Than hoạt tính là gì? Phân loại và ứng dụng

Than hoạt tính ( in english : activated charcoal, activated carbon) là dạng carbon được xử lý các lỗ nhỏ ti li, càng nhiều lỗ thì tăng khả năng hấp thụ hoặc tăng cường phản ứng hóa học.

than hoạt tính active charcoal

Chỉ cần 1 gram than hoạt tính có diện tích bề mặt lớn hơn 800-100m2, do mức độ vi mao quản cao, nó được xác định bằng phương pháp hấp thụ khí.

THan hoạt tính có thể làm từ than củi, hoặc than sinh học. Còn than nào mà thu từ than đá thì gọi là than đá hoạt tính, hoặc cốc hoạt tính.

Phân loại than hoạt tính

Than hoạt tính là những sản phẩm phức tạp khó phân loại dựa trên các đặc tính, đặc điểm bề mặt, và các tiêu chí cơ bản khác. Tuy nhiên, Một số phân loại rộng dựa trên kích thước, phương pháp chuẩn bị, và ứng dụng công nghiệp của nó.

THan hoạt tính dạng bột ( than hoạt bột- Powdered activated carbon)

Thông thường than hoạt tính (R1) được làm ở dạng hạt như bột hoặc hạt mịn có kích thước nhỏ hơn 1,0 mm với đường kính trung bình từ 0,15 đến 0,25 mm. Do đó chúng thể hiện một tỷ lệ bề mặt trên thể tích lớn với khoảng cách khuếch tán nhỏ. Than hoạt tính (R 1) được định nghĩa là các hạt than hoạt tính được giữ lại trên sàng 50 mesh (0,297 mm).

Vật liệu PAC là vật liệu tốt hơn. PAC được tạo thành từ các hạt cacbon được nghiền hoặc nghiền, 95-100% trong số đó sẽ đi qua một sàng lưới được chỉ định. ASTM phân loại các hạt lọt qua sàng 80 mesh (0,177 mm) và nhỏ hơn là PAC. PAC thường được thêm trực tiếp vào các đơn vị quy trình, chẳng hạn như hấp thụ nước thô, bể trộn nhanh, bể lắng và bộ lọc trọng lực.

Than hoạt tính dạng hạt (Granular activated carbon)

Than hoạt tính dạng hạt (GAC) có kích thước hạt tương đối lớn hơn so với than hoạt tính dạng bột và do đó, bề mặt bên ngoài nhỏ hơn. Do đó, sự khuếch tán của chất hấp phụ là một yếu tố quan trọng. Các cacbon này thích hợp để hấp phụ khí và hơi, vì chúng khuếch tán nhanh. Cacbon dạng hạt được sử dụng để xử lý nước, khử mùi và tách các thành phần của hệ thống dòng chảy và cũng được sử dụng trong các bể trộn nhanh. GAC có thể ở dạng hạt hoặc dạng đùn. GAC được chỉ định theo các kích thước như 8 × 20, 20 × 40 hoặc 8 × 30 cho các ứng dụng pha lỏng và 4 × 6, 4 × 8 hoặc 4 × 10 cho các ứng dụng pha hơi. Carbon 20 × 40 được tạo ra từ các hạt sẽ lọt qua sàng số 20 cỡ lưới tiêu chuẩn Hoa Kỳ (0,84 mm) (thường được quy định là lọt qua 85%) nhưng được giữ lại trên sàng số 40 mesh tiêu chuẩn Hoa Kỳ (0,42 mm ) (thường được chỉ định là 95% được giữ lại). AWWA (1992) B604 sử dụng sàng 50 mesh (0,297 mm) làm kích thước GAC tối thiểu. Cacbon pha nước phổ biến nhất là kích thước 12 × 40 và 8 × 30 vì chúng có sự cân bằng tốt về kích thước, và diện tích bề mặt.

Than hoạt tính ép đùn (Extruded activated carbon – EAC)

Than hoạt tính ép đùn (EAC) kết hợp than hoạt tính dạng bột với chất kết dính, được hợp nhất với nhau và đùn thành khối than hoạt tính hình trụ có đường kính từ 0,8 đến 130 mm. Chúng chủ yếu được sử dụng cho các ứng dụng pha khí vì giảm áp suất thấp, độ bền cơ học cao và hàm lượng bụi thấp. Cũng được bán dưới dạng bộ lọc CTO (Clo, Vị, Mùi).

