng cũng như thân thiện với
môi trường, nên than hoạt tính được sản xuất rộng rãi. Vì vậy nhóm chúng em đã tìm hiểu
về quá trình sản xuất than hoạt tính.
Qua một thời gian tìm hiểu đề tài về “Sản xuất than hoạt tính”, nhóm chúng em đã
hồn thành bài tiểu luận. Bài tiểu luận gồm có 3 chương:
-

Những đặc trưng về tính chất của than hoạt tính.

-

Cơng nghệ sản xuất than hoạt tính.

-

Phân loại và ứng dụng than hoạt tính.

Chúng em xin cảm ơn giảng viên Nguyễn Văn Hịa phụ trách giảng dạy bộ môn
Công nghệ sản xuất các chất vô cơ cơ bản đã hướng dẫn và tạo điều kiện giúp chúng em
thực hiện bài tiểu luận này.
Vì thời gian có hạn nên chắc chắn trong q trình làm khơng thể tránh sai sót, mong
Thầy thơng cảm cũng như những đóng góp ý kiến để giúp cho bài tiểu luận được hoàn thiện
hơn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn.

Nhóm thực hiện

Page 1


Sản xuất than hoạt tính

GVHD: ThS. Nguyễn Văn Hịa

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................

Chữ kí giáo viên nhận xét

Page 2


Sản xuất than hoạt tính

GVHD: ThS. Nguyễn Văn Hịa

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU ................................................................................................................................
1
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN .......................................................................... 2
MỤC LỤC ...................................................................................................................................... 3
CHƯƠNG 1: NHỮNG ĐẶC TRƯNG VỀ TÍNH CHẤT CỦA THAN HOẠT TÍNH ............ 5
1.1. Giới thiệu về than hoạt tính ............................................................................................... 5
1.1.1. Khái niệm ....................................................................................................................... 5
1.1.2. Lịch sử sử dụng than hoạt tính .................................................................................... 5
1.1.3. Đặc điểm ........................................................................................................................ 5
1.2. Tính chất vật lý.................................................................................................................... 7
1.2.1. Kích thước hạt và bề mặt riêng của than hoạt tính ..................................................... 7
1.2.2. Diện tích bề mặt riêng ................................................................................................... 7
1.2.3. Khối lượng riêng ........................................................................................................... 7
1.2.4. Cấu trúc vật lý ................................................................................................................ 8
1.3. Tính chất hóa học ................................................................................................................ 9
CHƯƠNG 2: CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT THAN HOẠT TÍNH ............................................. 10
2.1. Nguồn nguyên liệu............................................................................................................. 10
2.2. Cơ sở hóa lý của q trình sản xuất ................................................................................ 10
2.3. Quy trình cơng nghệ sản xuất than hoạt tính .................................................................
10
2.3.1. Sản xuất than hoạt tính ở Mỹ ..................................................................................... 10
2.3.1.1. Phương pháp sản xuất than máng ......................................................................... 10

2.3.1.2. Phương pháp sản xuất than lò ............................................................................... 11
2.3.1.3. Phương pháp sản xuất nhiệt phân ......................................................................... 12
2.3.2. Sản xuất than hoạt tính ở nước ta .............................................................................. 12
2.3.2.1. Quy trình than hóa .................................................................................................. 13
2.3.2.2. Quy trình hoạt hóa .................................................................................................. 13
Page 3


Sản xuất than hoạt tính

GVHD: ThS. Nguyễn Văn Hịa

CHƯƠNG 3: PHÂN LOẠI VÀ ỨNG DỤNG THAN HOẠT TÍNH ....................................... 15
3.1. Phân loại ............................................................................................................................ 15
3.2. Ứng dụng ........................................................................................................................... 15
3.3. Xu thế phát triển ............................................................................................................... 16
KẾT LUẬN .................................................................................................................................. 18
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................................................
19

Page 4


Sản xuất than hoạt tính

GVHD: ThS. Nguyễn Văn Hịa

CHƯƠNG 1: NHỮNG ĐẶC TRƯNG VỀ TÍNH CHẤT CỦA THAN HOẠT TÍNH
1.1. Giới thiệu về than hoạt tính
1.1.1. Khái niệm

