QUY TRÌNH SẢN XUẤT THAN HOẠT TÍNH

QUY TRÌNH SẢN XUẤT THAN HOẠT TÍNH

I. Than hoạt tính là gì?

Than hoạt tính (hay còn được gọi là carbon hoạt tính, tên tiếng Anh là Activated Carbon) là một dạng carbon có độ xốp cao, rất nhiều vết nứt, lỗ rỗng nhỏ đến kích thước phân tử. Cấu trúc đặc biệt như vậy làm cho diện tích bề mặt của than hoạt tính rất lớn, từ đó dễ dàng hấp thụ và phản ứng với nhiều chất khác nhau. Than hoạt tính là một loại bột màu đen, không mùi, không vị đã được sử dụng từ thời cổ đại để điều trị các bệnh khác nhau.

Bột màu đen thu được hoặc được bán nguyên dạng hoặc đóng gói dưới dạng chất bổ sung. Ngày nay, nó được sử dụng phổ biến nhất trong các cơ sở y tế điều trị quá liều ma túy hoặc như một phương thuốc chống độc khẩn cấp nhờ vào tác dụng hấp phụ hiệu quả đối với nhiều loại chất khác nhau. Than hoạt tính cũng được sử dụng trong y tế với các hỗ trợ khác điều trị khác, tuy nhiên ít được coi trọng như làm giảm đầy hơi, giảm mức cholesterol và cải thiện chức năng thận. Than hoạt tính cũng được sử dụng làm một số chất phụ gia như giúp làm trắng răng, lọc nước…

Than hoạt tính không hấp phụ được những chất có kích thước quá nhỏ, có độ ion hóa cao như là các loại acid, kiềm, điện giải (ví dụ: Kali) và kém hấp phụ các muối dễ phân ly như Arsenic, bromide, cyanide, Fluoride, iron, lithium, acid boric, sulfat sắt, ethanol và methanol. 

II. Cơ chế hoạt động của than hoạt tính

Hoạt hóa than bằng khí ở nhiệt độ cao khiến than phát triển các lỗ cực nhỏ, làm tăng diện tích bề mặt. Kết cấu xốp của than có điện tích âm, hút các phân tử tích điện dương, chẳng hạn như chất độc và khí. Khi chất lỏng hoặc khí đi qua than hoạt tính này, chúng liên kết với nó thông qua một quá trình được gọi là hấp phụ.

Hợp chất bao gồm than hoạt tính (Activated Carbon) và chất được hấp phụ được thải qua đường tiêu hóa, giảm nguy cơ ngộ độc cơ thể vì chất độc giảm (hoặc không) hấp thu vào cơ thể. Vì vậy việc sử dụng sớm than hoạt tính rất quan trọng trong các trường hợp ngộ độc, khi chất độc còn ở dạ dày thì hiệu quả càng cao, nếu chất độc đã xuống ruột thì hiệu quả kém hơn. Than hoạt tính (Activated Carbon) cũng rất hiệu quả trong việc hấp thụ khí, giúp giảm đầy hơi. Than hoạt tính không bị hấp thu tại đường tiêu hóa. Do đó, sau khi uống than hoạt tính sẽ được thải trừ qua đường tiêu hóa nguyên dạng.

Nhờ các vết nứt và lỗ nhỏ nó dễ dàng hấp thụ vật lý những tạp chất, bụi bẩn cùng chất gây ô nhiễm như clo, benzen trong nước hay khí SO₂,H₂S, CO₂ có trong không khí. Khiến cho các chất này bám dính trên bề mặt cacbon. Diện tích bề mặt của than hoạt tính càng lớn thì cho lực hút càng mạnh.

Tuy nhiên than hoạt tính(Activated Carbon) cũng mang lại một số tác dụng phụ như: 

• Than hoạt tính vào cơ thể vì có tính hấp thụ cực tốt nên nó không chỉ bám vào các chất có hại cho cơ thế ngăn cho chúng không đi vào máu ra thì chúng còn bám lên các chất có lợi như là các vitamin, khoáng chất, các chất oxi hóa vì vậy khiến cơ thể hấp thu được các chất dinh dưỡng có lợi vào cơ thể. 
• Thậm chí than hoạt tính (Activated Carbon) còn bám lên các thành phần của thuốc khi chúng ta uống vào làm cho thuốc không thể phát huy được tác dụng.
• Ngoài ra than hoạt tính còn gây táo bón và buồn nôn.

