CƠ CHẾ HẤP PHỤ CỦA THAN HOẠT TÍNH

*

*
0

Than hoạt tính với công nghệ lọc hấp phụ loại bỏ các chất

Trang chủGóc tư vấnThan hoạt tính với công nghệ lọc hấp phụ loại bỏ các chất
*

Than hoạt tính với nhiều công dụng được ứng dụng nhiều trong đời sống. Đặc biệt, than hoạt tính được ứng dụng nhiều nhất trong lọc nước và xử lý nước bởi khả năng hấp phụ các chất ô nhiễm của nó. Vậy cùng tìm hiểu xem khả năng hấp phụ của than hoạt tính là gì và hoạt động như thế nào.

Bạn đang xem: Cơ chế hấp phụ của than hoạt tính

Công nghệ lọc hấp phụ là gì

Hấp phụ là sự tích lũy chất trên bề mặt phân cách (khí - rắn, lỏng - rắn, khí - lỏng). Trong sự hấp phụ người ta phân biệt: Chất mà trên bề mặt xảy ra sự hấp phụ được gọi là chất hấp phụ, còn chất khí hay lỏng bị giữ lại trên bề mặt chất hấp phụ được gọi là chất bị hấp phụ.

Dễ hiểu hơn, hấp phụ là quá trình mà một chất rắn được dùng để loại bỏ một hay nhiều chất hòa tan trong nước. Trong công nghệ lọc hấp phụ này, điển hình nhất là than hoạt tính.

Cần tránh nhầm lẫn giữa hấp phụ và hấp thụ. Hấp thụ là quá trình mà ở đó các phân tử, nguyên tử hay các ion bị hút khuếch tán và đi qua mặt phân cách vào trong toàn bộ vật lỏng hoặc rắn. Khác với quá trình hấp phụ các phân tử chỉ bám trên bề mặt phân cách.

*

Trong quá trình này than hoạt tính là chất rắn. Than hoạt tính được sản xuất với một diện tích bề mặt bên trong rất lớn (trong khoảng 500 - 5500 m 2 / g tùy thuộc vào mức độ hoạt hóa và nguyên liệu sản xuất).

Bề mặt riêng rất lớn này là hệ quả của cấu trúc xơ rỗng mà chủ yếu là do thừa hưởng từ nguyên liệu có xuất xứ từ hữu cơ, qua quá trình chưng khô (sấy) ở nhiệt độ cao trong điều kiện yếm khí. Phần lớn các vết rỗng - nứt vi mạch, đều có tính hấp thụ rất mạnh và chúng đóng vai trò các rãnh chuyển tải (kẽ nối). Than hoạt tính thường được tự nâng cấp (ví dụ, tự rửa tro hoặc các hóa chất tráng mặt), để lưu giữ lại được những thuộc tính lọc hút, để có thể thấm hút được các thành phần đặc biệt như kim loại nặng.

Bề mặt bên trong lớn này làm cho than hoạt tính lý tưởng cho sự hấp phụ. Than hoạt tính có hai biến thể: Than hoạt tính dạng bột và Than hoạt tính dạng hạt. Than hoạt tính dạng hạt chủ yếu được sử dụng trong xử lý nước.

Những Thông Số Của Than Hoạt Tính

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. Theo tiêu chuẩn của IUPAC (Liên minh Quốc tế của tinh khiết và Ứng dụng Hóa học) thì kích thước lỗ xốp được chia ra làm 3 loại: micro pore có kích thước bé hơn 2 nm, meso pore có kích thước từ 2-50 nm và macro pore có kích thước từ 50 nm trở lên.

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.

Biểu đồ chỉ số hấp phụ than hoạt tính

E - Khả năng hấp thụ rất cao. Mỗi pound (1 pound = 0,45359237 kg) than hoạt tính sẽ hấp thụ trung bình 33 - 1/3% trọng lượng của nó trong các hợp chất này.

Xem thêm: Giải Đáp: Có Nên Cho Trẻ Sơ Sinh Nằm Võng, Nôi Không? Lợi Hay Hại

G - Khả năng hấp thụ cao và trung bình. Mỗi pound than hoạt tính sẽ hấp thụ trung bình 16,7% (1/6) trọng lượng của nó trong hợp chất này.

