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