Than hoạt tính hay còn được gọi là Activated Carbon là một dạng carbon được xử lý
hoạt hóa ở nhiệt độ hơi nước 900 – 1000 0C ở mơi trường yếm khí, tạo ra một carbon có
cấu trúc mao mạch rất lớn làm tăng diện tích bề mặt tiếp xúc, khối lượng riêng thấp.
Than hoạt tính là sản phẩm cháy khơng hồn tồn của các hợp chất cacbua hyđro.
1.1.2. Lịch sử sử dụng than hoạt tính
Vào thế kỉ thứ 3, người Trung Hoa đã sản xuất mực tàu chất lượng cao. Trong thành
phần của mực này có muội than được sản xuất bằng cách đốt cháy dầu mỡ dưới bát sành
úp ngược.
Năm 1870, với nhu cầu sử dụng cao, than hoạt tính đã có mặt trên thị trường thương
mại và có tên gọi chung là “bồ hóng”, nguyên liệu đầu để sản xuất là dầu mỡ tinh chế.
Năm 1872 với sự nghiên cứu của Haworth và Lamb đẫ tạo ra than hoạt tính sử dụng
nguyên liệu là khí tự nhiên được sản xuất nhiều ở New Cumberlan, West Virginia (Mỹ).
Năm 1892, ở Mỹ, John MacNatte sản xuất ra than hoạt tính gọi là than máng.
Năm 1916, Braun và Ulinger đã đưa ra phương pháp nhiệt phân để sản xuất than hoạt
tính.
Năm 1943 ở bang Texas, than hoạt tính được sản xuất bằng phương pháp lị (lị khí, lị
lỏng).
Cho đến nay, các phương pháp trên được áp dụng rộng rãi và sản xuất ra nhiều loại
than khác nhau đáp ứng nhu cầu sử dụng cho các ngành cơng nghiệp nói chung và ngành
cơng nghiệp cao su nói riêng.
Than hoạt tính được sản xuất với tổng sản lượng lớn nhất và quy mô công nghiệp lớn
nhất ở Mỹ, sau đó lan dần đến các nước phương Tây.
Page 5


Sản xuất than hoạt tính

GVHD: ThS. Nguyễn Văn Hịa

1.1.3. Đặc điểm

Than hoạt tính có nhiều hình dạng khác nhau, thường ở dạng hạt và dạng bột.
Thành phần than hoạt tính gồm các nguyên tố: 88% C, 6 – 7% O, 0.5% H, 0.5%N, 1%
S.
Khoa học đã chứng mình chỉ cần 1 gram than hoạt tính có diện tích bề mặt hơn 500
m2 được xác định bằng cách hấp phụ isotherms của khí carbon dioxide tại phịng thí
nghiệm.
Than hoạt tính có khả năng hấp phụ chất bẩn, phân tử khí ơ nhiễm, lọc vi khuẩn,…
Chính vì thế than hoạt tính được ứng dụng rất nhiều trong cuộc sống của chúng ta.

Hình 1.1: Than hoạt tính dạng hạt (GAC).

Hình 1.3: Than hoạt tính dạng trụ 1mm.

Hình 1.2: Than hoạt tính dạng bột (PAC).

Hình 1.4: Vải than hoạt tính 2mm.

Than hoạt tính là chất khơng độc (kể cả khi ăn phải nó). Than hoạt tính được tạo từ
gỗ và than đá thường có giá thành thấp, từ xơ dừa và vỏ trái câu thì có giá thành cao và
chất lượng hơn.
Page 6