CF - Khả năng hấp thụ không hiệu quả

Hợp chất

Khả năng hấp phụ

Hợp chất

Khả năng hấp phụ

Hợp chất

Khả năng hấp phụ

Hợp chất

Khả năng hấp phụ

Acetaldehyd

CF

Xyclohexanol

E

Hydro xyanua

G

Sơn & trang trí lại mùi

E

A-xít a-xê-tíc

E

Xyclohexanol

E

Khí florua

CF

Axit Palmitic

E

Anhydrid axetic

E

Xyclohexene

E

Hydro iodua

G

Paradichlorbenzine

E

Acetone

G

Decan

E

Hydrogen selenide

CF

Pantan

G

Acetylen

CF

Dibromoethane

E

Hydrogen sunfua

G

Pentanone

E

Acrolem

G

Dichlorobenzene

E

Incensen

E

Pentylene

G

Axit acrylic

E

Dichlorodifluorometan

G

Indole

E

Pentyne

G

Acrylonitril

E

Dichloroethane

E

Iốt

E

Perchloroetylen

E

Đồ uống có cồn

E

Dichloroetylen

E

Iodoform

E

Nước hoa, mỹ phẩm

E

Amin

F

Dichloroetyl

E

Chất kích thích

E

Phenol

E

Amoniac

CF

Dichloromonofluormethane

G

Isophorone

E

Phosgene

G

Ameyl acetate

E

Dichloronitroethane

E

Isopren

G

Sân cỏ

E

Rượu amyl

E

Dichloroprpane

E

Isopropyl acetate

E

Khí độc

G

Amyl ete

E

Dichlorotetrafluoroethane

E

Isopropyl acl Alcohol

E

Phấn hoa

G

Anilin

E

Khói Diesel

E

Isopropyl ether

E

Bỏng ngô và kẹo

E

Khói nhựa đường

E

Diethylamine

G

Dầu hỏa

E

Mùi gia cầm

E

Khí thải ô tô

G

Ăn kiêng ketone

E

Mùi bếp

E

Propan

CF

Benzen

E

Dimethylaniline

E

Axit lactic

E

Propionaldehyd

G

Mùi cơ thể

E

Dimethylsulfate

E

Tinh dầu bạc hà

E

Axit propionic

E

Borane

G

Dioxan

E

Mercaptans

E

Propyl axetat

E

Brom

E

Diproyl xeton

E

Mêtan

CF

Rượu propyl

E

Đốt cháy thịt

E

Ethan

CF

Methil acetate

G

Propyl clorua

E

Thực phẩm bị cháy

E

Ether

G

Menthyl acryit

E

Propyl ether

E

Butadien

G

Ethyl axetat

E

Rượu methyl

G

Propyl mercaptan

E

Butan

CF

Acryl etyl

E

Thuốc an thần có chất hóa học methyl

G

Propylene

CF

Butanone

E

Rượu etylic

E

Methyl butyl xeton

E

Propyne

CF

Butyl acetate

E

Ethyl amin

G

Methyl cellosolve

E

Các chất khử

G

Rượu butyl

E

Ethyl benzen

E

Methyl cellosolve acetate

E

Putrescine

E

Butyl cellosolve

E

Ethyl bromide

E

Metyl clorua

G

Pyridin

E

Butyl clorua

E

Ethyl clorua

G

Methyl chloroform

E

Nhựa

E

Butyl ether

E

Ethyl ether

G

Metyl ete

G

Cao su

E

Butylen

CF

Công thức etyl

G

Methyl ethyl ketone

E

dưa cải bắp

E

Butyne

CF

Ethyl mercaptan

G

Công thức metyl

G

Mùi cống

E

Butyraldehyd

G

Ethyl silicat

E

Methyl isobutyl ketone

E

Skalote

E

Axit butyric

E

Ethylene

CF

Methyl mercaptan

E

Mùi hôi

G

Long não

E

Ethylene chlorhydrin

E

Methylcyclohexan

E

Khói bụi

E

Axit caprylic

E

Ethylene dichloride

E

Methylcyclohexanol

E

Sữa chua

E

Axit carbolic

E

Ôxít etylen

G

Methylcyclohexaone

E

Stoddard sovent

E

Carbon disulfide

E

Tinh dầu

E

Methylene clorua

E

Monome styren

E

Cạc-bon đi-ô-xít

CF

Khuynh diệp

E

Monochlorobenzene

CF

Lưu huỳnh đioxit

CF

Carbon monoxide

CF

Phân bón

E

Monofluorotri cloromethane

E

Trioxide lưu huỳnh

G

Carbon tetraclorua

E

Mùi xử lý phim

G

Naphtha

E

Axit sunfuric

E

Cellosolve

E

Mùi cá

E

Naphthzien

E

Tetrachloroethane

E

Cellosolve acetate

E

Mùi hương hoa

E

Axit nitric

G

Tetrachloroetylen

E

Phô mai

E

Fluorotrichlorometan

G

Benzen nitro

E

Mùi thuốc lá

E

Hợp xướng

G

Formaldehyd

G

Nitroethane

E

Mùi nhà vệ sinh

E

Clorobenzene

E

Axit formic

G

Nito đioxit

CF

Toluen

E

Clorobutadiene

E

Gangren

E

Nitroglycerine

E

Toluidin

E

Cloroform

E

tỏi

E

Nitrometan

E