Than hoạt tính dạng bi (Bead activated carbon – BAC)

Than hoạt tính dạng hạt (BAC) được làm từ nhựa dầu mỏ ( petroleum pitch) và được cung cấp với đường kính từ khoảng 0,35 đến 0,80 mm. Tương tự như EAC, nó cũng được chú ý với khả năng giảm áp suất thấp, độ bền cơ học cao và hàm lượng bụi thấp, nhưng có kích thước hạt nhỏ hơn. Hình dạng hình cầu của nó làm cho nó được ưa thích cho các ứng dụng tầng sôi như lọc nước.

Carbon ngâm tẩm (Impregnated carbon)

Cacbon xốp có chứa một số loại chất tẩm vô cơ như iốt, bạc, các cation như Al, Mn, Zn, Fe, Li, Ca cũng đã được điều chế để ứng dụng cụ thể trong việc kiểm soát ô nhiễm không khí, đặc biệt là trong các viện bảo tàng và phòng trưng bày. Do đặc tính kháng khuẩn và khử trùng của nó, than hoạt tính nạp bạc được sử dụng làm chất hấp phụ để lọc nước sinh hoạt. Nước uống có thể được lấy từ nước tự nhiên bằng cách xử lý nước tự nhiên với hỗn hợp than hoạt tính và Al (OH) 3, một chất keo tụ. Cacbon được ngâm tẩm cũng được sử dụng để hấp phụ Hydrogen Sulfide (H2S) và thiols. Tỷ lệ hấp phụ H2S cao tới 50% trọng lượng đã được báo cáo

Polymer phủ carbon (Polymer coated carbon)

Đây là một quá trình mà một carbon xốp có thể được phủ bằng một loại polymer tương thích sinh học để tạo ra một lớp áo mịn và dễ thẩm thấu mà không làm tắc các lỗ chân lông. Carbon tạo thành rất hữu ích cho quá trình tưới máu. Truyền máu là một kỹ thuật điều trị trong đó một lượng lớn máu của bệnh nhân được truyền qua một chất hấp phụ để loại bỏ các chất độc hại ra khỏi máu.

Ứng dụng của than hoạt tính

Than hoạt tính được sử dụng trong lưu trữ khí metan và hydro, lọc không khí, thu hồi dung môi, khử caffein, lọc vàng, chiết xuất kim loại, lọc nước, y học, xử lý nước thải, bộ lọc không khí trong mặt nạ phòng độc, bộ lọc trong khí nén, làm trắng răng, sản xuất hydro clorua và nhiều ứng dụng khác.

Trong công nghiệp

Một ứng dụng công nghiệp chính liên quan đến việc sử dụng than hoạt tính trong quá trình hoàn thiện kim loại để làm sạch các giải pháp mạ điện. Ví dụ, nó là kỹ thuật thanh lọc chính để loại bỏ các tạp chất hữu cơ khỏi các dung dịch mạ niken sáng. Một loạt các hóa chất hữu cơ được thêm vào các dung dịch mạ để cải thiện chất lượng cặn của chúng và để tăng cường các đặc tính như độ sáng, độ mịn, độ dẻo, v.v. Do dòng điện một chiều và các phản ứng điện phân của quá trình oxy hóa anốt và khử catốt, các chất phụ gia hữu cơ tạo ra các sản phẩm phân hủy không mong muốn trong dung dịch. Sự tích tụ quá nhiều của chúng có thể ảnh hưởng xấu đến chất lượng mạ và tính chất vật lý của kim loại lắng đọng. Xử lý bằng than hoạt tính loại bỏ các tạp chất đó và phục hồi hiệu suất mạ ở mức mong muốn.