Sản xuất than hoạt tính

GVHD: ThS. Nguyễn Văn Hịa

Chất thải chế tạo từ q trình sản xuất than hoạt tính dễ dàng được tiêu hủy bằng
phương pháp đốt.
Phần lớn than hoạt tính có mặt trong đời sống được làm từ gỗ bằng cách đốt cháy

thân cây rồi phun nước lên thân cây đang cháy (loại này cịn có tên là than hoa) hoặc nung
thân gỗ trong mơi trường yếm khí.
1.2. Tính chất vật lý
1.2.1. Kích thước hạt và bề mặt riêng của than hoạt tính
Các hạt than hoạt tính sơ khai thường có cấu trúc khối cầu hoặc gần với khối cầu.
Các khối cầu nằm bên nhau trong hỗn hợp phản ứng lại liên kết với nhau làm tăng kích
thước của hạt để giảm năng lượng tự do bề mặt và tạo thành các chuỗi.
Có nhiều phương pháp sản xuất than hoạt tính khác nhau nên có các loại than hoạt
tính có tính chất khác nhau, hình dạng kích thước hạt khác nhau. Vì vậy, trước khi đưa vào
sử dụng cần xác định các thơng số ( kích thước hạt, diện tích bề mặt hạt than). Vì đây là
một trong những nhân tố ảnh hưởng trực tiếp đến tính chất của cao su tăng cường lực bằng
than hoạt tính.
Một số phương pháp xác định kích thước bà diện tích riêng bề mặt hạt than thường
sử dụng là: phương pháp kính hiển vi điện tử, phương pháp hấp phụ lên bề mặt. Vì kích
thước hạt và diện tích bề mặt than khác nhau nên giá trị tính tốn thường lấy giá trị trung
bình.
Chẳng hạn, với phương pháp xác định trực tiếp bằng kính hiển vi điện tử cho giá trị
đường kính trung bình hạt than với phương pháp sản xuất khác nhau: than máng có đường
kính trung bình là 100 – 300 0A, lị lỏng đường kính trung bình là 180 – 600 0A, lị khí
đường kính trung bình 400 – 8000A.
1.2.2. Diện tích bề mặt riêng
Diện tích bề mặt riêng của than hoạt tính nếu tính ra đơn vị khối lượng thì từ 500 đến
2500 m2/g. Bề mặt riêng lớn nhất này là hệ quả của cấu trúc xơ rỗng mà chủ yếu là do
Page 7


Sản xuất than hoạt tính

GVHD: ThS. Nguyễn Văn Hịa

thừa hưởng từ nguyên liệu hữu cơ xuất xứ, qua quá trình sấy ở nhiệt độ cao trong điều
kiện yếm khí. Hầu hết các vết rỗng đều có tính hấp phụ rất mạnh và chúng đóng vai trị là
các rãnh chuyển tải.
1.2.3. Khối lượng riêng
Khối lượng riêng của than hoạt tính là đại lượng phụ thuộc vào phương pháp xác
định nó. Chẳng hạn nếu dùng rượu, aceton để xác định khối lượng riêng cho than hoạt tính
thì chúng lại là các phân tử quá lớn không luồn lỏi vào các khe, kẽ giữa các hạt than, trên
bề mặt của hạt than. Như vậy thể tích do than chiếm sẽ lớn và khối lượng riêng sẽ nhỏ hơn
khối lượng riêng thực của than.
Khối lượng riêng xác định bằng phương pháp này dao động trong khoảng 1800 –
1900 kg/m3. Qua ứng dụng của than hoạt tính người ta thấy rằng giá trị khối lượng riêng
1860 kg/m3 thường được sử dụng khá phổ biến.
1.2.4. Cấu trúc vật lý
Cấu trúc mao quản bên trong than hoạt tính có dạng tương tự như cấu trúc tổ ong.

Hình 1.5: Cấu trúc của than hoạt tính có

Hình 1.6: Cấu trúc mao quản của than hoạt

hình dạng như tổ ong. tính.