Trichloroetylen

E

Cloronitropropan

E

Xăng

E

Nitropropane

E

Trichloroethane

E

Cloropicrin

E

Heptan

E

Nitrotoluen

E

Turpentine

E

Cam quýt và các loại trái cây khác

E

Heptylene

E

Nonan

E

Urê

CF

Hợp chất tẩy rửa

E

Lục bình

G

Octalene

E

A xít uric

E

Khói than

G

Hexylene

G

Octan

E

Axit valeric

E

Creosote

E

Hexyne

G

Hành

E

Valericaldehyd

E

Cresol

E

Hydro

CF

Hóa chất hữu cơ

E

Khói mờ

E

Crotonaldehyd

E

Hydrogen bromide

G

Khí quyển

E

Xylene

E

Cychlohexane

E

A-xít clohidric

CF

Mùi nhà đóng gói

E

Miêu tả quá trình hấp phụ của than hoạt tính

Nước được bơm trong một cột chứa than hoạt tính, các chất gây ô nhiễm trong nước bị hấp phụ lại sau đó nước này rời cột qua hệ thống thoát nước. Hoạt động của cột than hoạt tính phụ thuộc vào nhiệt độ và tính chất của các chất. Nước đi qua cột liên tục, các chất gây ô nhiễm bị tích tụ trong bộ lọc. Do đó, phải thay bộ lọc định kỳ hoặc thay than hoạt tính định kỳ. Carbon dạng hạt trong bộ lọc có thể được tái sinh dễ dàng bằng cách oxy hóa các chất hữu cơ. Hiệu quả của than hoạt tính giảm 5 - 10% . Một phần nhỏ của than hoạt tính bị phá hủy trong quá trình tái sinh và phải được thay thế.

Mô tả sự hấp phụ của than hoạt tính

Các phân tử từ khí hoặc lỏng sẽ được gắn theo cách vật lý lên bề mặt, trong trường hợp này là bề mặt từ than hoạt tính. Quá trình hấp phụ diễn ra theo ba bước:

Vận chuyển vĩ mô: Sự di chuyển của vật liệu hữu cơ thông qua hệ thống lỗ rỗng vĩ mô của than hoạt tính (lỗ rỗng vĩ mô> 50nm)Vận chuyển vi mô: Sự di chuyển của vật liệu hữu cơ thông qua hệ thống lỗ chân lông và lỗ chân lông của than hoạt tính (micro-pore Sự hấp thụ: Sự gắn kết vật lý của vật liệu hữu cơ trên bề mặt của than hoạt tính trong lỗ chân lông và lỗ chân lông của than hoạt tính

Mức độ hoạt động của sự hấp phụ dựa trên nồng độ của chất trong nước, nhiệt độ và độ phân cực của chất. Chất phân cực (chất hòa tan tốt trong nước) có thể hoặc không thể bị loại bỏ bởi than hoạt tính, một chất không phân cực có thể được loại bỏ hoàn toàn bằng than hoạt tính. Mỗi loại carbon đều có đường đẳng nhiệt hấp phụ riêng và trong kinh doanh xử lý nước, đường đẳng nhiệt này được xác định bởi chức năng của Freundlich.

Chức năng của Freundlich:

x / m = chất hấp phụ trên mỗi gram than hoạt tính

Ce = chênh lệch nồng độ (giữa trước và sau)

Kf, n = hằng số cụ thể

Thông thường chúng ta đặt một đơn vị khử trùng UV sau cột than hoạt tính để đảm bảo chất lượng nước ra sau lọc và tiêu diệt hoàn toàn vi khuẩn.

*

Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của than hoạt tính trong không khí:

- Loại hợp chất cần loại bỏ: Trong các hợp chất chung có trọng lượng phân tử cao, áp suất hơi thấp hơn / điểm sôi cao hơn và chỉ số khúc xạ cao được hấp phụ tốt hơn.

- Nồng độ: Nồng độ càng cao, mức tiêu thụ carbon càng cao.

- Nhiệt độ: Nhiệt độ càng thấp, khả năng hấp phụ càng tốt.

- Áp suất: Áp suất càng cao, khả năng hấp phụ càng tốt.

- Độ ẩm: Độ ẩm càng thấp, khả năng hấp phụ càng tốt.

- Than hoạt tính có thể loại bỏ các chất gây ô nhiễm khỏi dòng không dựa trên số lượng carbon, nhưng phụ thuộc vào khả năng hấp phụ than hoạt tính. Công suất càng lớn, càng nhiều chất gây ô nhiễm thì than hoạt tính sẽ có thể hấp phụ về khối lượng. Tuy nhiên, do những hạn chế của cacbon tự nhiên, nó không thể hấp thụ một số chất gây ô nhiễm nhất định, vì có trọng lượng phân tử thấp đến mức chỉ được xử lý thông qua quá trình này.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *