Than hoạt tính là một cụm từ không còn xa lạ gần đây và độ phổ biến của chúng cũng ngày càng rộng. Đây là thành phần quan trọng trong các thiết bị làm sạch như máy lọc nước, máy hút mùi,.. hay cả trong y tế, các sản phẩm chăm sóc nhân... Vậy than hoạt tính là gì? Chúng có cơ chế hoạt động ra sao? Chúng được ứng dụng như thế nào trong các lĩnh vực? Hãy cùng theo dõi nộ dung bài viết dưới đây của VIETCHEM để có câu trả lời nhé!

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.

Cấu trúc của than hoạt tính

• 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. Than hoạt tính hoạt động theo cơ chế nào?

Khi than được hoạt hóa bằng khí ở nhiệt độ cao sẽ phát triển các lỗ cực nhỏ, nhờ đó làm tăng diện tích về mặt. Kết cấu xốp của than mang điện tích âm, nên sẽ hút các phân tử điện tích dương như chất độc và khí. Khi khí khoặc chất lỏng đi qua than hoạt tính, chúng sẽ liên kết với nhau thông qua một quá trình hấp thụ. Diện tích bề mặt than hoạt tính càng lớn thì sức hút của nó càng mạnh.

Trong cơ thể người, hợp chất gồm than hoạt tính và các chất được hấp thụ sẽ được thải qau đường tiêu hóa từ đó giúp giảm nguy cơ ngộ độc. Vậy nên việc sớm sử dụng than hoạt tính trong các trường hợp ngộ độc là rất quan trọng, hiệu quả sẽ càng cao khi chất đọc còn ở dạy dày. Than hoạt tính cũng rất hiệu quả trong việc hấp thụ khí, giảm tình trạng đầy hơi.

3. Các loại than hoạt tính phổ biến hiện nay

3.1 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 hạt

3.2. 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 bột

3.3. Than hoạt tính dạng viên

Có dạng hình trụ hoặc hình khối, dùng trong các bể lọc nước sinh hoạt.

Than hoạt tính dạng viên

3.4. 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.

Than hoạt tính dạng tấm

3.5. Than hoạt tính dạng ống

Than hoạt tính dạng ống

4. Các thông số cơ bản của than hoạt tính

4.1. 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.

4.2. 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.

4.3. 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.

5. Cách làm than hoạt tính

5.1. Sản xuất than hoạt tính bằng gáo dừa

Gáo dừa dùng để sản xuất than hoạt tính

• 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.

Quy trình sản xuất than hoạt tính

5.2. 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.
  

Khí thiên nhiên được sử dụng cho phương pháp than máng

5.3. 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.

5.4. Phương pháp sản xuất than lò

5.4.1. Phương pháp sản xuất than lò khí

Công nghệ mới nhất của lò khí hóa than

• 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.

5.4.2. 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.

6. Than hoạt tính có những ứng dụng quan trọng nào?

Các ứng dụng phổ biến của than hoạt tính

6.1. Ứng dụng của than hoạt tính 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.

6.2. Ứng dụng than hoạt tính trong y tế

• Người ta sử dụng than hoạt tính để xử lý các chất độc hay trường hợp uống thuốc quá liều. Tuy nhiên, với những trường hợp như ngộ độ kiềm mạnh, axit, liti, arsen, sắt, ethanol hay ethylene glycol thì chúng trở nên vô dụng.
• Than hoạt tính ở dạng viên được sử dụng cho các bệnh về đường tiêu hóa như đầy hơi, tiêu chảy,...

Than hoạt tính được dùng ở dạng viên

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

6.3. Ứng dụng trong nông nghiệp

• Nhà nông thường sử dụng than hoạt tính để cải tạo đất trồng.
• Than hoạt tính được dùng để xử lý nước thải, nguồn nước thải có trong các ao, hồ.

6.4. Hóa học phân tích

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

6.5. Các ứng dụng khác của than hoạt tính 

• Than hoạt tính được sử dụng trong việc đo nồng độ Radon của không không khí.
• Sử dụng để lọc nước uống, nước ngầm, làm sạch dầu tràn.
• Tẩy trắng răng hiệu quả.
• Than hoạt tính được sử dụng để khử mùi, lọc không khí.
• Giữ cho các tạp chất hữu cơ trong màu vẽ, xăng, lọc khô không bị bay màu.

Sử dụng than hoạt tính để làm trắng răng

Túi lọc khí làm từ than hoạt tính

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.

Hiện nay, Công ty VietChem đang có sẵn than hoạt tính dạng bột Việt Nam với chất lượng đảm bảo và giá thành hợp lý. Nếu bạn nào quan tâm đến sản phẩm hay có bất kỳ ý kiến thắc mắc nào, vui lòng liên hệ trực tiếp tới số Hotline 0826 010 010 để chuyên viên của chúng tôi có thể hỗ trợ tốt hơn.

 Xem thêm:

• Than hoạt tính mua ở đâu đảm bảo chất lượng, giá cả hợp lý?
• Than hoạt tính dạng bột với những ứng dụng trong cuộc sống hàng ngày