Cấu trúc của than hoạt tính được đánh giá bằng mức độ phát triển cấu trúc bậc nhất của
nó. Cấu trúc bậc nhất phát triển mạnh nhất trong than sản cuất bằng phương pháp lò.
Page 8


Sản xuất than hoạt tính

GVHD: ThS. Nguyễn Văn Hịa

Liên kết hóa học C – C đảm bảo cho cấu trúc có độ bền cao.
Số lượng các hạt than sơ khai có cấu trúc dao động từ vài hạt đối với than có cấu trúc
thấp đến 600 hạt đối với than có cấu trúc cao.
Trong thời gian bảo quản, than hoạt tính cấu trúc bậc nhất tiếp xúc với nhau, liên kết lại
tạo thành liên kết bậc hai của than hoạt tính. Mức độ bền vững của cấu trúc bậc hai phụ
thuộc vào độ bền liên kết giữa các cấu trúc bậc nhất và dao động trong khoảng độ bền của
liên kết Vandecvan đến độ bền liên kết hyđro có trong than.
1.3. Tính chất hóa học
Phân tích cấu tạo và cấu trúc của hạt than bằng tia Rơnghen cho thấy các hạt than có
cấu trúc mạch thẳng, cấu tạo từ các vịng cacbon, vị trí sắp xếp các ngun tử cacbon
trong vịng giống vị trí sắp xếp các ngun tử cacbon trong benzen.
Trong q trình sản xuất do có sự va chạm, khuấy trộn nên các hạt than sơ khai có
dạng khối cầu hoặc gần cầu. Các khối cầu nằm bên trong hỗn hợp phản ứng lại liên kết
với nhau nhằm tăng kích thước của hạt để làm giảm năng lượng tự do bề mặt và tạo thành
các chuỗi.
Trong tinh thể khối của hạt than hoạt tính, các nguyên tử cacbon nằm ở mặt ngồi có
mức độ hoạt động hóa học lớn. Vì vậy, nó là trung tâm của các q trình oxy hóa tạo cho
bề mặt than hoạt tính hàng loạt các nhóm hoạt động hóa học khác nhau.
Sau đây là thành phần hóa học của than hoạt tính:
Loại
Hàm lượng, %
Cacbon

Oxy

Hyđro

Chất dễ bay hơi

Tăng cường máng

95,2

3,6

0,6

5

Bán tăng cường lò

99,2

0,4

0,3

1,2

Tăng cường lị lịng

98,2

0,8

0,3

1,4

Bảng 1.1: Thành phần hóa học các ngun tố của than hoạt tính.

Page 9


Sản xuất than hoạt tính

GVHD: ThS. Nguyễn Văn Hịa

CHƯƠNG 2: CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT THAN HOẠT TÍNH
2.1. Nguồn ngun liệu
Ngun liệu sản xuất than hoạt tính là những nguyên liệu có hàm lượng cacbon cao
nhưng lại chứa ít các thành phần vô cơ khác như gỗ, than non, than bùn, than đá,…
Bên cạnh đó, rất nhiều loại chất thải nơng nghiệp như vỏ trấu, gáo dừa, … cũng có
thể chuyển thành than hoạt tính bởi nguồn ngun liệu này có sẵn, rẻ tiền, hàm lượng
cacbon cao và các thành phần vơ cơ thấp.

Hình 2.1 : Gáo dừa.

Hình 2.2: Than đá.

Có thể chia nguyên liệu thành các thành phần như sau:
- Từ than đá, than bùn.
- Từ thực vật: gỗ, rơm rạ, hạt quả.
- Từ động vật: xương, xúc tu các lồi động vật.
2.2. Cơ sở hóa lý của q trình sản xuất
Oxy hóa ngun liệu trong điều kiện yếm khí nhằm đảm bảo sản phẩm có cấu trúc
xốp cần thiết và khơng bị cháy thành tro.
2.3. Quy trình cơng nghệ sản xuất than hoạt tính
2.3.1. Sản xuất than hoạt tính ở Mỹ
Có nhiều phương pháp sản xuất than hoạt tính, nhưng dưới đây là 3 phương pháp

