6. Bố cục luận văn
1.2.6. Các loại vật liệu hấp phụ
Một hệ hấp phụ có dung lượng cao hay thấp trước hết phụ thuộc vào lực tương tác giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ. Ngoài lực tương tác do bản chất của hệ tương tác quyết định có thể dễ dàng nhận thấy một chất hấp phụ có diện tích bề mặt lớn sẽ có khả năng hấp phụ cao hơn so với chất hấp phụ cùng bản chất nhưng có diện tích bề mặt thấp hơn. Diện tích bề mặt của chất hấp phụ tăng theo độ phân tán, độ phân tán càng lớn thì diện tích bề mặt tính theo đơn vị khối lượng (diện tích riêng) càng cao.
Với các biện pháp cơ học (đập, nghiền) chỉ có thể tạo được một mức độ phân tán hay diện tích bề mặt hạn chế, thường ít vượt quá 1 m2/g. Muốn có độ phân tán cao phải dựa vào các biện pháp hóa, lý. Các chất rắn xốp là hệ phân tán cao, thậm chí đạt tới mức phân tán của phân tử nên có diện tích lớn, có thể tới 1000 m2/g. Một trong những nhiệm vụ quan trọng của việc chế tạo chất hấp phụ là kiểm soát được độ xốp và phân bố độ xốp theo kích thước của chất hấp phụ.
Nguyên tắc chế tạo chất hấp phụ xốp đều dựa trên các phương pháp - Phương pháp kết tụ là tạo ra một cấu trúc xốp từ vật liệu có kích thước nhỏ, khác với tạo viên bằng phương pháp cơ học. Vật liệu để tạo cấu trúc xốp trong trường hợp này có kích thước rất nhỏ, ví dụ ở trạng thái keo phân tán trong một chất lỏng. Bằng các tác nhân vật lý, hóa học làm cho chúng co cụm, liên kết với nhau. Khi sấy khô khoảng cách giữa chúng giảm đi điều đó giúp tăng độ bền liên kết giữa các hạt. Diện tích bề mặt của vật liệu chính là tổng diện tích của các hạt nhỏ.
- Phương pháp ăn mòn (leaching) là phương pháp đi từ một vật liệu đặc, dùng các tác nhân hóa học cho phản ứng với khối chất đó tạo ra sản phẩm có tính tan tốt, sản phẩm tạo thành mang một phần nguyên liệu ra ngoài tạo độ xốp.
- Kết tinh thủy nhiệt (hydrothermal crystalization) là từ một khối phản ứng vô định hình ban đầu, dùng nhiệt để ủ và các tinh thể hình thành trong chất lỏng. Cấu trúc vật liệu tinh thể có độ xốp và diện tích bề mặt do bản chất của nó quyết định.
- Phân hủy nhiệt cũng tương tự như phương pháp ăn mòn, tác nhân chính là dùng nhiệt. Nó được phân ra hai trường hợp là có hay không có dùng thêm tác nhân phân hủy. Sản phẩm của quá trình là các chất bay hơi. Nếu trong nguyên liệu có sinh ra các chất bay hơi thì không cần bổ sung tác nhân phân hủy.
Trên thực tế có rất nhiều loại chất hấp phụ. Do vậy, vấn đề đặt ra là phải biết lựa chọn vật liệu hấp phụ phù hợp với đặc tính của chất cần hấp phụ và yêu cầu xử lý. Ví dụ để hấp phụ các chất hữu cơ trong dung dịch nước, đầu tiên phải dùng các vật liệu xốp. Các vật liệu có tính phân cực ưa nước: đất sét, silicagen, hidroxit của kim loại thực tế lại không dùng để hấp phụ các chất bẩn trong nước. Tuy nhiên, nếu trong dung dịch nước, các phân tử hoặc ion tạo ra những tập hợp lớn thì các chất hoạt tính bề mặt (chất giặt tẩy, chất tạo nhũ), thuốc nhuộm trực tiếp và các hợp chất khác có tính chất của chất điện li keo không những sẽ bị hấp phụ rất mạnh từ các dung dịch keo vào các chất hấp phụ kỵ nước (như than hoạt tính, nhựa tổng hợp) mà còn cả vào các vật liệu xốp ưa nước, đặ biệt là oxit nhôm và sắt. Do đó nên dùng các hidroxit này để hấp phụ các chất keo. Một số chất hấp phụ điển hình được sử dụng - Than hoạt tính - Silicagen - Nhôm oxit - Zeolit - Chất hấp phụ polyme
Ngoài ra còn có một số chất hấp phụ có nguồn gốc tự thiên nhiên như: rễ cây lục bình, xơ dừa, vỏ trấu,...