1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

Đề tài: Tìm hiểu phương pháp chế tạo vật liệu tổ hợp trên cơ sở shellac ứng dụng bảo quản trái cây sau thu hoạch

37 104 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 37
Dung lượng 768,79 KB

Nội dung

Nội dung đề tài sẽ giới thiệu tổng quan về nguyên liệu shellac bao gồm thành phần cấu tạo, ưu nhược điểm và ứng dụng của shellac, các biến đổi của trái cây sau thu hoạch và các phương pháp bảo quản trái cây truyền thống hiện nay, cũng như sơ đồ quy trình phương pháp chế tạo vật liệu tổ hợp trên cơ sở shellac. Từ đó sẽ hiểu rõ hơn về ưu điểm, đặc tính và ứng dụng bảo quản trái cây của lớp phủ vật liệu tổ hợp trên cơ sở shellac.

Đại học Cơng nghiệp Thực phẩm TPHCM                                  Khoa Cơng nghệ Hóa  học MỤC LỤC GVHD: Nguyễn Văn Hòa                     1 Đại học Cơng nghiệp Thực phẩm TPHCM                                  Khoa Cơng nghệ Hóa  học CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THAN HOẠT TÍNH 1.1 Giới thiệu về than hoạt tính 1.1.1 Định nghĩa Gần đây, cacbon được xem như  là một ngun tố  tuyệt vời của cuộc cách mạng  khoa học vật liệu. Từ  cacbon chúng ta sẽ  có được than hoạt tính, một chất hấp phụ  xốp rất tốt, với các đặc tính tuyệt vời, được ứng dụng rộng rãi trong cơng nghiệp, Than hoạt tính là một thuật ngữ thường được sử dụng cho một nhóm các chất hấp   phụ dạng tinh thể, có cấu trúc mau quản làm cho diện tích bề mặt khá lớn, khả năng  hấp phụ tốt hơn Than hoạt tính  có thành phần  chủ  yếu là  cacbon,  chiếm  từ  85  đến 95%  khối  lượng. Phần còn lại là các ngun tố  khác như  hydro, nito, lưu huỳnh, oxi,… có sẵn  trong ngun liệu ban đầu hoặc mới liên kết với các cacbon trong q trình hoạt hóa   Thành phần của than hoạt tính thơng thường là: 88 % C; 0,5 % H; 0,5 % N; 1 % S và 6   đến 7 % O. Hàm lượng oxi có thể thay đổi từ 1 đến 20 % tùy thuộc vào ngun liệu và  cách điều chế than hoạt tính Than hoạt tính có bề mặt khoảng 800 đến 1500 m 2/g chủ yếu là do các lỗ nhỏ có  bán kính dưới 2 mm tạo ra, thể tích mau quản từ 0,2 đến 0,6 cm3/g Mỗi năm khoảng 150 nghìn tấn than hoạt tính dạng bột được sản xuất cùng với   khoảng 150 nghìn tấn than dạng hạt và 50 nghìn tấn dạng viên hoặc thanh Nhiều ngun liệu khác nhau có thể  được sử  dụng như  gỗ, nhựa, đá hay các vật   liệu tổng hợp để  sản xuất than hoạt tính mà khơng cần đưa chúng về  dạng cacbon,  đồng thời vẫn có được hiệu quả  tương tự. Than hoạt tính sau khi sử  dụng có thể  GVHD: Nguyễn Văn Hòa                     2 Đại học Cơng nghiệp Thực phẩm TPHCM                                  Khoa Cơng nghệ Hóa  học được tái sinh (làm sạch hoặc giải hấp phụ) và có thể  sử  dụng hàng trăm, thậm chí   hàng ngàn lần Hiện nay trên thị  trường, than hoạt tính được bán dưới ba dạng: than hoạt tính  dạng bột; than hoạt tính dạng hạt; dạng than hoạt tính cải tiến (dưới áp suất cao),  thường là viên 1.1.2 Lịch sử hình thành và phát triển Than hoạt tính ở dạng than gỗ đã được hoạt hóa đã được sử dụng từ nhiều thế kỷ  trước: Người Ai Cập sử dụng than gỗ  từ khoảng năm 1500 TCN để  làm chất hấp phụ  chữa bệnh Người Hin du cổ ở Ấn Độ đã biết làm sạch nước uống bằng cách lọc qua tâm gỗ Sản xuất than hoạt tính trong cơng nghiệp bắt đầu từ  khoảng những năm 1900,   được sử dụng để làm vật liệu tinh chế đường bằng cách than hóa hỗn hợp các ngun   liệu có nguồn gốc từ thực vật bằng hới nước hoặc CO2 Than hoạt tính còn được sử dụng trong các mặt nạ phòng độc trong thế chiến thứ  Năm 1793 Ken­xơ đã dùng than gỗ để hút mùi hơi ở những vết thương có tính hoại   tử Năm 1773 Silo đã quan sát và mơ tả hiện tượng hấp phụ trên than gỗ Năm 1777 Phơn­ta­na đã đưa than nóng đỏ  vào  ống chứa khí úp ngược trên thủy  ngân và nhận thấy phần lớn khí trong ống bị than hút mất Trong lĩnh vực dung dịch, năm 1875 Tơ­volo­vit đã thấy than gỗ  có thể  tẩy màu  nhiều dung dịch Năm 1794 Lip­man cũng thấy than gỗ tẩy màu tốt các dung dịch đường mía và năm   1805 Gu­li­on đã dùng than gỗ để tẩy màu trong cơng nghiệp đường Sang đầu thế kỷ 20, vào năm 1922 Bi­si mới chế tạo thành cơng than tẩy màu Than được chế tạo bằng cách trộn than máu với potdineeg rửa và sấy Năm 1872 Han­xơ nghiên cứu khả năng than sọ dừa hấp thụ N 2, H2, NH3 và HCN ở  khoảng nhiệt độ  từ 0 đến 70  thấy HCN được hấp thụ tốt hơn N2, H2, NH3 Ở nước ta từ những năm đầu thập kỷ 60 đã nghiên cứu một số than hoạt tính dùng  cho mặt nạ phòng độc và phục vụ nhu cầu phát triển GVHD: Nguyễn Văn Hòa                     3 Đại học Cơng nghiệp Thực phẩm TPHCM                                  Khoa Cơng nghệ Hóa  học 1.2 Phân loại 1.2.1 Phân loại theo Misec Có nhiều cách để phân loại than hoạt tính. Cách đơn giản nhất theo Misec là phân  loại theo hình dáng bên ngồi của nó. Theo cách này than hoạt tính được phân thành 2   nhóm: Than bột: nhóm này gồm than tẩy màu và than y tế. Vì độ khuếch tán trong dung  dịch nhỏ nên q trình hấp phụ xảy ra trong dung dịch rất chậm. Để tăng cường độ  thiết lập cân bằng hấp phụ than được nghiền thành bột mịn Than hạt: Than hạt chủ yếu được dùng trong hấp phụ khí và hơi, vì vậy còn có tên gọi là  than khí. Đơi khi than hạt cũng được dùng trong mơi trường lỏng, đặc biệt là để lọc  nước Than hạt