chính thường được sử dụng:
Page 10


Sản xuất than hoạt tính

GVHD: ThS. Nguyễn Văn Hịa

2.3.1.1. Phương pháp sản xuất than máng
Nguyên liệu đầu để đưa vào sản xuất là khí thiên nhiên, hay khí thiên nhiên được làm
giàu thêm dầu.
Trong mỗi nhà kính có khoảng 2000 – 4000 ngọn lửa thoát ra từ những máng được
chuyển chuyển động qua lại, hay những trục quay. Đầu phun có thể cung cấp tới 0,5 – 0,8
m3/h, được cung cấp 3 – 5 ống dẫn.
Than lắng được tách ra bằng cái nạo và được thu lại, vận chuyển bằng những trục vít
mang đi xử lý tiếp theo như làm sạch, nghiền để đạt được kích thước theo yêu cầu.
Hiệu suất của phương pháp này rất thấp chỉ 5% hoặc nhỏ hơn, đường kính trung hạt
9nm – 30nm. Phương pháp này ngày nay hầu như không được sử dụng để sản xt than
hoạt tính vì nhiều lý do liên quan đến hiệu suất, chất lượng, môi trường…
2.3.1.2. Phương pháp sản xuất than lị
Hầu hết than hoạt tính ngày nay được sử dụng đều được sản xuất bằng phương pháp
lò. Phương pháp này có tổng sản lượng cung cấp ra thị trường đạt từ 85 – 95%. Phương
pháp lò được phân làm 2 loại:
•

Phương pháp sản xuất lị khí:
Ngun liệu đầu là khí thiên nhiên, nhiệt độ khoảng 12000C.
Thiết bị gồm: đầu đốt, lò, thiết bị làm lạnh, hệ thống thu hồi than.
Cấu tạo lị có thể là hình chữ nhật hay hình trụ được đặt nằm ngang. Nếu là hình chữ

nhật có kích thước là 1m x 3,5m x 2,6m. Nếu là hình trụ có đường kính 1,4m và chiều dài
8m dùng 6 đầu đốt trong một lò. Trong một dây chuyền sản xuất thường có 3 – 5 lị.
•

Phương pháp sản xuất lò lỏng:
Nguyên liệu đầu là những Hydro carbon lỏng (dầu nặng, nhựa than đá…), nhiệt độ là

1200 – 16000C.
Thiết bị gồm : đầu đốt, lò, thiết bị làm lạnh, hệ thống thu hồi than.

Page 11


Sản xuất than hoạt tính

GVHD: ThS. Nguyễn Văn Hịa

Lị được kết cấu bằng những kim loại chịu nhiệt, chịu va đập. Đối với loại lị này có
rất nhiều kiểu chiều dài trong khoảng 1,4 – 4m, đường kính 1,5 – 8m, hiệu suất đạt được
khoảng 45 – 80%, đường kính hạt 14 – 90nm.
Phương pháp này sản xuất ra rất nhiều loại than hoạt tính khác nhau cả về chất lượng
và công dụng bao gồm: GPF, FEF, HAF, HAF – HS, SAF, CF…
Phương pháp này rất thông dụng cả về nguyên liệu đầu lẫn vận hành sản xuất nên
không những ở Mỹ mà các nước phương Tây, châu Á ( Nhật Bản) áp dụng.
2.3.1.3. Phương pháp sản xuất nhiệt phân
Phương pháp nhiệt phân là q trình phân ly khí thiên nhiên ở nhiệt độ 13000C.
Nguyên liệu đầu để sản xuất là khí thiên nhiên.
Thiết bị gồm 2 lị hình trụ đường kính là 4m, chiều cao 10m. Được kết cấu bằng gạch
chịu lửa, q trình hoạt động tuần hồn (khí thiên nhiên được đưa vào lò 1 được ra nhiệt
và tạo thành hydro và carbon, carbon được tách riêng và hydro được thu lại dùng làm

nhiên liệu đốt cháy lò 2).
Hiệu suất của phương pháp này đạt 40 – 50%, đường kính trung bình hạt 120 –
500nm.
Phương pháp này đang được sử dụng để sản xuất than hoạt tính với sản lượng đưa ra
thị trường khơng nhiều, nó thường cho ra 2 loại than chính là MT, FT. 2.3.2. Sản xuất
than hoạt tính ở nước ta Q trình sản xuất gồm hai giai đoạn:
-

Than hóa ở nhiệt độ dưới 8000C trong mơi trường yếm khí hoặc trơ.

