IV Ứng dụng than hoạt tính trong tinh chế cồn
3. Phương pháp lọc
3.3. Bể lọc than hoạt tính dạng hạt
Than hoạt tính sử dụng yêu cầu có cả mao quản micro và meso.
Cột có thể được điền đầy bởi nhiều loại than hoạt tính, được trộn lẫn với nhau hoặc để thành các lớp riêng biệt. Thông thường chỉ sử dụng một loại than hoạt tính duy nhất trong quá trình hấp phụ. Than hoạt tính dạng hạt thường được sử dụng nhiều nhất. Trong bể lọc sử dụng than hoạt tính có hai yếu tố ảnh hưởng mạnh mẽ đến quá trình hấp phụ là:
- Với các hạt than hoạt tính có kích thước nhỏ thì tốc độ dòng sẽ tốt hơn (tốc độ dòng đi qua/lan rộng qua than hoạt tính), khả năng tiếp xúc tốt với cả bên trong và bên ngoài lớp than. Với các hạt hoặc viên có kích thước từ 1-3 mm hoặc lớn hơn thì hầu như không tiếp xúc, các tạp chất không thể chui vào mao quản meso hoặc micro, than hoạt tính không làm việc.
Điều chúng ta muốn là các hạt nhỏ là có thể tạo ra. Nhưng nếu các hạt than quá nhỏ sẽ có thể dẫn đến việc tắc các mạch than hoạt tính trong bể và không thể lọc được nữa. Than hoạt tính mềm từ than bùn hoặc gỗ thường có cỡ hạt khoảng 0.25 – 1 mm. Các dạng than hoạt tính cứng hơn từ than đá hay vỏ dừa thường có kích thước xung quanh khoảng 0.4 – 0.85 mm. Đây là những kích thước rất tốt, phù hợp với việc lọc, tạo cho cồn có bề mặt tiếp xúc lớn với than hoạt tính.
Chất lượng của than hoạt tính hiện nay rất đa dạng với các kích thước hạt lớn hơn thường được sử dụng, thường là 0.4 – 1.4 mm, để đảm bảo cho quá trình lọc diễn ra nhanh hơn. Như vậy quá trình lọc vẫn diễn ra, tuy không đạt hiệu quả hoàn toàn nhưng vẫn tốt.
- Vấn đề thứ hai ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ là tốc độ của quá trình lọc. Đơn vị là thể tích trên giờ (HSV) ví dụ như lượng cồn đã được làm sạch trên một giờ
trên một đơn vị thể tích ống. Thể tích là đạt lượng dễ xác định nhất bằng quá trình lọc qua ống với nước.
Thể tích bể trên giờ (HSV) thường là 0.25 (rất, rất chậm) khi làm sạch cồn, còn đối với nước là khoảng 2-3 HSV. Một cột có thể tích 1.7 lít thì thể tích lọc lớn nhất có thể được là 4 l/h nếu cột rộng khoảng 40 mm và kích thước hạt than là 0.4 – 1.4 mm. Nếu tốc độ lọc cao hơn, thỉnh thoảng không thể điều khiển chính xác quá trình này. Có ba cách để làm tăng tốc độ của quá trình lọc:
1. Cột rộng hơn 2. Cột dài hơn
3. Hạt than hoạt tính nhỏ hơn
Không khả thi khi muốn thu hẹp đường kính cột hấp phụ xuống dưới 38 mm vì như thế sẽ tạo ra hiện tượng “thành thiết bị” trong bể lọc, đó là các tạp chất sẽ thoát ra khỏi bể lọc dọc theo thành bể. Nếu chúng ta tăng chiều rộng của bể lọc, thể tích cồn được lọc trên một đơn vị thời gian sẽ tăng mà không có sự tăng tốc độ dòng chảy. Trong công nghiệp cồn, các bể lọc thường có kích thước lớn hơn 1m chiều rộng và cồn được tháo ra khỏi bể ở phía dưới với tốc độ 0.25 HSV.