có thể  là dạng mảnh hoặc dạng trụ. Ngun liệu được xay đến kích  thước nhất định và hoạt hóa. Than hạt dạng trụ  hồn chỉnh được chế  tạo theo quy   trình phức tạp. Ngun liệu được chuẩn bị ở dạng vữa, ép vữa thành sợi và cắt thành   hạt rồi tiếp tục các bước sản xuất khác 1.2.2 Phân loại theo Meclenbua Meclenbua phân loại than hoạt tính theo mục đích sử  dụng và vì vậy than gồm   nhiều loại: Than tẩy màu: đây là nhóm cơ  bản, có  ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành   cơng nghiệp để tẩy màu dung dịch. Ở đây, than hấp phụ chất bẩn có màu. Kích thước   phân tử chất màu thay đổi trong phạm vi rộng từ dạng phân tử thơng thường tới dạng  lớn và tới các tiểu phân có độ phân tán keo. Than tẩy màu dùng ở dạng bột mịn có kích   thước hạt khoảng 80 ÷ 100  m. Than tẩy màu còn gồm than kiềm, than axit và than  trung tính Than y tế: than có khả năng hấp phụ các chất tan phân tán dạng keo trong dịch   dạ dày và ruột. Đây cũng là than tẩy màu, chỉ  khác là có độ  sạch cao. Trong q trình  sản xuất khơng nên dùng chất ẩm chứa nhiều cation độc như thiếc, đồng, thủy ngân, … Than hấp phụ: tùy vào chất lượng và mục đích sử dụng GVHD: Nguyễn Văn Hòa                     4 Đại học Cơng nghiệp Thực phẩm TPHCM                                  Khoa Cơng nghệ Hóa  học Than ngưng tụ: than được dùng để  gơm hơi các chất hữu cơ  trong khơng khí,  chẳng hạn dùng để tách benzen khỏi các khí thiên nhiên nhằm quay vòng dung mơi dễ  bay hơi trở lại quy trình sản xuất. Than có hoạt tính cao, bền cơ  học cao, trở lực lớp   than đối với dòng khí nhỏ, khả  năng lưu trữ  chất hấp phụ  thấp. Thường than được   sản xuất dưới dạng viên định hình hay dạng mảnh đường kính từ 2 ÷ 8 mm, chiều dài   khoảng 1,5 lần đường kính Than xúc tác: cũng là một dạng than khí, có độ  xốp lớn, có thể  dùng làm chất   xúc tác trong tổng hợp nhiều chất vơ cơ cũng như hữu cơ Than khí: than có khả  năng hấp phụ chọn lọc khí và hơi. Có thể  dùng than này  để tách các hợp phần khí bay hơi ra khỏi hỗn hợp của chúng. Than có ứng dụng rộng   rãi trong cơng nghiệp dầu mỏ  để  làm sạch các chất thơm, khơng khí,… để  làm sạch  nước. Than được sản xuất dưới dạng mảnh hay hạt  định hình với kích thước tùy   thuộc vào mục đích sử dụng 1.2.3 Phân loại theo Đu­bi­nin Đu­bi­nin đã dựa vào cấu trúc xốp để phân loại than hoạt tính. Chia than hoạt tính  thành dạng thu hồi và dạng khí là khơng có ý nghĩa về  đặc trưng cấu trúc. Theo ơng   chia than thành 3 dạng dưới đây là hợp lý: Than hoạt tính hấp phụ khí: dùng cho hấp phụ khí, hơi và các chất dễ bay hơi   Dạng than này thuộc chất hấp phụ có cấu trúc xốp nhỏ loại I. Đặc trưng cho cấu trúc   của dạng than này là khi tăng thể  tích hấp phụ  trong lỗ xốp nhỏ làm dễ  dàng cho sự  hấp phụ đẳng nhiệt Than hoạt tính thu hồi: dùng hấp phụ  các dung mơi cơng nghiệp nhằm thu hồi   đưa chúng trở  lại chu trình sản xuất. Dạng than này thuộc chất hấp phụ  có cấu trúc  hỗn tạp. Dung tích hấp phụ lớn nhưng khả năng lưu giữu chất bị hấp phụ thấp, nhất   là trong điều kiện khử hấp phụ bằng hơi q nhiệt Than tẩy màu: than tẩy màu dùng để tẩy màu và lột sạch dung dịch, chất lỏng   Than chủ yếu thuộc chất hấp phụ có cấu trúc loại II. Than chứa tỷ lệ lớn lỗ có kích   thước đủ lớn để hấp phụ các chất có phân tử  màu và các tạp chất khác có mặt trong   pha lỏng. Khi cần hấp phụ các chất có phân tử nhỏ khỏi dung dịch thì dùng tan có trúc  loại I Sự phân loại than hoạt tính giúp chúng ta có định hướng dễ dàng trong sản xuất và  trong việc tìm loại than thích hợp cho mục đích sử  dụng của mình. Than hoạt tính   GVHD: Nguyễn Văn Hòa                     5 Đại học Cơng nghiệp Thực phẩm TPHCM                                  Khoa Cơng nghệ Hóa  học được sản xuất từ các cơ sở khác nhau, tuy có nhãn hiệu và tên thành phần khác nhau,   nhưng có thể có tính chất hấp phụ giống nhau 1.3 Cấu trúc mao quản của than hoạt tính Các mao quản trong than hoạt tính được chia thành 3 loại theo kích thước của   chúng: mao quản micro (mao quản nhỏ): những mao quản có bán kính nhỏ hơn 1 nm;  mao quản meso (mao quản trung): những mao quản có bán kính từ  1 ÷ 25 nm; mao  quản macro (mao lớn): những mao quản có bán kính trên 25 nm Than hoạt tính có mao quản lớn thường được sử  dụng để  vận chuyển chất lỏng  còn việc hấp phụ thường được sử  dụng than hoạt tính có các mao quản vừa và nhỏ.  Các mao quản được hình thành trong q trình sản xuất, khi mà ngun liệu được hoạt  hóa. Các mao quản này khơng được tạo ra bằng phản ứng hóa học Than hoạt tính chế tạo từ than bùn có cả mao quản meso và micro. Trong q trình   sản xuất có thể điều khiển được q trình hình thành mao quản meso – micro và tạo ra  nhiều mao quản meso cho than hoạt tính có nhiều ứng dụng. Than hoạt tính dạng bột  có chứa nhiều mao quản meso. Than hoạt tính loại này có các mao quản meso kích   thước 1 ÷ 4 nm, cùng với các mao quản meso lớn hơn, gần như dạng bột Than hoạt tính chế tạo từ than đá cũng có cả  mao quả  micro và meso và cũng đa   chức năng. Một trong những loại than phổ biến nhất trên thị trường có cỡ hạt khoảng  0,4 ÷ 1,4 nm. Một loại than mới được sử  dụng và ngày càng được dùng nhiều có cỡ  hạt nhỏ hơn, khoảng 0,4 ÷ 0,85 nm Than hoạt tính sản xuất từ  vỏ  dừa chỉ  có