Trong Y khoa

Than hoạt tính được sử dụng để điều trị ngộ độc và quá liều sau khi uống. Viên nén hoặc viên nang than hoạt tính được sử dụng ở nhiều nước như một loại thuốc không kê đơn để điều trị tiêu chảy, khó tiêu và đầy hơi. Tuy nhiên, than hoạt tính không có tác dụng đối với khí ruột và tiêu chảy, và thông thường, không có hiệu quả về mặt y tế nếu ngộ độc do ăn phải chất ăn mòn, axit boric, các sản phẩm dầu mỏ, và đặc biệt không có hiệu quả đối với ngộ độc axit mạnh hoặc kiềm, xyanua, sắt , liti, asen, methanol, ethanol hoặc etylen glicol. Than hoạt tính sẽ không ngăn cản các hóa chất này hấp thụ vào cơ thể con người. Nó nằm trong Danh sách Thuốc thiết yếu của Tổ chức Y tế Thế giới, là những loại thuốc an toàn và hiệu quả nhất cần thiết trong hệ thống y tế.

Việc áp dụng không đúng cách (ví dụ như vào phổi) dẫn đến việc hút dịch phổi, đôi khi có thể gây tử vong nếu không được điều trị y tế ngay lập tức.

Hóa phân tích

Than hoạt tính, ở dạng kết hợp 50% w / w với celite, được sử dụng làm pha tĩnh trong phép sắc ký áp suất thấp tách cacbohydrat (mono-, di-, tri-saccharide) bằng cách sử dụng dung dịch etanol (5–50%) làm pha động trong giao thức phân tích hoặc chuẩn bị.

Than hoạt tính rất hữu ích để chiết xuất các chất chống đông máu đường uống trực tiếp (DOAC) như dabigatran, apixaban, rivaroxaban và edoxaban từ các mẫu huyết tương.Vì mục đích này, nó đã được chế tạo thành “minitablets”, mỗi cục chứa 5 mg than hoạt tính để xử lý 1ml mẫu DOAC. Vì than hoạt tính này không có ảnh hưởng đến các yếu tố đông máu, heparin hoặc hầu hết các chất chống đông máu khác , điều này cho phép một mẫu huyết tương được phân tích xem có bất thường bị ảnh hưởng bởi DOACs hay không.

Trong vấn đề xử lý môi trường

Than hoạt tính thường được sử dụng trong hệ thống lọc nước.
Hấp phụ cacbon có nhiều ứng dụng trong việc loại bỏ các chất ô nhiễm từ không khí hoặc dòng nước cả trong lĩnh vực này và trong các quy trình công nghiệp như:

  • Dọn dẹp tràn
  • Xử lý nước ngầm
  • Lọc nước uống
  • Thanh lọc không khí
  • Các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi thu được từ hoạt động sơn, giặt khô, pha chế xăng và các quy trình khác
  • Thu hồi các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (hệ thống thu hồi dung môi, SRU) từ quá trình đóng gói linh hoạt, chuyển đổi, sơn phủ và các quy trình khác.

Trong thời gian đầu thực hiện Đạo luật Nước uống An toàn năm 1974 ở Mỹ, các quan chức EPA đã phát triển một quy tắc đề xuất yêu cầu các hệ thống xử lý nước uống phải sử dụng than hoạt tính dạng hạt. Vì chi phí cao, cái gọi là quy tắc GAC đã vấp phải sự phản đối mạnh mẽ trên toàn quốc từ ngành cấp nước, bao gồm cả các công ty cấp nước lớn nhất ở California. Do đó, cơ quan này đã gạt bỏ quy tắc.Lọc than hoạt tính là một phương pháp xử lý nước hiệu quả do tính chất đa chức năng của nó. Có các loại phương pháp và thiết bị lọc than hoạt tính cụ thể được chỉ định – tùy thuộc vào các chất gây ô nhiễm liên quan.

Than hoạt tính cũng được sử dụng để đo nồng độ radon trong không khí.

Trong nông nghiệp

Than hoạt tính (than củi) là chất được phép sử dụng bởi nông dân hữu cơ trong chăn nuôi và nấu rượu. Trong sản xuất chăn nuôi, than hoạt tính được sử dụng như một loại thuốc trừ sâu, phụ gia thức ăn chăn nuôi, chất hỗ trợ chế biến, thành phần phi nông nghiệp và chất khử trùng. Nó đôi khi được sử dụng như than sinh học.

Bình luận bài viết (0 bình luận)

Thông báo Himedia