III. Quy trình sản xuất than hoạt tính

Than hoạt tính (Activated Cacbon) có thể được chế tạo bằng nhiều nguyên liệu khác nhau như: tre xanh, gáo dừa, vỏ đậu phộng (lạc), than đá… qua nhiều công đoạn để cho ra nhiều sản phẩm than hoạt tính dạng mịn hoặc thô. Tuy có rất nhiều loại nguyên liệu để sản xuất than hoạt tính, nhưng gáo dưa khô loại nguyên liệu sản xuất than hoạt tính có chất lượng tốt nhất và giá thành rẻ nhất.

Công nghệ sản xuất than hoạt tính được hoạt hóa bằng công nghệ lò xoay bên trong có cánh đào. Lò quay có thể được thiết kế than hóa và hoạt hóa gáo dừa thanh than hoạt tính. Nhiên liệu sử dụng được đốt ngoài trời, nhiệt độ hoạt hóa là 800-900^oC và chất xúc với hơi nước và mở rộng đường đi của than trong lò.

Lò xoay có ưu điểm là hoạt hóa nhanh chóng vì hơi nước và than đi theo hướng ngược nhau nên hai giai đoạn tiếp xúc hai pha khí rắn tốt. Năng suất đạt cao hơn và sản xuất liên tục.

1. Quy trình sản xuất than hoạt tính theo công nghệ cũ (lò đứng)

Đầu tiên, gáo dừa thô được nung nóng từ từ trong môi trường chân không, sau đó được hoạt tính hóa bằng các khí có tính oxy hóa ở nhiệt độ cực cao. Quá trình này tạo nên những lỗ nhỏ li ti có tác dụng hấp thụ và giữ các tạp chất. 

Khi đến nhiệt độ nhất định sẽ bị cắt nguồn cung cấp oxy và gáo dừa sẽ cháy âm ỉ trong môi trường yếm khí trong thời gian từ 8 đến 12 ngày. Quá trình này nhiệt độ được đẩy lên rất cao, phụ thuộc vào công nghệ, chất lượng lò đốt, nồi nấu than hoạt tính. Cùng lúc đó, nước và các hợp chất hữu cơ từ gáo dừa. Khi được qua các công đoạn chế tạo than lọc thì than hoạt tính không độc kể cả phải ăn nó.

Quy trình than hóa và hoạt hóa than hoạt tính (Activated Carbon) có thể được phân tích một cách cụ thể như sau:

1.1 Quy trình than hóa

• Gáo dừa hái phải là loại gáo dừa già, độ ẩm không quá 15%
• Đập gáo dừa thành mảnh nhỏ khoảng 3×5 mm. Sàng thu cơ hạt.
• Chuẩn bị lò: Lò được gia nhiệt 400-500^oC bằng cách đốt 1 bếp. Dùng xẻng cho gáo dừa đã chọn vào lò qua đường hộp khói. Một lò mỗi giờ vào ra 500kg. Lò xoay 2-3 vòng/phút, than đi qua lò mất 50-60 phút. Quá trình này gọi là quá trình than hóa.

1.2 Quy trình hoạt hóa

• Chuẩn bị lò: Đốt lò trước để đạt nhiệt độ, thấy nhiệt độ lên chậm phải tăng phun dầu. Khi đạt 800^oC có thể nạp than vào lò. Trước đó lò hơi nước đã đốt sản 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: C_n + H₂O -> C_(n-1) + H₂ + CO – O
• Phản ứng này thu nhiệt nên phải cấp nhiệt liên tục.
• Phản ứng hoạt hóa xảy ra chậm. Do đó, cần thường xuyên kiểm tra và tăng nhiệt độ lên khoảng 900-950^oC để quá hoạt hóa xảy ra nhanh hơn.

Một số sản phẩm có thể thu được sau quá trình hoạt hóa:

Nếu quá trình hoạt hóa chậm, nhiệt độ thiêu đốt thấp sẽ thu được than có lỗ rỗng bé (đường kính lỗ từ 0.1-15 A0) loại than này hấp phụ khí tốt.

Nếu quá trình hoạt hóa nhanh, nhiệt độ cao sẽ thu được than có lỗ rỗng trung bình ( đường kính lỗ từ 15 – vài trăm A0) và than này có khả năng tẩy màu tốt

2. Quy trình sản xuất than hoạt tính (Activated Carbon) hiện đại (lò ngang)

Áp dụng công nghệ hoạt hóa bằng lò ngang khép kín thay thế cho công nghệ cũ sử dụng lò đứng như trước kia. Tức là từ lúc cho nguyên liệu vào lò đến lúc kết thúc sẽ thu được than hoạt tính thành phẩm, thay cho việc phải sử dụng 2 lò than hóa và hoạt hóa như công nghệ cũ.