cấu trúc mao quản micro, kích thước   dưới 1 nm. Nhưng khả năng hấp phụ than hoạt tính làm từ dừa cao gấp 2 ÷ 3 lần các   loại than hoạt tính khác Than hoạt tính chế  tạo bằng hoạt hóa hóa học có độ  xốp cao hơn nhiều so với   việc hoạt hóa bằng hơi nước, tạo ra được nhiều mao quản micro và meso GVHD: Nguyễn Văn Hòa                     6 Đại học Cơng nghiệp Thực phẩm TPHCM                                  Khoa Cơng nghệ Hóa  học 1.4 Tái sinh than hoạt hóa Nếu loại bỏ  hết các tạp chất trong than hoạt tính đã sử  dụng thì chúng có thể  được tái sinh và sử dụng lại. Sau khi tái sinh, than hoạt tính có thể phục hồi đến 80 %   hiệu quả sử dụng, mà trong thực tế là 100 %  vì ít khi sử dụng than hoạt tính đến hết  giới hạn của nó. Theo lý thuyết, việc này có thể  được thực hiện nhiều lần theo ý  muốn. Đối với các loại than hoạt tính mềm (than hoạt tính từ  than bùn sẽ  giảm chất  lượng khi tái sinh) thì các hạt sẽ trở nên nhỏ hơn sau mỗi lần tái sinh. Còn với các loại  than hoạt tính cứng hơn, như vỏ dừa hay than đá, sẽ vẫn giữ được chất lượng tốt và   có thể tái sinh khoảng vài trăm lần Có 2 cách để tái sinh hoạt tính: bằng nhiệt ( tái sinh nhiệt); bằng hơi nước (tái sinh  bằng hơi nước) 1.4.1 Tái sinh bằng nhiệt Tái sinh bằng nhiệt trong cơng nghiệp được thực hiện theo các bước sau: than   hoạt tính được sấy khơ. Sau đó gia nhiệt để  cacbon hóa các tạp chất chứa trong các   mao quản của than hoạt tính. Than hoạt tính được hoạt hóa ở 700 – 1000 . Ở nhiệt độ  này các tạp chất sẽ  chuyển thành hơi và thốt ra khỏi than hoạt tính. Q trình này  được thực hiện trong mơi trường yếm khí để  đảm bảo rằng than hoạt tính khơng bị  đốt cháy. Bằng cách này, các mao quản sẽ được hình thành một lần nữa và than hoạt  tính được tái sinh Cách này ít khi được sử dụng cho những người chưng cất rượu tại gia.  Ở một số  vùng, tái sinh nhiệt được thực hiện cho các bước sau: bắt đầu bằng việc đổ than hoạt  tính vào sàng và rửa sạch với nước ống từ vòi. Nếu than hoạt tính có cỡ hạt 0,4 ÷ 0,85   nm thì chúng sẽ chui qua qua được các lỗ sàng thơng thường khi rửa. Bạn có thể sàng   với các loại lưới tốt hơn hoặc bỏ  qua hồn tồn bước này. Sau đó đun sơi than hoạt   tính trong nước 10 ÷ 15 phút để hòa tan một vài rượu bậc cao (đã tái sinh được 15 ÷ 20   %). Đun đến khi bay hơi. Đun lại nếu cần thiết Than hoạt tính sau đó được sấy khơ. Sau khi than đã khơ, nó được đặt vào lò sấy  điện. Bật lò ở 140  hoặc 150  và nun than hoạt tính trong khoảng 2 ÷ 3 giờ. Tắt lò và  đợi cho than hoạt tính nguội. Bây giờ nó đã sẵn sàng để tái sử dụng lại Các tạp chất khi bay hơi khỏi than hoạt tính trong q trình đun than hoạt tính có   mùi hơi. Đồng thời, việc tái sinh than hoạt tính trong lò điện rất nguy hiểm vì nó có  GVHD: Nguyễn Văn Hòa                     7 Đại học Cơng nghiệp Thực phẩm TPHCM                                  Khoa Cơng nghệ Hóa  học thể cháy. Than hoạt tính làm từ gỗ và than bùn cháy ở 200   còn than đá ở khoảng 400 .  Than đá vẫn có thể tái sinh trong lò khoảng 300 ÷ 350   nếu muốn 1.4.2 Tái sinh bằng hơi nước Tái sinh bằng hơi nước là phương pháp thường sử  dụng trong cơng nghiệp tinh   chế cồn. Nó được thực hiện theo các bước sau: lọc ngược dòng với nước nóng. Được   thực hiện từ trên xuống. Trong các bộ lọc than hoạt tính ln ln thực hiện từ dưới   lên. Sau đó, hơi nước được cho đi qua than hoạt tính. Nó cũng được thực hiện từ trên  xuống. Hơi nước  ở 120 ÷ 130  và than hoạt tính cũng được làm nóng đến nhiệt động   tương tự. Tất cả các tạp chất và rượu tạp bay hơi khỏi các mao quản. Cuối cùng than  hoạt tính được rửa ngược và sẵn sàng sử dụng lại 1.5 Tính chất vật lý Than hoạt tính được sản xuất và bán trên thị trường quốc tế rất đa dạng. Mỗi loại   than đều có cơng dụng riêng biệt đáp ứng các nhu cầu cơng nghiệp cụ thể Tuy nhiên, xét về mặt vật lý và đặc trưng kỹ thuật thì chúng có những đặc điểm   chung quyết định đến khả năng hấp thụ là: kích thước hạt; diện tích bề mặt riêng; cấu  trúc vật lý; khối lượng riêng 1.5.1 Kích thước hạt Có nhiều phương pháp sản xuất than hoạt tính khác nhau nên các loại than hoạt  tính có nhiều tính chất, hình dạng và kích thước hạt khác nhau. Trước khi đưa vào sử  dụng cần xác định các thơng số như kích thước hạt và diện tích bề mặt riêng của hạt   than,… Vì những thơng số  này là một trong những nhân tố   ảnh hưởng trực tiếp đến  tính chất của than hoạt tính Người ta thường sử  dụng hai phương pháp để  xác định kích thước hạt than là:   phương pháp hiển vi điện tử; phương pháp hấp phụ lên bề mặt Vì kích thước và diện tích bề  mặt các hạt than khác nhau nên trong tính tốn  thường lấy giá trị trung bình Phương pháp xác định trược tiếp bằng kính hiển vi điện tử cho giá trị đường kính  trung bình hạt than với các phương pháp sản xuất khác nhau. Ví dụ,than máng có  đường kính trung bình là 100 ÷ 300 Å; than sản xuất bằng lòng có đường kính hạt  trung bình là 180 ÷ 600 Å; than sản xuất bằng lò khí có đường kính hạt trung bình là  GVHD: Nguyễn Văn Hòa                     8 Đại học Cơng nghiệp Thực phẩm TPHCM                                  Khoa Cơng nghệ Hóa  học 400 ÷ 800 Å. Phương pháp nhiệt phân cho than hoạt tính có đường kính hạt trung bình  lớn nhất là 1400 ÷ 4000 Å.  1.5.2 