SẢN XUẤT THAN HOẠT TÍNH TỪ TRO TRẤU

SẢN XUẤT THAN HOẠT TÍNH TỪ TRO TRẤU

Sản xuất than hoạt tính từ tro trấu

so-do-san-xuat-than-hoat-tinh-tu-tro-trau

Sơ lược về than hoạt tính từ tro trấu

Than hoạt tính từ tro trấu là một loại vật liệu. Thành phần chủ yếu là nguyên tố carbon ở dạng vô định hình, một phần nhỏ ở dạng tinh thể graphit. Ngoài cacbon, trong Than hoạt tính từ tro trấu còn có tro (xỉ) mà chủ yếu là các oxit kim loại kiềm và  silic.

Than hoạt tính từ tro trấu có bề mặt riêng lớn dao động từ vài trăm đến hàng nghìn mét vuông trên gram (diện tích sân bóng đá khoảng 4000 m2). Nhờ có hoạt tính cao than hoạt tính từ vỏ trấu được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của cuộc sống:

  • Trong y học: Than hoạt tính từ tro trấu có thể được dùng để cứu chữa những bệnh nhân bị ngộ độc thức ăn.
  • Trong công nghiệp hóa học: Than hoạt tính từ tro trấu được dùng làm chất xúc tác hoặc kết hợp với một lượng nhỏ chất xúc tác khác (khoảng vài % khối lượng) tạo ra những vật liệu vừa có khả năng hấp thụ vừa có tính oxy hóa.
  • Trong công nghiệp mỹ phẩm: Than hoạt tính từ tro trấu được dùng trong việc sản xuất mặt nạ, kem dưỡng trắng da,..
  • Trong kỹ thuật: Than hoạt tính từ tro trấu được dùng để lọc những khí độc hại và được ứng dụng trong việc chế tạo mặt nạ phòng độc, khẩu trang y tế hay đầu lọc thuốc lá,..
  • Trong xử lý nước thải: Than hoạt tính từ tro trấu cũng được dùng phổ biến trong công nghệ xử lý nước như: loại tạp chất, khử trùng, khử độc, khử mùi,..
  • Ứng dụng khác: Than hoạt tính từ tro trấu còn được dùng trong các loại mỹ phẩm, xà phòng đen, …

 

Sản xuất than hoạt tính từ vỏ trấu

Với sản lượng lúa gạo thế giới đang có xu hướng tăng trong thời gian gần đây kéo theo đó là một lượng lớn vỏ trấu đang được tạo ra. Đây được xem là một nguồn nguyên liệu dồi dào không bao giờ cạn kiệt. Kết quả phân tích thành phần vỏ trấu cho thấy rằng: vỏ trấu chứa từ 13-15% SiO2 và 18-20% C cố định còn lại là ẩm và các chất bốc hữu cơ khác. Điều đó có nghĩa từ vỏ trấu chúng ta hoàn toàn có thể sản xuất được thạn hoạt tính. Vấn đề đặt ra là phải nghiên cứu tìm ra công nghệ sản xuất đem lại hiệu quả cao nhất với chi phí thấp nhất.

Công nghệ sản xuất than hoạt tính từ tro trấu

so-do-san-xuat-than-hoat-tinh-tu-tro-trau
Hình thành cấu trúc than hoạt tính từ tro trấu

Về cơ bản công nghệ sản xuất Than hoạt tính từ tro trấu đều đi theo một cơ chế chung. Đó là: nguyên liệu đầu vào sẽ được xử lý nhiệt, nhằm loại bỏ hết nước và những chất hữu cơ dễ bay hơi.

Ở giai đoạn này, than đã có độ hoạt tính nhất định do nước và các chất hữu cơ dễ hóa hơi thoát ra để lại những khoảng trống trong cấu trúc của than.

Ở giai đoạn tiếp theo, than được xử lý nhiệt ở nhiệt độ cao hơn trong môi trường hơi nước, CO2 (hoạt hóa vật lý) hoặc sử dụng các muối kim loại khác nhau như K2CO3, Na2CO3, H3PO4, .. (hoạt hóa hóa học) nhằm nâng cao hoạt tính cho than. Ở giai đoạn này những tác nhân hoạt hóa sẽ phản ứng với nguyên tử carbon theo những phản ứng như sau:

  • C+CO2 – 2CO
  • M2CO3 –  M2O + CO2 ( M là kim loại Na hoặc K,..)

Mỗi một nguyên tử C mất đi để lại một lỗ trống trong cấu trúc của than và  góp phần nâng cao hoạt tính của than. Ngoài ra, hoạt tính của than cũng phụ thuộc vào lượng tạp chất, cấu trúc của nguyên liệu đầu vào, …

Công nghệ sản xuất than hoạt tính từ tro trấu

Việc sản xuất than hoạt tính từ tro trấu gặp phải một vấn đề đó là trong vỏ trấu chứa một lượng lớn Silic đioxit (SiO2) từ 12÷25% tùy thuộc vào trấu của từng vùng.  Silic đioxit là một tạp chất cần loại bỏ trong việc sản xuất than hoạt tính có độ sạch cao. Vì vậy cần phải tách được lượng  Silic đioxit này ra khỏi than trước khi thực hiện quá trình hoạt hóa.

Để tách được  Silic đioxit với hiệu quả cao thì vỏ trấu cần phải được than hóa để phá vỡ những liên kết này cũng như loại bỏ hết các chất hữu cơ dễ phân hủy.

Than sau khi đã được xử lý nhiệt được đem đi tách Silic đioxit bằng phương pháp vật lý hoặc phương pháp hóa học. Thực nghiệm cho thấy rằng phương pháp hóa học đem lại hiệu quả cao hơn phương pháp vật lý. Than sau khi tách SiO2 có bề mặt riêng dao động khoảng 500m2/g hàm lượng C ≥ 80%.

Than đã tách SiO2 được đem đi hoạt hóa bằng các phương pháp khác nhau. Phương pháp hoạt hóa bằng hơi nước cho phép tạo ra được than hoạt tính có bề mặt riêng trên 1000 m2/g và dễ thực hiện, song hiệu suất thu hồi than nhỏ (dưới 60%), không kinh tế. Trong khi đó, xử lý than bằng các muối carbonat kali hoặc natri cho phép thu được than hoạt tính có bề mặt riêng trên 800 m2/g.

Than hoạt tính được cung cấp dưới 3 dạng: dạng hạt nguyên khai, dạng bột, dạng bột có cấu trúc xốp nano (NAC) số liệu kỹ thuật cơ bản được thể hiện ở hình dưới.

so-do-san-xuat-than-hoat-tinh-tu-tro-trau

Share this post

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *