Than hoạt tính hay còn có tên gọi khác là carbon hoạt tính là một dạng than có độ cứng cao, chứa nhiều đường nứt và lỗ rỗng từ nhỏ đến lớn và cho khả năng hấp phụ các chất ô nhiễm, kim loại nặng, hợp chất hữu cơ, mùi, màu,... Tính chất than hoạt tính phụ thuộc vào loại nguyên liệu dùng để sản xuất ra than hoạt tính nhưng hầu hết các loại than hoạt tính đều có các thông số cơ bản khác nhau.
2.6.1 Chỉ số Iodine
Iodine là chỉ số cơ bản của than hoạt tính, đặc trưng cho diện tích bề mặt của các lỗ xốp than hoạt tính và khả năng hấp phụ của than. Chỉ số iodine được tính dựa trên khối lượng iodine có thể hấp phụ trên một đơn vị khối lượng than (mg/g). Chỉ số iodine càng cao thì mức độ hoạt hóa than càng cao. Giá trị chỉ số iodine nằm trong khoảng 500-1200mg/g. Dựa vào giá trị chỉ số iodine có thể tính được diện tích bề mặt riêng của than. Diện tích bề mặt tương đương với carbon là 900 đến 1100 m2/g.
Trang 13 Chỉ số iodine tỷ lệ thuận với độ tinh khiết và chất lượng của than. Chỉ số iodine càng cao thì than hoạt tính càng tốt và hiệu quả xử lý càng cao. Thông thường, phạm vi tiêu chuẩn của chỉ số iodine than hoạt tính là 500-1200 mg/g.
2.6.2 Độ pH
Độ pH của than hoạt tính là thước đo độ axit hoặc độ kiềm của than. Độ pH cũng là một chỉ số đánh giá khả năng hấp phụ ở pha lỏng của than vì nó ảnh hưởng đến điện tích bề mặt. Thông thường, ở độ pH thấp, bề mặt than hoạt tính sẽ tích điện dương, dẫn đến hiệu suất hấp phụ cation thấp do lực đẩy tĩnh điện.
Quá trình hấp phụ rất nhạy cảm và được kiểm soát bởi pH. Vì vậy, than hoạt tính phải được trung hòa trước khi sử dụng làm chất hấp phụ trong bất kỳ chu trình nào. Một số loại than hoạt tính có giá trị pH cao như than hoạt tính gáo dừa có giá trị pH từ 9-11 thường được sử dụng để hấp phụ các hợp chất khí gây mùi.
2.6.3 Độ ẩm
Độ ẩm của than hoạt tính được đo bằng khối lượng giảm đi sau khi than được nung ở nhiệt độ 150 °C và sấy khô đến khối lượng không đổi (thường sau 3 giờ). Độ ẩm của than hoạt tính đóng gói có xu hướng tăng lên trong quá trình bảo quản và vận chuyển. Chỉ số độ ẩm lý tưởng của than hoạt tính nên nằm trong khoảng 3-6%.
2.6.4 Độ tro
Hàm lượng tro của than hoạt tính là thông số biểu thị của phần trơ, vô định hình, vô cơ và không sử dụng được của vật liệu. Nó được đo bằng hàm lượng trọng lượng của oxit khoáng trong than hoạt tính. Quá trình tro hóa khoáng chất được thực hiện bằng cách chuyển đổi các thành phần khoáng chất có trong than hoạt tính thành các oxit tương ứng ở nhiệt độ 800 °C.
Thành phần tro phụ thuộc vào nguyên liệu thô cơ bản dùng để sản xuất than, chủ yếu là silicon và nhôm. Hàm lượng tro càng thấp thì hàm lượng carbon càng cao và chất lượng than càng tốt. Phạm vi chỉ số tro là: 2-3% đối với than hoạt tính gáo dừa, 5% đối với than hoạt tính gốc gỗ và 8-15% đối với than antraxit.
2.6.5 Lỗ rỗng, độ xốp, đường kính lỗ rỗng
Lỗ rỗng là một lỗ nhỏ trên bề mặt than hoạt tính dẫn vào bên trong theo đường xoắn ốc. Ở đây chất lỏng được giữ lại và cho phép đi qua. Độ xốp hay khoảng trống là khoảng trống của than hoạt tính. Nó là một phần thể tích của than hoạt tính, có giá trị từ 0 đến 100% (được tính từ tổng thể tích của than hoạt tính).
Trang 14 Do các phương pháp sản xuất khác nhau nên kích thước lỗ rỗng của than hoạt tính có thể được phân thành nhiều kích cỡ dựa trên đường kính lỗ rỗng hoặc chiều rộng khe hở, có 3 kích thước:
- Micropores (chiều rộng < 2 nm) - Mesopores (chiều rộng: 2-50 nm) - Macropores (chiều rộng > 50 nm)
2.6.6 Diện tích bề mặt
Diện tích bề mặt của than hoạt tính được tính bằng m2/g. Đây là thông số rất quan trọng để đánh giá khả năng hấp phụ của than hoạt tính. Theo nghiên cứu, có tới 95% diện tích bề mặt của than hoạt tính là diện tích micropore, và có tới 5% là lỗ xốp có kích thước mesopore. Các lỗ rỗng lớn có xu hướng có khả năng hấp phụ kém do diện tích bề mặt riêng nhỏ.