môn hóa vô cơ - thuyết trình than hoạt tính - than đá

môn hóa vô cơ - thuyết trình than hoạt tính - than đá tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập l...

Bài thuyết trình nhóm 6

Than đá-than hoạt tính ứng dụng

2) Nguyển Hoàng Thiên Khôi V1001581

4) Hồ Nguyễn Thiện Lâm V1001656

THAN ĐÁ- THAN HOẠT TÍNH

A) THAN ĐÁ

1 Sự Hình Thành

Cách nay khoảng 300 triệu năm về trước, thời tiết oi ả, mưa nhiều, trên trái đất mọc vô số cây to Thân cây đại thụ bị gió xô đổ, bị nước xói đổ, thân cây

bị nước đùa tới những trũng đất thấp chất đống lại, dưới ao hồ, biển cạn và khu vực ven biển đều có số lượng rất lớn thân cây cổ thụ chồng chất Khi những trũng đất thấp chất đống lại, dưới ao hồ, biển cạn và khu vực ven biển đều có số lượng rất lớn thân cây cổ thụ chồng chất Khi những trũng đất thấp

ấy bị sụp lún, lại có cát và đất phủ ấp lên trên, đè bẹp những thân cây cổ thụ

ấy xuống dưới địa tầng, trải qua một thời gian dài, với quá trình biến đổi phức tạp, hình thành nên lớp nham thạch có thể đốt cháy này

2 Phân Loại

Trong quá trình hình thành nên than đá, do khoảng thời gian hình thành than đá dài ngắn khác nhau, hình thành nên chất lượng than đá khác nhau

a) Than non: thường có màu từ vàng đến nâu đen và một số hiếm

có màu đen, được hình thành từ than bùn ở độ sâu nông và nhiệt thấp hơn 100oC.Than non chứa khoảng 60-70% cacbon, và có giá trị năng lượng gần 17MJ/KG

b) Than bitum

thường có màu từ nâu sẫm đến đen,là hình thức phong phú nhất của than đá trong tự nhiên Than mềm chứa từ 69-86% cacbon, và có giá trị năng lượng từ 24-35MJ/KG

c) Than anthracite( than cứng): là hình thức biến chất cao nhất của than Nó chứa nhiều cacbon hơn bất kì hình thức nào khac của than ( 86% hoặc cao hơn), giá tri năng lượng khoảng 35MJ/KG Than anthracite có màu từ đen đến xám thép, co ánh kim Than cứng và giòn , dễ bị vỡ thành nhiều mảnh nhỏ

3) Thành Phần Chung

Trong than, các nguyên tố cấu thành bao gồm các thành phần sau:

Cacbon Cacbon là thành phần cháy chủ yếu trong nhiên liệu rắn , nhiệt

lượng phát ra khi cháy của 1 kg cacbon gọi là nhiệt trị của cacbon, khoảng 34.150 kj/kg Vì vậy lượng cacbon trong nhiên liệu càng nhiều thì nhiệt trị của nhiên liệu càng cao Tuổi hình thành nhiên liệu càng già thì thành phần cacbon càng cao, song khi ấy độ liên kết của than càng lớn nên than càng khó cháy

Hyđrô Hydro là thành phần cháy quan trọng của nhiên liệu rắn, khi cháy

toả ra nhiệt lượng 144.500 kj/kg Nhưng lượng hyđrô có trong thiên nhiên rất ít Trong nhiên liệu lỏng hyđrô có nhiều hơn trong nhiên liệu rắn

Lưu huỳnh Lưu huỳnh là thành phần cháy trong nhiên liệu Trong than lưu

huỳnh tồn tại dưới ba dạng: liên kết hữu cơ Shc, khoáng chất Sk, liên kết sunfat Ss.Lưu huỳnh hữu cơ và khoáng chất có thể tham gia quá trình cháy gọi là lưu huỳnh cháy Sc Còn lưu huỳnh sunfat thường nằm dưới dạng CaSO4, MgSO4 , FeSO4 , những liên kết này không tham gia quá trình cháy

mà chuyển thành tro của nhiên liệu

Vì vậy: S = Shc + Sk + Ss , %

= Sc + Ss , %

Lưu huỳnh nằm trong nhiên liệu rắn ít hơn trong nhiên liệu lỏng

Nhiệt trị của lưu huỳnh bằng khoảng 1/3 nhiệt trị của cacbon Khi cháy lưu huỳnh sẽ tạo ra khí SO2 hoặc SO3 Lúc gặp hơi nước SO3 dễ hoà tan tạo ra axit H2SO4 gây ăn mòn kim loại Khí SO2 thải ra ngoài là khí độc nguy hiểm

vì vậy lưu huỳnh là nguyên tố có hại của nhiên liệu

Oxy và Nitơ Oxy và Nitơ là những chất trơ trong nhiên liệu rắn và lỏng

Sự có mặt của oxyvà nitơ làm giảm thành phần cháy của nhiên liệu làm cho nhiệt trị của nhiên liệu giảm xuống Nhiên liệu càng non thì oxy càng nhiều Khi đốt nhiên liệu, nitơ không tham gia quá trình cháy chuyển thành dạng tự

do ở trong khói

Tro, xỉ (A): Là thành phần còn lại sau khi nhiên liệu được cháy kiệt.