Diện tích mặt riêng Hai phương pháp thường dùng để  xác định diện tích bề  mặt riêng của than hoạt  tính là: phương pháp tính tốn hình học; phương pháp tính tốn theo lượng chất lỏng   phân tử thấp hồn tồn trơ hóa học với than hoạt tính nhưng được hấp phụ lên bề mặt  của than hoạt tính Theo phương pháp thứ nhất, các kích thước hình học của than hoạt tính được xác  định bằng hính hiển vi điện tử Theo phương pháp thứ hai, diện tích bề mặt riêng được xác định theo lượng chất   lỏng phân tử thấp hồn tồn trơ hóa học với than hoạt tính nhưng hấp phụ lên bề mặt   than hoạt tính. Trong số  chất lỏng phân tử  thấp, thường dùng là nitơ    nhiệt độ  sơi   của nó hay các dung dịch iot, phenol,… Diện tích riêng bề  mặt được tính tốn bằng  phương pháp này gọi là diện tích hấp phụ riêng Sp Giá trị Sp cho mỗi chất lỏng hấp phụ khác nhau thì khác nhau vì chất lỏng phân tử  lượng lớn hơn thì khả  năng hấp phụ  kém hơn. Để  đánh giá mức độ  phẳng nhẵn bề  mặt các cấu trúc than có thể sử dụng tỷ  số giữa diện tích hấp phụ  riêng và diện tích   bề mặt hình học riêng. Tỷ số này càng lớn bề mặt tiếp xúc giữa hai pha càng cao 1.5.3 Cấu trúc vật lý Cấu trúc của hoạt tính được đánh giá bằng mức độ  phát triển của cấu trúc bậc  nhất của nó. Mức độ  phát triển cấu trúc này phụ thuộc vào phương pháp sản xuất và  ngun liệu đầu đưa vào để  sản xuất than. Cấu trúc bậc nhất phát triển mạnh nhất  trong than sản xuất bằng phương pháp lò. Liên kết hóa học C – C đảm bảo cho cấu   trúc có độ bền cao. Số lượng các hạt than sơ khai có cấu trúc dao động từ vài hạt đối   với than có cấu trúc thấp đến 600 hạt đối với than có cấu trúc cao Thời gian bảo quản, các cấu trúc bậc nhất của than hoạt tính tiếp xúc với nhau,  liên kết lại với nhau tạo thành liên kết bậc hai của than hoạt tính. Mức độ  bền vững  của cấu trúc bậc hai phụ thuộc vào độ bền liên kết Vander Waals đến độ bền liên kết  hydro có trong than. Cấu trúc bậc hai càng bền vững khi các hạt than có kích thước  càng nhỏ, mức độ  nhám bề  mặt càng lớn và hàm lượng các nhóm chứa oxy trên bề  mặt than càng cao GVHD: Nguyễn Văn Hòa                     9 Đại học Cơng nghiệp Thực phẩm TPHCM                                  Khoa Cơng nghệ Hóa  học Cấu trúc của than hoạt tính có thể  xác định bằng kính hiển vi điện tử  và có thể  đánh giá gián tiếp qua lượng dầu được than hoạt tính hấp thụ (trị số dầu của than). Trị  số dầu của than hoạt tính là lượng dầu hay lượng chất lỏng khơng bốc hơi (mL), trơ  hóa học với than hoạt tính được hấp phụ lên bề mặt của than hoạt tính tạo thành bột   nhão. Theo lý thuyết, lượng dầu hấp phụ này chính là khoảng khơng gian giữa các hạt   than khi các hạt than này nằm sát với hạt kia. Nếu cấu trúc cảu than càng lớn mức đọ  kết bỏ chặt chẽ của than giảm, lượng dầu cần thiết để trộn với than càng nhiều hơn   Như vậy, trị số dầu là địa lượng tổng hợp để đánh gái giá trị diện tích bề mặt riêng và  mức độ cấu trúc của than hoạt tính 1.5.4 Khối lượng riêng Khối lượng riêng của than hoạt tính là đại lượng phụ thuộc vào phương pháp xác  định nó. Chẳng hạn, nếu như dùng rượu, axeton để xác định khối lượng riêng của than   hoạt tính thì rượu và axeton là các phân tử q lớn, khơng len lỏi vào các khe, kẻ giữa  các hạt và trên bề  mặt than. Như vậy, thể tích do các hạt than chiếm sẽ  lớn và khối   lượng riêng sẽ  nhỏ  hơn khối lượng riêng của than. Khối lượng riêng của than hoạt   tính xác định bằng phương pháp này dao động trong khoảng 1800 ÷ 1900 km/m 3. Khi  xác định khối lượng riêng của than hoạt tính trong heli lỏng, thu được giá trị từ 1900 ÷  2000 kg/m3 Than hoạt tính dạng bột là các hạt nằm sát bên nhau và ở các góc cạnh, các cung là   khơng khí, vì thế  khối lượng riêng của nó nhỏ  hơn nhiều và dao động từ  80 ÷ 300  kg/m3, phụ thuộc vào mức độ  phát triển cấu trúc của than. Than có cấu trúc càng lớn,  khoảng trống giữa các cấu trúc càng nhiều và gái trị khối lượng riêng càng nhỏ 1.6 Tính chất hóa học Phân tích cấu trúc và cấu tạo của than hoạt tính bằng tia Rơnghen cho thấy các   hạt than hoạt tính có cấu trúc mạng phẳng, cấu tạo từ các vòng cacbon, vị trí sắp xếp  các ngun tử  cacbon trong vòng giống vị  trí sắp xếp các ngun tử  cacbon trong   benzen. Các ngun tử cacbon liên kết với nhau bằng liên kết hóa học như sau: Khoảng 3 ÷ 7 mạng cacbon phẳng sắp xếp thành từng lớp, mạng này lên mạng  khác, nhưng khơng chồng khít và chính xác như  nhau mà các ngun tử  cacbon   các  mạng khác nhau nằm lệch nhau tạo thành các tinh thể  sơ  khai của than hoạt tính.  GVHD: Nguyễn Văn Hòa 10   Đại học Cơng nghiệp Thực phẩm TPHCM                                  Khoa Cơng nghệ Hóa  học %. Sự co lại của cellulose tinh thể thay đổi phản chiếu sự giãn nở rộng lớn trước đây       Cũng       giãn   nở       giải   thích       hình   thành     liên   kết  phosphate cồng kềnh, sự  đảo chiều của nó phù hợp với sự  phân hủy của chúng, do   chúng đạt tới giới hạn của độ bền nhiệt ở khoảng 450 . Do các cầu phosphat được coi   là tập trung cao hơn vào xenluloza  thay đổi, nên việc phân hủy của chúng sẽ ảnh hưởng lớn nhất đến cấu trúc này. Liên  quan, phân tích FTIR cho thấy sự giảm cường độ của các dải do các este phosphat trên   450 . Cũng có sự gia tăng đáng kể kích thước cụm thơm trên 450  (ước tính  13C NMR),  biểu thị sự sắp xếp lại cấu trúc đáng kể sẽ u cầu giảm sự liên kết chéo, như được   tìm thấy trong các nghiên cứu về  chất chống cháy. Đỉnh cao trong q trình tiến hóa  hydro   550  là kết quả  của sự  ngưng tụ  thơm. Sự  sụt giảm tương  ứng về độ  xốp  cũng phù hợp với sự xuất hiện của sắp xếp lại cấu trúc chính, nơi mà kích thước và   sắp xếp của các cụm tăng lên dẫn đến cấu trúc dày đặc hơn (và có thể  là dị  hướng). Trong cùng phạm vi nhiệt độ này, việc loại bỏ các nhóm chứa béo và oxy còn   lại phù hợp với sự phát hiện thứ cấp quan sát CH4 và sự biến mất của các dải hấp thụ  hồng ngoại do xeton và este.  