-

Hoạt hóa sản phẩm của q trình than hóa ở nhiệt độ khoảng 950 – 10000C.
Nguyên liệu được cho vào bên trong lò quay có cánh đảo, nhiên liệu được dùng là

đốt ngồi, nhiệt độ là 800 – 9000C, tác nhân hoạt hóa là hơi nước.
Cánh đảo có tác dụng là múc than lên và dội than xuống, làm tăng khả năng tiếp xúc
hơi nước và k o dài đường đi của than trong lò.

Page 12


Sản xuất than hoạt tính

GVHD: ThS. Nguyễn Văn Hịa

Hình 2.3: Dây chuyền lị quay sản xuất than hoạt tính.

Sử dụng lị quay có ưu điểm hoạt hóa nhanh vì hơi nước và than đi ngược chiều nhau
tiếp xúc hai pha khí rắn tốt. Năng xuất đạt cao hơn và sản xuất liên tục.

2.3.2.1. Quy trình than hóa
Đây là q trình phân hủy nhiệt nguyên liệu để đưa nguyên liệu ban đầu thành dạng
cacbon, đồng thời làm bay hơi một số chất hữu cơ nhẹ và tạo mao quản ban đầu.
Nguyên liệu có độ ẩm khơng q 15%.
Đập ngun liệu thành mảnh nhỏ khoảng 3x5 mm. Sàn thu thu cỡ hạt.
Chuẩn bị lò: lò được gia nhiệt 400 – 500 0C bằng cách đốt 1 bếp. ùng xẻng cho
nguyên liệu đã chọn vào lị qua đường hộp khói.
Ngun tắc: phân hủy nhiệt trong điều kiện khơng có khơng khí. ưới tác dụng của
nhiệt từ nhiệt độ thường tới 1700C, vật liệu bị khô đều, từ 170 – 2800C vật liệu bị phân hủy
theo quá trình thu nhiệt, các thành phần của ngun liệu bị biến tính, giải phóng oxit
cacbon, khí cacbonic, hắc ín, …
Q trình cacbon hóa xem như kết thúc ở khoảng 400 – 6000C.
Một lò mỗi giờ vào ra 50kg. Lò quay 2 – 3 vòng/ phút, than đi qua lị mất 50 – 60 phút.
2.3.2.2. Quy trình hoạt hóa

Page 13


Sản xuất than hoạt tính

GVHD: ThS. Nguyễn Văn Hịa

Đây là quy trình có ý nghĩa rất quan trọng, tùy vào nguyên liệu sẽ cho sản phẩm nhất
định. Chẳng hạn, xương động vật cho than tẩy màu, gáo dừa cho than rắn chắc thích hợp
để sản xuất than hấp phụ khí và hơi, …
Mục đích q trình hoạt hóa là giải phóng độ xốp sơ cấp đã có sẵn trong than đồng
thời tạo thêm độ xốp thứ cấp làm than có hoạt tính cao.
Chuẩn bị lị: Đốt lị trước để đạt nhiệt độ, thấy nhiệt độ lên chậm phải tăng quá trình
phun dầu.
ùng chất hoạt hóa và chất hút nước ( thường dùng là H 3PO4 hoặc ZnCl2), thường ở

nhiệt độ 5000C, có khi lên đến 8000C, H3PO4 làm than phình ra trong suốt q trình đảm
bảo khơng xẹp trở lại. ZnCl2 có tính hoạt hóa mạnh có khả năng phân hủy các vật liệu
xenlulozơ.
Khi đạt 8000C có thể nạp than vào lị. Trước đó lị hơi nước đã đốt sẵn đảm bảo áp
suất quy định. Sau khi kiểm tra thấy các điều kiện đạt mới cho than vào lò. Phản ứng hoạt
hóa xảy ra như sau:
Cn + H2O

Cn-1 + H2 + CO – O

Phản ứng này thu nhiệt nên phải cấp nhiệt liên tục. Phản ứng hoạt hóa xảy ra chậm.
Tăng nhiệt độ 900 – 9500C để quá hoạt hóa xảy ra nhanh hơn.
Nếu hoạt hóa chậm, độ thiêu đốt thấp than này có lỗ b (đường kính lỗ từ 0.1 – 15 A 0)
phát triển: than này hấp phụ khí tốt.
Nếu hoạt hóa nhanh, nhiệt độ cao than này có lỗ trung (đường kính lỗ từ 15 – vài
trăm A0 ) phát triển và có khả năng tẩy màu.
Các loại lỗ này thông với nhau như một hệ thống đường giao thơng chằng chịt trong
thể tích than và tạo ra độ xốp.