Độ ẩm (M): Là thành phần nước có trong nhiên liệu thường được bốc hơi vào giai đoạn đầu của quá trình cháy

Như vậy, về thành phần hoá học của nhiên liệu thì ta có các thành phần sau: C, H, O, N, S, A, M và có thể được thể hiện bằng thành phần phần trăm C+ H + O + N + S + A + M = 100%

4) Các Hợp chất hữu cơ

Các nguyên liệu thực vật tạo nên than đá bao gồm một hỗn hợp phức tạp của các hợp chất hữu cơ, bao gồm cả: cellulose, lignins( chất gỗ), fats( chất béo), waxes(sáp) , tannins.Trong quá trình hình thành than đá ,

các hợp chất trên bi chia nhỏ ra và tạo nên các hợp chất mới: chủ yếu là các hợp chất thơm và các hợp chất hydro.Tiếp đó , các hợp chất này được kết nối bằng các liên kết ngang oxy , lưu huỳnh, và các phân tử như methylene Trong giai đoạn than hóa , các chất dễ bay hơi giàu hydro va oxy được tạo ra và thoát khỏi than , vi vậy, hàm lượng cacbon trong than ngay càng tăng Việc phân loại than đá dựa trên việc giảm hàm lượng các chất dễ bay hơi và tăng hàm luong cacbon co định có trong than Khi những chất dễ bay hơi bị truc xuất, nhiều liên kêt –C=C- được tạo ra cho tới khi đạt ngưỡng than anthracite

5) Ứng dụng

• Than non được sử dụng trong các nhà máy điện, dung để tồng hợp khí tự nhiên, làm phân bón

• Than bitum được sử dụng rộng rãi, nhất là làm nhiên liệu cho các nhà máy điện, vì nó sinh ra nhiệt lượng cao Nhựa đường và hắc ín là hai dạng phổ biến nhất cùa bitum

• Than antraxit được dùng làm nhiên liệu cao cấp, nguyên liệu sản xuất cacbua (vd đất đèn), điện cực than và nhiệt luyện cho ngành đúc

THAN HOẠT TÍNH

Than hoạt tính là một chất gồm chủ yếu là nguyên tố carbon ở dạng vô định hình (bột), một phần nữa có dạng tinh thể vụn grafit Ngoài carbon thì phần còn lại thường là tàn tro, mà chủ yếu là các kim loại kiềm và vụn cát) Than hoạt tính có diện tích bề mặt ngoài rất lớn nên được ứng dụng như một chất lý tưởng để lọc hút nhiều loại hóa chất

Cấu tạo Diện tích bề mặt của than hoạt tính nếu tính ra đơn vị khối lượng thì là từ

500 đến 2500 m2/g (lấy một ví dụ cụ thể để so sánh thì một sân quần vợt có diện tích rộng khoảng chừng 260 m2) Bề mặt riêng rất lớn này là hệ quả của

cấu trúc xơ rỗng mà chủ yếu là do thừa hưởng từ nguyên liệu hữu cơ xuất

xứ, 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 phụ 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

Thuộc tính làm tăng ý nghĩa của than hoạt tính còn ở phương diện nó là chất không độc (kể cả một khi đã ăn phải nó), giá thành sản xuất rẻ (được tạo từ

gỗ và nhiều phế chất hữu cơ khác như từ vỏ, xơ dừa, trấu, tre) Chất thải của quá trình chế tạo than hoạt tính dễ dàng được tiêu hủy bằng phương pháp đốt Nếu như các chất đã được lọc là những kim loại nặng thì việc thu hồi lại, từ tro đốt, cũng rất dễ

Ứng dụng

• Trong y tế (Carbo medicinalis – than dược): để tẩy trùng và các độc

tố sau khi bị ngộ độc thức ăn

• Trong công nghiệp hóa học: làm chất xúc tác và chất tải cho các chất xúc tác khác

• Trong kỹ thuật, than hoạt tính là một thành phần lọc khí (trong đầu lọc

thuốc lá, miếng hoạt tính trong khẩu trang); tấm khử mùi trong tủ lạnh

và máy điều hòa nhiệt độ

• Trong xử lý nước (hoặc lọc nước trong gia đình): để tẩy các chất bẩn

vi lượng

• Tác dụng tốt trong phòng tránh tác hại của tia đất

Các dạng kết cấu của than hoạt tính

1 Dạng 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

2 Dạng 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

3 Dạng 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 ép định dạng dưới áp xuất tới 800 tấn nên rất chắc chắn

Hiệu xuất lọc sẽ tùy thuộc chủ yếu vào những yếu tố:

1) Tính chất vật lý của Than hoạt tính, như kết cấu, kích thước, mật độ lỗ, diện tích tiếp xúc;

2) Tính chất lý hóa của các loại tạp chất cần loại bỏ; và cuối cùng là

3) Thời gian tiếp xúc của nước với than hoạt tính càng lâu, việc hấp thụ càng tốt

Than hoạt tính chỉ có tác dụng với một lượng nước nhất định Sau khi lọc được một khối lượng nước theo chỉ định của nhà sản xuất (chỉ những hãng

uy tín mới chỉ định theo tiêu chí này), than sẽ không còn khả năng hấp thụ mùi nữa

*Than họat tính dùng trong ngành thực phẩm phải được kiểm định bởi NSF