Kết luận: Axít photphoric hoạt động như  một chất xúc tác axit để  thúc đẩy sự  phân cắt liên kết và hình thành các liên kết chéo thơng qua các phản  ứng bão hòa và   ngưng   tụ,     kết   hợp   với     loài   hữu     để   hình   thành     cầu   phosphate     polyphosphate kết nối và liên kết chéo các đoạn biopolymer. Việc bổ sung (hoặc chèn)  các nhóm phosphate làm tăng q trình giãn nở b Hoạt hóa hóa học bằng muối kim loại kiềm (K và Na) GVHD: Nguyễn Văn Hòa 23   Đại học Cơng nghiệp Thực phẩm TPHCM                                  Khoa Cơng nghệ Hóa  học Việc sử  dụng axit photphoric để  chuẩn bị  cacbon hoạt tính có nguồn trong một  khu vực khá khác nhau, cụ thể là sự chậm phát cháy. Tương tự như việc sử dụng các   muối kim loại kiềm, chẳng hạn như các hydroxit và cacbonat kali và natri, để chuẩn bị  than hoạt tính, được liên kết với hai ngành cơng nghiệp với các tiêu thụ  chính của  carbon, cụ thể là ngành cơng nghiệp sắt và thép và ngành cơng nghiệp nhơm.  Đầu tiên, có một sự  mở  rộng lớn trong sản xuất sắt trên khắp châu Âu, Mỹ  và  Viễn Đơng. Khi sản xuất sắt dựa trên lò cao, phụ thuộc vào than cốc luyện  như chất  khử  oxit sắt, nên có sự  mở  rộng về  nhu cầu than và than để  chế  tạo than cốc luyện  kim. Mặc dù các đặc trưng cacbon hóa của các loại than này là rất quan trọng, nhưng   cũng nhận ra rằng thành phần hóa học của chất khống (trở thành tro) phải được xem  xét nghiêm túc trong việc phân tích. Câu hỏi cần được giải quyết tại thời điểm đó là  làm thế nào mà kali và natri gây ra sự suy thối than cốc. Để chuyển sang ngành cơng   nghiệp nhơm, một câu hỏi tương tự đã được hỏi, mặc dù bối cảnh của câu hỏi là khác  nhau. Nhơm được sản xuất bằng cách giảm điện phân của các oxit nhơm / florua  ở  nhiệt độ  khoảng 1000 , nhỏ hơn mức tối đa nhiệt độ  của một lò cao (khoảng 1300 )   Chất khử là chất anơt cacbon, là một khối cacbon nung có trọng lượng khoảng 1 tấn,   được đưa vào tế bào điện phân. Theo thời gian, các cực dương này sẽ thất bại và rơi   vào chất điện phân nóng chảy mà từ đó chúng sẽ phải được chiết xuất. Ngun nhân   chính của vấn đề này cuối cùng cũng liên quan đến sự hiện diện của natri (ít hơn với   kali) trong than cốc nung. Câu hỏi được giải quyết tại thời điểm đó là làm thế nào để  natri gây suy thối và làm suy yếu anơt cacbon Hoạt hóa hóa học sử dụng muối kiềm: Sự  đồng hóa cacbon của tiền chất hữu cơ  như  nhựa, than hoặc carbon v ới kali   hydroxit hoặc kali cacbonat dẫn đến độ  xốp tăng cường trong sản phẩm cacbon, một  q trình được gọi là hoạt hóa hóa học. Điều này được thực hiện trên quy mơ cơng   nghiệp với sự  gia nhiệt nhanh chóng của các hỗn hợp này đến khoảng 750  dẫn đến  chất nổ  loại bỏ  kim loại. Kết quả  là, các ngun tử  cacbon Amoco này là dạng kết  bơng, có mật độ cực thấp (> 0,01 gcm­3) với diện tích bề mặt rõ ràng cao tới 3000 m2g­  và đã được hình thành bởi sự phá hủy tồn bộ  cấu trúc trong vật liệu cacbonat. Sau   đó, Marsh và cộng sự (1984) đã nghiên cứu hoạt hóa than cốc xanh và nung bằng hỗn   hợp KOH rắn, tỷ lệ 4: 1, gia nhiệt đến 750  và lưu ý rằng than màu xanh tạo ra ngun   tử cacbon diện tích bề mặt cao nhất. Các cấu trúc bên trong các than màu xanh lá cây  GVHD: Nguyễn Văn Hòa 24   Đại học Cơng nghiệp Thực phẩm TPHCM                                  Khoa Cơng nghệ Hóa  học (HTT  5000 m2g­1). Trong điều kiện nhẹ hơn, so sánh với việc sử dụng kali hydroxit,   khơng có hoạt hóa đáng kể  xảy ra. Một lý do cho điều này có thể  là kích thước lớn   hơn của ion cacbonat ­C0 32­ ngăn cản sự xâm nhập vào vi mơ của chất phản  ứng ban   đầu. Do tính chất ion của dung dịch, hoặc bất cứ   điều gì, các ion kali khơng thể  khuếch tán vào độ xốp mà khơng có các ion cacbonat (hoặc bicacbon) đi kèm. Khi các  cơ chế hoạt hóa u cầu sự hiện diện của cả hai loại kali cũng như oxy thì khơng thể  hoạt hóa đáng kể  mặc dù một số  có thể  xảy ra trên bề  mặt bên ngồi. Mặc dù kali  cacbonat có thể  khuếch tán vào sự  vi mơ của cacbon, sự  hình thành các phức oxy bề  mặt (CO)m từ ion cacbonat khơng phải là một phản ứng có lợi trong các điều kiện này.  