Ưu điểm:

• Công nghệ sản xuất mới sẽ rút ngắn thời gian sản xuất nhiều so với công nghệ cũ
• Quy trình khép kín giúp sản phẩm hạn chế bị lẫn tạp chất, đất cát khi chuyển từ quá trình than hóa sạng hoạt hóa của công nghệ lò đứng
• Hoạt hóa bằng hơi nước, không lẫn hóa chất nên cực kì an toàn.

IV. Thông số kĩ thuật và cách phân biệt than hoạt tính (Activated Carbon)

1. Thông số kĩ thuật

1.1 Chỉ số iot

Chỉ số iot là một loại chỉ số cơ bản đặc trưng cho diện tích của các lỗ xốp bên trong cấu trúc phân tử của than và khả năng hấp phụ của than được tính bằng khối lượng iot có thể được hấp phụ bởi một đơn vị khối lượng của than (mg/g).

Chỉ số iot tỉ lệ thuận với mức độ hoạt hóa và chất lượng của than. Nếu chỉ số iot càng lớn có nghĩa là chất lượng của than hoạt tính tốt. Thông thường, mức tiêu chuẩn của chỉ số iot sẽ rơi vào khoảng từ 500 – 1200 mg/g.

1.2 Độ cứng của than

Độ cứng của than địa diện cho khả năng chống chịu mài mòn và hòa tan của than trong quá trình sử dụng. Đây là một thông số rất quan trọng vì trong quá trình sử dụng, than sẽ phải chịu rất nhiều tác động như: sự rửa trôi của dòng chảy, tác động của áp suất, lực vật lý trong quá trình vận chuyển…

Nếu độ cứng của than càng ổn định thì hiệu quả sử dụng và hiệu quả kinh tế đạt được càng cao. Thông thường, độ cứng của than chủ yếu phụ thuộc vào nguyên liệu sản xuất và quá trình sản xuất.

1.3 Phân bố kích thước hạt

Kích thước hạt là yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng tiếp cận của chất hấp phụ tới về mặt của than. Nếu kích thước hạt càng nhỏ thì khả năng tiếp cận càng dễ và quá trình hấp phụ sẽ diễn ra càng nhanh.

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

Kích thước của lỗ xốp được tính bằng khoảng cách giữa hai cạnh của rãnh hoặc đường kính của ống xốp.

Diện tích bề mặt riêng của than hoạt tính được đo bằng m2/g và là một thông số hết sức quan trọng đối với than, cho biết khả năng hấp phụ của than hoạt tính. 95% diện tích bề mặt riêng của than là diện tích của những lỗ xốp micro. Những lỗ xốp meso có diện tích bề mặt chiếm không quá 5% tổng diện tích bề mặt của than. Những lỗ xốp kích thước lớn không có nhiều ý nghĩa trong hoạt tính của than vì diện tích bề mặt riêng của chúng không đáng kể.

2. Cách phân biệt than hoạt tính (Activated Carbon)

2.1 Dựa vào độ cứng của than

Bình thường, nếu nhìn bằng mắt thường khó mà phân biệt được hai loại than này. Tuy nhiên, bằng xúc giác bạn có thể phân biệt được chúng thông qua độ cứng. Than hoạt tính sẽ cứng hơn than thường. Do đó, nếu bạn có thể bẻ gãy một thanh than thì đó không phải than hoạt tính vì than hoạt tính rất cứng nó khó mà bị bẻ gãy bằng một lực nhẹ.

2.2 Dùng nước phân biệt than hoạt tính

Một trong những công dụng tiêu biểu của than hoạt tính (Activated Carbon) cũng như điểm khác nhau giữa than hoạt tính và than thường là khả năng lọc nước. Vì thế, bạn có thể dựa nào yếu tố này để phân biệt than hoạt tính với than thường một cách nhanh chóng.

Chuẩn bị một cốc nước bẩn. Cho từng mẫu than vào cốc nước, nếu có hiện tượng sủi bọt và màu nước dần dần trong lại thì đó là than hoạt tính. Ngược lại, nếu cốc nước không có hiện tượng gì thì là than thường.

Đốt để nhận biết than hoạt tính

Than hoạt tính (Activated Carbon) đã được xử lý qua nhiệt độ rất cao, vì thế mà nó khó có thể đốt cháy trong điều kiện thường. Nhưng than thường thì rất dễ cháy. Để phân biệt than hoạt tính bạn chỉ cần đem đốt chúng ở điều kiện nhiệt độ bình thường, nếu nó bắt lửa và dễ cháy thì đó là than thường, ngược lại nó khó cháy thì là than hoạt tính. Cách này tuy dễ nhận biết nhưng khá là tốn công sức bạn nhen lửa và đốt để thử chúng.

Dùng điện để nhận biết than hoạt tính

Ngoài khả năng lọc nước thì than hoạt tính (Activated Carbon) còn có khả năng dẫn điện. Để phân biệt than hoạt tính bạn dùng một vật điện như bút thử ddienj, bóng đèn chạm vào than nếu vật điện hoạt động thì rõ ràng là than hoạt tính, nếu không có hiện tượng gì thì chính là than thường.

Phân loại than hoạt tính dựa vào khả năng lọc khí

Than hoạt tính (Activated Carbon) cũng có khả năng lọc không khí vô cùng hiệu quả . Nhất là đối với những loại khí độc. Để thử than hoạt tính dựa vào tính năng này thì cách tiến hành có chút dài dòng. Nhưng cũng dễ hiểu, bạn cần chuẩn bị:

Các vật liệu cần chuẩn bị: 1 viên đồng, 3 lọ thủy tinh, 2 nút bần, 1 nút bần có ống dẫn khí, 10ml dung dịch axit nitric đậm đặc, vài viên than hoạt tính và than thường. Các bước thực hiện như sau:

• Đầu tiên, chúng ta điều chế khí NO₂ để thử tính năng lọc khí của than hoạt tính. Bạn cho viên đồng vào 1 lọ thủy tinh rồi từ từ đổ dung dịch axit vào. Lúc này, phản ứng hóa học xảy ra, tạo thành sản phẩm là khó NO₂ có màu nâu đỏ.
• Dùng nút bần có ống dẫn khí đậy lại lọ thủy tinh và nối ống dẫn với các lọ thủy còn lịa, để tạo được hai lọ khí NO₂.
• Sau đó, láy vài viên than hoạt tính và than thường, lần lượt cho vào 2 lọ thủy tinh có chứa khí NO₂. Và quan sát hiện tượng. Lọ nào bị mất màu nâu đỏ của NO₂ thì đó chính là than hoạt tính (Activated Carbon), lọ không có hiện tượng gì thì đó là than thường.

Dựa vào khả năng lọc chất chlorine có trong nước của than hoạt tính

Chất chlorine là một chất khử trùng thường có trong nước máy, tuy nhiên mùi của nó khá là khó chịu cho người tiêu dùng. Và than hoạt tính lại có công dụng loại bỏ được mùi chlorine khó chịu này. Vì vậy, bạn có thể chuẩn bị hai cốc nước máy, sau đó cho từng mẫu than vào 2 cốc nước, sau đó ngửi mùi của hai cốc nước nếu cốc nào đã hết mùi chlorine thì đó là than hoạt tính. Ngược lại là than thường.

Dựa vào các đặc điểm bên ngoài

Nếu là than dạng thỏi thì không thể nào phân biệt chúng bằng cách quan sát được. Nhưng ở dạng bột thì được.

• Bột than hoạt tính mịn, đen óng ánh, khá mịn, hạt đều và khô
• Bột than thường đen xì, không sáng, bột thô, đôi lúc hơi ướt và các hạt không đều nhau 

V. Các loại than hoạt tính (Activated Carbon) cơ bản và ứng dụng của than trong môi trường

1. Các loại than hoạt tính cơ bản

• Than hoạt tính dạng hạt: Đây được xem là loại than có kích thước hạt lớn thường được sử dụng nhiều trong các quy trình xử lý nước, nước thải vì độ cố định của nó cao, ít bị rửa trôi.

• Than hoạt tính dạng bột: Là loại than có dạng bột mịn, thường được sử dụng để xử lý hóa chất tổng hợp như sự cố tràn hóa chất và cũng là nguyên liệu trong các công thức làm đẹp da, làm trắng răng cực kì hiệu quả và đang rất phổ biến trên thị trường.

• Than hoạt tính dạng viên, viên nén: Đây là loại than có dạng hình trụ hoặc hình khối thường được sử dụng nhiều trong các bể lọc nước sinh hoạt hoặc trong công nghiệp. Dạng than này cũng được sử dụng khá phổ biến trên thị trường ngày nay.

• Than hoạt tính dạng tấm: Là loại than được tạo ra từ những khung tạo hình và các miếng mút được tẩm bột than, dùng để lọc không khí, khử mùi.

2. Ứng dụng của than trong môi trường

Cách than hoạt tính hấp thụ chất gây ô nhiễm

Than hoạt tính (Activated Carbon) để xử lý nước được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp và các nhà máy xử lý nước.  Than hoạt tính có đặc tính hấp thụ cao giúp phụ các chất gây ô nhiễm từ nước và không khí.

Than hoạt tính để xử lý nước có nhiều dạng:

• Than hoạt tính dạng hạt – xử lý nước và nước thải
• Than hoạt tính dạng bột – xử lý các hóa chất tổng hợp vi lượng cụ thể
• Than hoạt tính ép đùn – được sử dụng để khử clo và khử hóa chất.

Than hoạt tính (Activated Carbon) có thể được sử dụng để hấp phụ các kim loại nặng như crom, thủy ngân và chỉ. Khả năng hấp thụ các chất ô nhiễm khiến than hoạt tính trở thành lựa chọn lý tưởng cho các nhà máy xử lý nước.

Than hoạt tính trong xử lý nước

Trong các nhà máy xử lý nước, than hoạt tính được sử dụng ở dạng hạt hoặc dạng bột tủy theo nhu cầu và quy trình. Than hoạt tính (Activated Carbon) ngày nay được sử dụng trong xử lý nước thải.

Lọc nước uống

Than hoạt tính (Activated Carbon) được sử dụng rộng rãi để lọc nước trong dân dụng và công nghiệp. Trong quá trình lọc nước uống, than cũng được sử dụng kết với các phương pháp xử lý khác trong các thiết bị như máy nước nóng lạnh RO – bộ lọc nước gia đình. Tùy thuộc vào chất lượng của than, nước uống có thể được làm sạch bằng cách hấp thụ các chất ô nhiễm như hóa chất và các chất hữu cơ và phi hữu cơ.

Xử lý nước tái chế

Các ngành sử dụng nước dịch vụ cần than hoạt tính (Activated Carbon) xử lý nước để tái sử dụng nguồn nước bị ô nhiễm. Về cơ bản là nước đã qua sử dụng được làm sạch bằng than hoạt tính trước khi sử dụng lại, chủ yếu được sử dụng ở những nơi như nước làm mát, nước cấp cho lò hơi, nước bể bơi và nước hồ cá, đây là một cách để tiết kiệm nước và chống lãng phí nước. Tái sử dụng nước thân thiện với môi trường cũng như an toàn cho con người.

Xử lý nước thải

Than hoạt tính (Activated Carbon) cũng được sử dụng để xử lý nước thải. Nguồn nước như vậy có mức độ ô nhiễm cao cần được loại bỏ cặn bẩn trước khi nước được tái sử dụng hoặc thải ra môi trường. Than hoạt tính ngày nay được sử dụng rộng rãi trong xử lý nước thải vì nó có hiệu quả cao trong việc loại bỏ các chất độc hại hoặc các chất ô nhiễm có hại cho con người và môi trường. Xử lý nước trong các ngành công nghiệp như công nghiệp giấy, dệt may và hóa dầu là điều cần thiết vì nhiều lý do khác nhau và than hoạt tính rất hiệu quả trong việc này.

Dịch vụ xử lý khí thải  – Công ty Hòa Bình Xanh

Bạn đang cảm thấy lo lắng vì chưa tìm được nhà thầu uy tín và chuyên nghiệp? Bạn đang cần xây dựng hệ thống xử lý khí thải? Đừng lo ngại, hãy liên hệ ngay với công ty chúng tôi. Hòa Bình Xanh sẽ giúp bạn tận tình với những dịch vụ chuyên nghiệp nhất, sử dụng các vật liệu chế tạo hệ thống xử lý khí thải phổ biến nhất hiện nay.

Qúy doanh nghiệp hãy liên hệ với Công ty TNHH Công nghệ Môi trường Hòa Bình Xanh, Công ty chúng tôi với đội ngũ thạc sỹ, kỹ sư giàu kinh nghiệm đã đầu tư nghiên cứu, đánh giá kỹ lưỡng các công nghệ xử lý và tìm các phương án xử lý chất lượng tốt nhất, chi phí hợp lý và thời gian nhanh nhất.

• Với phương châm: “Uy tín, chất lượng là hàng đầu” Hòa Bình Xanh mang đến cho quý khách hàng sản phẩm và dịch vụ tốt nhất. đáp ứng nhu cầu cần thiết của quý khách.
• Quý khách hàng có công trình, dự án cần tư vấn, hãy gọi ngay qua hotline 0943.466.579 để nhận được sự hỗ trợ nhanh nhất và tận tình nhất.

•