Page 14


Sản xuất than hoạt tính

GVHD: ThS. Nguyễn Văn Hịa

CHƯƠNG 3: PHÂN LOẠI VÀ ỨNG DỤNG THAN HOẠT TÍNH
3.1. Phân loại
Vì than hoạt tính là một chất liệu xốp, có rất nhiều lỗ lớn nhỏ và cấu tạo phức tạp.
ưới kính hiển vi điện tử, một hạt than trông giống như một tổ kiến và nhỏ li ti như hạt cát.

Vì thế, diện tích tiếp xúc bề mặt của nó rất rộng để hấp phụ tạp chất.
Cho nên than hoạt tính tồn tại dưới nhiều dạng kết cấu khác nhau và chia thành 3
dạng cơ bản sau:
-

ạng bột cám (Powered - PAC) đây là loại được chế tạo theo công nghệ cũ, nay thường
được sử dụng trong sản xuất pin, ac-quy. Có một số nhà sản xuất dùng loại này trộn với
keo để đúc thành những ống than nhìn giống như dạng thứ 3 dưới đây.

-

ạng hạt (Granulated - GAC) là những hạt than nhỏ, rẻ tiền, thích hợp cho việc khử
mùi. Tuy nhiên, nước thường có xu hướng chảy xuyên qua những khoảng trống giữa
những hạt than thay vì phải chui qua những lỗ nhỏ.

-

ạng khối đặc (Extruded Solid Block – SB) là loại hiệu quả nhất để lọc cặn, khuẩn
Coliform, chì, độc tố, khử mầu và khử mùi clorine. Loại này được làm từ nguyên một thỏi
than, được p định dạng dưới áp suất tới 800 tấn nên rất chắc chắn.
Trong các dạng than hoạt tính trên thì dạng bột được sử dụng một cách rộng rãi nhất
và ứng dụng nhiều nhất trong việc lọc nước, xử lý mội trường.
3.2. Ứng dụng
Than hoạt tính ứng dụng ở hai lĩnh vực chính: xử lý chất lỏng (79%) và chất khí
(21%).
Ứng dụng nhiều nhất là trong xử lý nước. Việc áp dụng biện pháp xử lý nước phổ
biến nhất là khử trùng bằng Clo như hiện nay còn gây nguy hại đến sức khỏe con người,
khi Clo dễ phản ứng với các chất hữu cơ trong nước tạo thành các phức chất nhóm
Trihalomethanes, Haloacetic acids là những chất hữu cơ khó bị loại bỏ ra khỏi nước, có

Page 15


Sản xuất than hoạt tính

GVHD: ThS. Nguyễn Văn Hịa

nguy cơ gây ung thư cho người sử dụng nước. Việc áp dụng than hoạt tính để xử lý là một
cách lựa chọn khôn ngoan không ảnh hưởng đến môi trường và sức khỏe.
Than hoạt tính lọc nước qua hai q trình song song: quá trình lọc cơ học – giữ lại
các hạt cặn bằng những lỗ nhỏ và quá trình hấp phụ các tạp chất hòa tan trong nước bằng
cơ chế hấp phụ bề mặt và trao đổi ion.
Từ nguồn nước muốn lọc, cho nước đi qua vòi sen để tạo mưa (hạt nhỏ – tránh làm
xói mịn lớp cát trên cùng). Qua lớp cát trên cùng, nước đã được lọc sơ các loại bụi bẩn,
sinh vật, phèn. Sau đó nước sẽ thấm qua lớp than hoạt tính. Lớp than hoạt tính này có tác
dụng hấp phụ các chất độc hại, các loại vi sinh vật nguy hiểm và trung hòa các khống
chất khó hồn tan trong nước. Qua lớp than hoạt tính, nước tiếp tục thấm qua lớp cát lớn,
lớp sỏi nhỏ và lớp sỏi lớn nhất để đi ra bể chứa nước sạch.
Than hoạt tính cịn có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực khác. Trong cơng nghiệp
hóa học, than hoạt tính được ứng dụng làm chất xúc tác và làm chất mang cho các chất
xúc tác khác; trong kỹ thuật: dùng lọc khí trong tủ lạnh và máy điều hòa nhiệt độ; trong y
tế (carbo medicinalis – than dược): để tẩy trùng và các độc tố sau khi bị ngộ độc thức ăn.
Ngồi ra, than hoạt tính cịn được dùng để chế tạo mặt nạ chống hơi độc, thu hồi hơi
dung mơi hữu cơ, phịng tránh tác hại của tia đất…