Trong dung dịch nước, ion natri nhỏ hơn một chút so với ion kali và do đó khơng có   tác dụng loại trừ  kích thước. Do đó, natri hydroxit sẽ  xuất hiện để  có thể  xâm nhập  vào độ xốp ban đầu của CR cũng như kali hydroxit Kết luận: Các muối kiềm khơng phản  ứng với tiền chất – chúng  phản  ứng với  cacbon do q trình cacbon hóa. Chúng có hiệu quả  như  nhau trong việc làm nóng   carbon bằng muối kim loại kiềm. Hai cơ chế dường như đang hoạt động. Thứ  nhất,   các ngun tử  oxy của hỗn hợp hydroxit hoặc cacbonat của natri hoặc kali t ạo ra khí  CO để  tạo ra COx  để  tạo ra độ  xốp. Khí hóa này có thể  được xúc tác bởi kim loại  kiềm. Hai, sự giảm lượng muối kim loại kiềm, bằng cacbon, tạo ra các ngun tử kim  loại natri hoặc kali xen kẽ vào cấu trúc cacbon để mở rộng mạng. Các đặc tính của độ  xốp phát triển liên quan đến tốc độ gia nhiệt của hệ thống thí nghiệm, làm nóng nhanh  chóng cho một loại bột có độ  xốp cao, tỷ  lệ  muối thành cacbon cũng là một yếu tố  quan trọng 2.3.2.2 Q trình hoạt hóa nhiệt hoặc vật lý Khí hóa than chủ yếu được thực hiện ở 800 – 1000  với cacbon dioxide, hơi nước   hoặc hỗn hợp cả hai. Như đã nói ở trên, oxy thường khơng được sử dụng như một tác  GVHD: Nguyễn Văn Hòa 28   Đại học Cơng nghiệp Thực phẩm TPHCM                                  Khoa Cơng nghệ Hóa  học nhân hoạt hóa vì phản  ứng cacbon­oxy tỏa nhiệt cao và điều này làm cho phản  ứng  khơng thể  kiểm sốt trừ  khi áp suất một phần cực thấp của oxy phân tử  được sử  dụng. Các phản  ứng của cacbon với cacbon dioxide và hơi nước là sức nóng và dễ  kiểm sốt: C + CO2 → 2CO ∆H = +159kJmol­1 C + H2O →  CO + H2 ∆H = +117kJmol­1 Cả  hai phản  ứng đều quan trọng, ngay cả  khi kích hoạt bằng hơi nước, bởi vì ở  nhiệt độ cao được sử dụng để hoạt hóa, phản ứng chuyển dịch khí nước, xúc tác bởi  bề mặt của cacbon, ở trạng thái cân bằng: CO + H2O →  CO2 + H2 ∆H = ­4 1 kJmol­1 Đặc tính nhiệt của các phản ứng khí hóa với cacbon dioxide và hơi nước tạo điều   kiện kiểm sốt chính xác các điều kiện thí nghiệm trong lò, nhưng nó cũng cần thiết   cho việc sử dụng nhiệt trực tiếp để duy trì nhiệt độ phản ứng. Nguồn cung cấp nhiệt   được tạo ra bằng cách đưa lượng khơng khí được kiểm sốt vào lò để  đốt khí thiên  nhiên (khi được thêm vào) và khí sinh ra trong q trình hoạt hóa (CO và H2): CO + O2 → CO2 ∆H = ­285 kJmol­1 H2 + 02 → H2O ∆H = ­238 kJmol­1 Q trình đốt cháy của hai chất ức chế khơng chỉ làm giảm nồng độ của chúng mà   còn làm tăng áp suất riêng của hai tác nhân hoạt hóa Phân tích các phản  ứng liên quan đến việc hoạt hóa nhiệt cho thấy rằng, độc lập  với tác nhân hoạt hóa được sử dụng, có sự đốt cháy cacbon, theo phản ứng sau đây: C + O2 →  CO2 ∆H = ­406 kJmol­1 Trong một số ngành cơng nghiệp than hoạt tính, nguồn cung cấp nhiệt được đảm  bảo bằng cách giới thiệu hỗn hợp khí thải và hơi nước (như tác nhân hoạt hóa), và do   đó có hoạt tính kết hợp bằng khí cacbon dioxide và hơi nước. Trong các ngành cơng  nghiệp khác, nguồn cung cấp nhiệt được đảm bảo bằng cách giới thiệu các loại khí  phát triển trong q trình cacbon hóa thành lò kích hoạt để thay thế cho khí thiên nhiên.  Khi đốt cháy một số cacbon khơng thể  tránh được, điều này làm giảm năng suất đối   với phản ứng được thực hiện trong lò nung nóng gián tiếp a Tỷ lệ phản ứng khí hóa Kiểm sốt khuếch tán tỷ lệ phản ứng của khí hóa GVHD: Nguyễn Văn Hòa 29   Đại học Cơng nghiệp Thực phẩm TPHCM                                  Khoa Cơng nghệ Hóa  học Kiểm sốt q trình kiểm sốt tốc độ  khí hóa, như trong q trình hoạt hóa nhiệt,   có tầm quan trọng quan trọng và nhận thức về vùng phản ứng đang diễn ra là rất quan  trọng. Những cân nhắc này đều áp dụng cho các phản  ứng của cacbon với oxy phân  tử, cacbon dioxide và hơi nước Cần phải nhấn mạnh rằng nếu các điều kiện oxy hóa carbon khơng phải là nghiên  cứu thú vị  (ví dụ    áp suất khoảng 100 Pa trở  xuống) thì giới hạn năng lượng và   chuyển khối lượng có nghĩa là các hiệu  ứng này kiểm sốt hoặc  ảnh hưởng đến tốc  độ phản ứng hóa học và diễn giải động học trở  nên khó khăn. Thật thuận tiện,   giai đoạn này, để  thảo  luận về các impucations của những phát biểu này Khi một phản  ứng khơng đồng nhất diễn ra trong Vùng­I, q trình điều chỉnh tỷ  lệ là giai đoạn chậm của trình tự hóa học của phản ứng. Đó là, có xác suất bằng nhau   GVHD: Nguyễn Văn Hòa 30   Đại học Cơng nghiệp Thực phẩm TPHCM                                  Khoa Cơng nghệ Hóa  học của phản  ứng xảy ra  ở bên ngồi của bề  mặt như có trong độ  rỗng bên trong. Trong  Zone­II, nơi các điều kiện hỗn hợp hoạt động, tất cả  các khí phản  ứng tới bề  mặt   cacbon đã phản  ứng trước khi nó đạt đến trung tâm của cácbon cụ  thể. Vì vậy, một   phần bên ngồi của cacbon đã phản ứng. Trong Zone­III, các điều kiện phản ứng q   khắc nghiệt đến nỗi tất cả  các phản  ứng xảy ra   bề  mặt bên ngồi. Do đó, tỷ  lệ  phản  ứng (khí hóa) được kiểm sốt tỷ  lệ  khuếch tán của các chất phản  ứng lên bề  mặt và tốc độ khuếch tán của các sản phẩm cách xa bề mặt Hình 2.8 và 2.9 minh họa những hiện tượng này. Hình 2.8 cho thấy cấu hình oxy  liên quan đến hình học của cacbon rắn có thể  khơng thay đổi ở  trung tâm của cacbon   (kiểm sốt hóa học tỷ lệ) hoặc có thể giảm xuống 0 ở mặt bên của cacbon khuếch tán,  hoặc kiểm sốt chuyển khối lượng của tỷ  lệ). Hình 2.9 minh họa cách năng lượng  hoạt hóa của phản ứng tương ứng thay đổi khi tốc độ kiểm sốt sự thay đổi giai đoạn  dần dần từ một hóa chất đến một q trình vật lý Các yếu tố ảnh hưởng đến tỷ lệ phản ứng khí hóa Nếu khơng có chi tiết hóa, một số  yếu tố   ảnh hưởng đến tỷ  lệ  khí hóa cacbon  bằng khí oxy hóa (trong khu vực kiểm sốt hóa học) như  sau: nhiệt độ  phản ứng; áp   