Quy trình xử lý than hoạt tính thường bao gồm quá trình cacbon hóa tiếp theo là quá trình hoạt hóa vật liệu cacbon có nguồn gốc thực vật. Cacbon hóa là quá trình xử lý nhiệt ở nhiệt độ 400-800°C, chuyển đổi nguyên liệu thô thành cacbon bằng cách giảm thiểu hàm lượng chất dễ bay hơi và tăng hàm lượng cacbon trong vật liệu. Điều này làm tăng độ bền của vật liệu và tạo ra cấu trúc xốp ban đầu, điều này là cần thiết nếu cacbon được hoạt hóa. Việc điều chỉnh các điều kiện cacbon hóa có thể ảnh hưởng đáng kể đến sản phẩm cuối cùng. Nhiệt độ cacbon hóa tăng làm tăng khả năng phản ứng, nhưng đồng thời làm giảm thể tích lỗ rỗng hiện có. Thể tích lỗ rỗng giảm này là do sự ngưng tụ của vật liệu tăng lên ở nhiệt độ cacbon hóa cao hơn, tạo ra sự gia tăng độ bền cơ học. Do đó, điều quan trọng là phải chọn nhiệt độ quy trình phù hợp dựa trên sản phẩm cacbon hóa mong muốn.
Các oxit này khuếch tán ra khỏi cacbon dẫn đến quá trình khí hóa một phần, mở các lỗ rỗng đã đóng trước đó và phát triển thêm cấu trúc xốp bên trong cacbon. Trong quá trình hoạt hóa hóa học, cacbon phản ứng ở nhiệt độ cao với tác nhân khử nước loại bỏ phần lớn hydro và oxy khỏi cấu trúc cacbon. Hoạt hóa hóa học thường kết hợp bước cacbon hóa và hoạt hóa, nhưng hai bước này vẫn có thể xảy ra riêng biệt tùy thuộc vào quy trình. Diện tích bề mặt cao vượt quá 3.000 m2/g đã được tìm thấy khi sử dụng KOH làm tác nhân hoạt hóa hóa học.
Than hoạt tính từ nhiều nguyên liệu thô khác nhau.
Ngoài việc là chất hấp phụ được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau, than hoạt tính có thể được sản xuất từ nhiều loại nguyên liệu thô khác nhau, khiến nó trở thành một sản phẩm cực kỳ linh hoạt có thể được sản xuất ở nhiều khu vực khác nhau tùy thuộc vào nguyên liệu thô có sẵn. Một số vật liệu này bao gồm vỏ cây, hạt trái cây, vật liệu gỗ, nhựa đường, cacbua kim loại, muội than, cặn thải phế liệu từ nước thải và phế liệu polyme. Các loại than khác nhau, vốn đã tồn tại ở dạng cacbon 5 với cấu trúc lỗ rỗng phát triển, có thể được xử lý thêm để tạo ra than hoạt tính. Mặc dù than hoạt tính có thể được sản xuất từ hầu hết mọi nguyên liệu thô, nhưng sản xuất than hoạt tính từ vật liệu thải là hiệu quả nhất về mặt chi phí và thân thiện với môi trường. Than hoạt tính được sản xuất từ vỏ dừa đã được chứng minh là có khối lượng lỗ rỗng lớn, khiến chúng trở thành nguyên liệu thô được sử dụng phổ biến nhất cho các ứng dụng cần khả năng hấp phụ cao. Mùn cưa và các vật liệu phế liệu gỗ khác cũng chứa các cấu trúc lỗ rỗng phát triển mạnh, rất tốt cho quá trình hấp phụ từ pha khí. Sản xuất than hoạt tính từ hạt ô liu, mận, mơ và đào tạo ra chất hấp phụ đồng nhất cao với độ cứng đáng kể, khả năng chống mài mòn và thể tích lỗ rỗng lớn. Phế liệu PVC có thể được hoạt hóa nếu HCl được loại bỏ trước và tạo ra than hoạt tính là chất hấp phụ tốt cho xanh metylen. Than hoạt tính thậm chí đã được sản xuất từ phế liệu lốp xe. Để phân biệt giữa nhiều loại tiền chất có thể có, cần phải đánh giá các tính chất vật lý thu được sau khi hoạt hóa. Khi lựa chọn tiền chất, các tính chất sau đây rất quan trọng: diện tích bề mặt riêng của lỗ rỗng, thể tích lỗ rỗng và phân bố thể tích lỗ rỗng, thành phần và kích thước của hạt, và cấu trúc/đặc tính hóa học của bề mặt carbon.
Việc lựa chọn đúng tiền chất cho đúng ứng dụng là rất quan trọng vì sự thay đổi của vật liệu tiền chất cho phép kiểm soát cấu trúc lỗ rỗng của cacbon. Các tiền chất khác nhau chứa nhiều lượng lỗ rỗng lớn khác nhau (> 50 nm) quyết định khả năng phản ứng của chúng. Các lỗ rỗng lớn này không hiệu quả đối với quá trình hấp phụ, nhưng sự hiện diện của chúng cho phép tạo ra nhiều kênh hơn để tạo ra các lỗ rỗng nhỏ trong quá trình hoạt hóa. Ngoài ra, các lỗ rỗng lớn cung cấp nhiều đường dẫn hơn cho các phân tử chất hấp phụ tiếp cận các lỗ rỗng nhỏ trong quá trình hấp phụ.
Thời gian đăng: 01-04-2022