Hình 3.1: Lõi lọc than hoạt tính xử lý nước.

Hình 3. 2: Khẩu trang than hoạt tính.

Page 16

Sản xuất than hoạt tính

GVHD: ThS. Nguyễn Văn Hịa

3.3. Xu thế phát triển ù được công nhận là vật liệu hấp phụ thơng dụng nhất, than hoạt
tính dạng bột và dạng hạt vẫn còn những hạn chế nhất định. Trên đường hồn thiện than
hoạt tính, các nhà nghiêm cứu đã kết hợp những ưu điểm của than hoạt tính với sợi carbon
và phát triển thành dạng mới, đó là than hoạt tính dạng sợi.

Hình 3.3 : Mơ hình lỗ xốp than hoạt tính

Hình 3.4: Mơ hình lỗ xốp than hoạt tính

dạng hạt. dạng sợi.

Hiện nay, sợi carbon hoạt hóa đã được sản xuất ở qui mô công nghiệp tại một số công
ty lớn như: Osaka Co.Ltd. Nhật Bản, Siebe Gorman & Co.Ltd. Anh, Carbone Industrie
Company (Villeurbanne, Pháp)… chúng có độ bền cơ học, quang học, độ đàn hồi khá cao
(tuy khơng bằng sợi carbon), chúng lại có tính chất hấp phụ vượt trội so với than hoạt tính
dạng hạt hoặc dạng bột.
Đến nay than hoạt tính dạng sợi đã được nghiên cứu thử nghiệm khả năng hấp phụ,
khả năng trao đổi ion với các chất ô nhiễm hữu cơ cũng như vơ cơ trong pha lỏng và pha
khí.
Tương tự như than hoạt tính dạng hạt và dạng bột, chúng được dùng làm vật liệu hấp
phụ, vật liệu trao đổi ion, làm tấm lọc, làm vật liệu để tinh chế các phân đoạn trong hỗn
hợp…
Các nghiên cứu cho thấy so với than hoạt tính dạng hạt và dạng bột, than hoạt tính
dạng sợi có khả năng hấp phụ và tốc độ hấp phụ / giải hấp phụ lớn hơn.

Page 17


Sản xuất than hoạt tính

GVHD: ThS. Nguyễn Văn Hịa

KẾT LUẬN
Than hoạt tính với các lỗ và vùng bề mặt là một vật liệu tổng hợp. Nó được sản xuất
bởi một quy trình đa cơng đoạn và khơng có vật liệu tự nhiên tương tự.
Ngày nay, than hoạt tính được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và đời sống
thường ngày. Bởi vì than hoạt tính có thể snả xuất từ nhiều nguồn nguyên liệu khác nhau,
giá thành thấp và đặc biệt là không độc hại đối với sức khỏe con người cũng như thân
thiện đối với mơi trường.
Ngồi ra, than hoạt tính cũng được xem như thuốc khử độc an tồn và hữu ích nhất
cho sự nhiễm độc ngẫu nhiên. Nơng dân có thể nhanh chóng xử lý sau khi có một súc vật
bị nhiễm độc khi khơng có bác sĩ thú y lúc đó. Than y dược có xác suất ô nhiễm thấp.

Page 18


Sản xuất than hoạt tính

GVHD: ThS. Nguyễn Văn Hịa

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]
[2]
[3]

[4]
[5]

Page 19