suất cục bộ  của khí phản  ứng; hydrogen và cacbon monoxide  ức chế  phản  ứng khí  hóa; nhiều hợp chất vơ cơ  trong cacbon hoạt động như  chất xúc tác tích cực cho oxi   hóa. Một số chất xúc tác tiêu cực, ví dụ phốt pho, cũng được biết đến. Ảnh hưởng của   một số  chất xúc tác bị  giảm bởi hơi nước trong pha khí. Hiệu  ứng Synergetic có thể  hoạt động; cơ cấu cacbon đang được nghiên cứu Xúc tác phản ứng khí hóa Khi nghiên cứu năng lượng hoạt hóa, để  sử  dụng ngun tử  cacbon, đó là các   ngun tử cacbon có mức tạp chất của một vài ppm. Graphite như được sử dụng trong  các lò phản  ứng hạt nhân và các graphit điện của ngành cơng nghiệp thép khá tinh  khiết. Các ngun tử than hoạt tính thơng thường, từ gỗ, từ than đá, từ đai ốc và đá trái  cây, tất cả  chứa tới một vài phần trăm chất vơ cơ  bản địa (tạp chất). Những com­ pound vơ cơ  này khơng trơ  trong q trình hoạt hóa nhiệt, nhưng  ảnh hưởng đến sự  phát triển lỗ chân lơng. Có thể có lợi thế để đạt được từ những hiệu ứng này. Tất cả  các phản  ứng oxy hóa cacbon liên quan đến oxy phân tử, cacbon dioxide, hơi nước và  oxit nitơ được xúc tác bởi vật liệu vơ cơ chứa trong carbon. Khơng chỉ là động học hóa  học của các phản  ứng thay đổi bởi q trình xúc tác, nhưng động học địa hình (dị  GVHD: Nguyễn Văn Hòa 31   Đại học Cơng nghiệp Thực phẩm TPHCM                                  Khoa Cơng nghệ Hóa  học hướng phản  ứng) cũng bị  thay đổi. Vật liệu vơ cơ  xúc tác chứa trong các ngun tử  cacbon khơng thể được xác định chính xác. Có tồn tại hàng trăm hợp chất vơ cơ, nếu  có trong cacbon ban đầu, ngun nhân xúc tác ở nhiệt độ phản ứng. Để chính xác hơn,  đó là sản phẩm "phân hủy" (tro) của các hợp chất vơ cơ  được xúc tác. Tác dụng sinh   lực gây ra bởi hỗn hợp của vật liệu xúc tác bị nghi ngờ nhưng khơng được nghiên cứu   một cách có hệ thống Trong số  các vật liệu vơ cơ  đó là các muối, oxit và kim loại của loạt kim loại   kiềm, kim loại đất kiềm và kim loại chuyển tiếp đặc biệt hiệu quả làm chất xúc tác   Hiệu quả của một chất xúc tác phụ thuộc vào kích thước của hạt chất xúc tác và chế  độ phân hủy trong cacbon. Do đó, có thể đánh giá một tun bố trước đó rằng rất khó   để  nghiên cứu phản  ứng khí cacbonic khơng bị  xúc tác theo một cách nào đó. Việc   chuẩn bị ngun tử cacbon phải trong điều kiện nghiêm ngặt như phòng thí nghiệm vơ  trùng hoặc phòng thí nghiệm hóa học vơ tuyến. Hiện nay, nó được chấp nhận rằng   chất xúc tác hoạt động   vị  trí tiếp xúc với cacbon. Khơng có tác dụng cảm  ứng để  sản xuất xúc tác ở một vị trí cách khoảng cách từ cacbon hạt Cacbon dioxide hoặc hơi nước, tiếp cận bề mặt của chất xúc tác, phân tách thành  các hạt di động có chứa oxy ngun tử, chúng di chuyển đến bề  mặt cacbon để  hình   thành các oxit cacbon. Cơ chế này chỉ cung cấp khí cacbon hóa tại điểm tiếp xúc giữa   bề mặt chất xúc tác và cacbon. Về cơ bản, chất xúc tác hoạt động như một chất mang   oxy với oxy phân tử, hoặc cacbon dioxide hoặc hơi nước phân ly ưu tiên trên bề mặt   chất xúc tác, kết quả "ngun tử oxy hóa học" (trên bề mặt chất xúc tác như M (0)) là  di động và di chuyển hoặc khuếch tán với giao diện chất xúc tác cacbon. Tốc độ  tăng   cường phản  ứng khí hóa xúc tác là do tốc độ  hình thành oxy hóa học tăng lên, như  là  một ngun tử oxy, so với tốc độ  hình thành phức tạp từ  pha khí. Hiện tượng này có  liên quan đáng kể trong q trình hoạt hóa nhiệt của các ngun tử cacbon, sử dụng khí  cacbonic hoặc hơi nước. Cũng như ảnh hưởng, đáng kể, tỷ lệ khí hóa, các chất xúc tác  vơ cơ hình thành cacbon cũng thúc đẩy sự hình thành CO2 trong khí sản phẩm Cacbon được sử dụng phải được mơ tả đầy đủ và nếu có thể, nên là “tự chế” b Hoạt hóa bởi CO2 và H2O: Sự ức chế bởi C (0) và C (H) Hoạt hóa nhiệt các ngun tử  cacbon bằng khí hóa bằng cách sử  dụng cacbon  dioxide hoặc hơi nước là phương pháp phổ biến nhất để chuẩn bị than hoạt tính. Các  GVHD: Nguyễn Văn Hòa 32   Đại học Cơng nghiệp Thực phẩm TPHCM                                  Khoa Cơng nghệ Hóa  học phương trình cân bằng hóa học cho những phản  ứng này rất đơn giản. Các cơ  chế  khơng đơn giản như vậy: C + CO2 → 2CO C + H2 →  CO + H2 Những nghiên cứu sớm về  những phản  ứng này sớm chỉ  ra rằng các ngun tử  cacbon hoạt hóa từ  hai phản  ứng này khá khác nhau, cho thấy rằng các ngun tử  cacbon bị  loại bỏ  bởi hai phân tử  khí hóa này khơng phải là các ngun tử  cacbon có  thể so sánh được. Vấn đề trở nên phức tạp hơn khi các nhà động học báo cáo trình tự  phản  ứng đa tầng với khả  năng chậm phát triển của tốc độ  khí hóa bởi các lồi hấp  phụ và phản ứng ngược Những người Bansal (1974) đã tóm tắt những phát hiện sớm về  phản  ứng liên   quan đến hydro, quan sát thấy sự hấp phụ của oxy  ức chế sự hấp phụ của hydro, và   một q trình hydro hóa trước bề mặt cacbon sẽ làm giảm sự hình thành các phức oxy   bề  mặt. Với các bề  mặt cacbon sạch (outgassed tại 1273 K). Các phức hợp cacbon­ hydrogen tương đối ổn định và đòi hỏi nhiệt độ cao (> 1500 K) để loại bỏ (là một loại   khí được phát triển trong q trình graphitization).  Ở  độ  bao phủ  hydro thấp, một  ngun tử  hydro hấp phụ ngăn cản sự hấp phụ  của hai ngun tử  oxy, hiệu  ứng này   giảm khi tăng hydro hóa bề mặt cho đến khi hydro hóa có ít tác dụng hơn đối với sự  hấp thụ  oxy. Tương tự như vậy, sự hấp phụ trước oxy đã hạn chế  nghiêm trọng sự  hấp thụ hydro, ở áp suất hydro thấp GVHD: Nguyễn Văn Hòa 33   Đại học Cơng nghiệp Thực phẩm TPHCM                                  Khoa Cơng nghệ Hóa  học CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG CỦA THAN HOẠT TÍNH Than hoạt tính được sử  dụng trong tinh chế  khí, thức uống khơng chứa caffein,   tinh chế  quặng vàng, chiết kim loại, làm tinh khiết nước, y tế, xử  lý chất thải, lọc   khơng khí trong mặt nạ phòng độc và khẩu trang 3.1 Trong cơng nghiệp Một  ứng dụng cơng nghiệp chính là xử  lý kim loại cuối. Nó được sử  dụng rộng   rãi trong tinh chế  dung dịch mạ điện. Ví dụ, nó là kỹ  thuật tinh chế chính trong việc   loại bỏ  những tạp chất hữu cơ từ dung dịch mạ kền sáng. Nhiều chất hữu cơ  được   thêm vào dung dịch mạ để cải thiện tính bám dính và tăng tính chất như độ sáng, nhẵn,  tính uốn,  Sự  truyền dòng điện trực tiếp và phản  ứng điện hóa của oxi hóa anot và   khử catot, những phụ gia hữu cơ sinh ra những sản phẩm phân hủy khơng mong muốn   trong dung dịch. Sự sinh ra q nhiều của chúng có thể  có hại cho chất lượng mạ và   tính chất vật lý của kim loại. Sự xử lý bằng than hoạt tính loại bỏ những tạp chất như  vậy và trả lại hiệu suất mạ về mức độ mong muốn 3.2 Trong y tế Than hoạt tính được sử  dụng để  xử  lý chất độc và sự  dùng quá liệu qua đường   miệng. Những viên hoặc nang than hoạt tính được sử  dụng   nhiều nước như  một  thuốc khơng cần kê toa bác sĩ để xử lý bệnh tiêu chảy, chứng khó tiêu và đầy hơi Tuy nhiên, nó khơng hiệu quả  cho nhiều sự  ngộ  độc của acid hoặc kiềm mạnh,   xianua, sắt, liti, arsen, methanol, ethanol hay ethylene glycol Ứng dụng gián tiếp (ví dụ cho vào phổi) dẫn đến sặc hệ hơ hấp, có thể  gây chết   người nếu khơng được xử lý y tế ngay lập tức 3.3 Trong hóa phân tích Than hoạt tính, hỗn hợp 50/50 khối lượng diatomit và than hoạt tính đựoc sử dụng  như pha tĩnh trong sắc khí áp suất thấp cho carbohydrate sử dụng dung dịch rượu (5­50  %) như pha động trong đinh chuẩn chuẩn bị và phân tích 3.4 Trong mơi trường Sự  hấp phụ  cacbon có nhiều  ứng dụng trong loại bỏ chất gây ơ nhiễm từ  khơng   khí hay nước như: GVHD: Nguyễn Văn Hòa 34   Đại học Cơng nghiệp Thực phẩm TPHCM                                  Khoa Cơng nghệ Hóa  học Làm sạch dầu tràn Lọc nước ngầm Lọc nước uống Làm sạch khơng khí Giữ tạp chất hữu cơ khơng bay hơi từ màu vẽ, lọc khơ, bay hơi xăng và những  q trình khác Trong Luật nước uống an tồn 1974   Mỹ, EPA đã phát triển một điều luật đề  xuất u cầu những hệ  thống xử  lý nước uống sử  dụng than hoạt tính dạng hạt   Nhưng do giá q cao, điều luật gọi là luật GAC gặp những phản đối mạnh mẽ trong   cả nước từ cơng nghiệp cung cấp nước, bao gồm nhà máy nước lớn nhất ở California,   nên luật đã bị bãi bỏ Than hoạt tính cũng được dùng để đo nồng độ Radon trong khơng khí Trong y tế (Carbo medicinalis – than dược): để tẩy trùng và các độc tố sau khi bị  ngộ độc thức ăn 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,   diệt khuẩn và khử mùi GVHD: Nguyễn Văn Hòa 35   Đại học Cơng nghiệp Thực phẩm TPHCM                                  Khoa Cơng nghệ Hóa  học KẾT LUẬN Qua q trình nghiên cứu về than hoạt tính thấy được than hoạt tính có rất nhiều  đặc tính ưu việt, được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành cơng nghiệp cũng như trong  cuộc sống hằng ngày. Tuy nhiên, hiện nay trên thị trường có rất nhều loại than, để có   thể  sử  dụng hiệu quả  than hoạt tính cũng như  phù hợp với mục đích sử  dụng, cần  phải nghiên cứu và lựa chọn thật kỹ  loại than hoạt tính phù hợp, cho hiệu quả  q  trình cao nhất và giá thành phù hợp nhất Có rất nhiều phương pháp để sản xuất than hoạt tính đi từ các nguồn ngun liệu  khác nhau nhưng chưa có một đột phá về  tính chất nào được tạo ra. Việc tiêp tục   nghiên cứu, tìm tòi để phát triển, nâng cao các tính chất của than hoạt tính hơn nữa là   một yêu cầu được đặt ra hiện nay và trong tương lai GVHD: Nguyễn Văn Hòa 36   TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Anh Harry Marsh, Activated Carbon, Francisco Rodriguez­reinoso_2006 Tiếng Việt Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu điều chế  và ứng dụng than hoạt tính  từ tre để hấp phụ dung mơi hữu cơ Tạp chí hóa học, Số  đặc biệt chào mừng hội nghị  hóa vơ cơ  – phân bón tồn   quốc lần thứ ba, Viện Khoa học và Cơng nghệ Việt Nam 37 ... Ngun tắc của q trình sản xuất than ngun liệu thực vật là dùng nhiệt phân   hủy ngun liệu trong điều kiện khơng có khơng khí. Dưới tác dụng của nhiệt độ  thường tới 170 , vật liệu bị khơ đều; từ  170 ÷ 280 , vật liệu bị phân hủy theo những... chúng: mao quản micro (mao quản nhỏ): những mao quản có bán kính nhỏ hơn 1 nm;  mao quản meso (mao quản trung): những mao quản có bán kính từ  1 ÷ 25 nm; mao  quản macro (mao lớn): những mao quản có bán kính trên 25 nm... Sản xuất than hoạt tính trong cơng nghiệp bắt đầu từ  khoảng những năm 1900,   được sử dụng để làm vật liệu tinh chế đường bằng cách than hóa hỗn hợp các ngun   liệu có nguồn gốc từ thực vật bằng hới nước hoặc CO2

Ngày đăng: 09/01/2020, 18:23

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w