Than hoạt tính (AC) dùng để chỉ các vật liệu có hàm lượng cacbon cao, có độ xốp và khả năng hấp phụ cao được sản xuất từ gỗ, vỏ dừa, than và nón, v.v. AC là một trong những chất hấp phụ được sử dụng thường xuyên trong các ngành công nghiệp khác nhau để loại bỏ nhiều chất ô nhiễm từ các vật thể nước và không khí.Vì AC được tổng hợp từ các sản phẩm nông nghiệp và chất thải, nó đã được chứng minh là một sự thay thế tuyệt vời cho các nguồn đắt tiền và không thể tái tạo được sử dụng theo truyền thống.Để điều chế AC, hai quy trình cơ bản, cacbon hóa và kích hoạt được sử dụng.Trong quy trình đầu tiên, tiền chất phải chịu nhiệt độ cao, từ 400 đến 850°C, để loại bỏ tất cả các thành phần dễ bay hơi.Nhiệt độ tăng cao sẽ loại bỏ tất cả các thành phần phi cacbon khỏi tiền chất như hydro, oxy và nitơ dưới dạng khí và hắc ín.Quá trình này tạo ra than có hàm lượng cacbon cao nhưng diện tích bề mặt và độ xốp thấp.Tuy nhiên, bước thứ hai liên quan đến việc kích hoạt char được tổng hợp trước đó.Việc tăng cường kích thước lỗ chân lông trong quá trình kích hoạt có thể được phân thành ba loại: mở các lỗ chân lông trước đây không thể tiếp cận được, phát triển lỗ chân lông mới bằng cách kích hoạt có chọn lọc và mở rộng các lỗ chân lông hiện có.
Thông thường, hai phương pháp vật lý và hóa học được sử dụng để kích hoạt nhằm đạt được diện tích bề mặt và độ xốp mong muốn.Kích hoạt vật lý liên quan đến việc kích hoạt than cacbon hóa bằng cách sử dụng các khí oxy hóa như không khí, carbon dioxide và hơi nước ở nhiệt độ cao (từ 650 đến 900°C).Carbon dioxide thường được ưa thích vì tính chất tinh khiết, dễ xử lý và quá trình kích hoạt có thể kiểm soát được ở khoảng 800°C.Độ đồng đều lỗ chân lông cao có thể đạt được khi kích hoạt carbon dioxide so với hơi nước.Tuy nhiên, để kích hoạt vật lý, hơi nước được ưu tiên hơn nhiều so với carbon dioxide vì AC có diện tích bề mặt tương đối cao có thể được tạo ra.Do kích thước phân tử nước nhỏ hơn nên sự khuếch tán của nó trong cấu trúc của than diễn ra một cách hiệu quả.Kích hoạt bằng hơi nước đã được phát hiện là cao hơn khoảng hai đến ba lần so với carbon dioxide với cùng mức độ chuyển đổi.
Tuy nhiên, phương pháp hóa học liên quan đến việc trộn tiền chất với các tác nhân kích hoạt (NaOH, KOH và FeCl3, v.v.).Các chất kích hoạt này hoạt động như chất oxy hóa cũng như chất khử nước.Theo phương pháp này, quá trình cacbon hóa và kích hoạt được thực hiện đồng thời ở nhiệt độ tương đối thấp hơn 300-500°C so với phương pháp vật lý.Kết quả là, nó ảnh hưởng đến quá trình phân hủy nhiệt phân và sau đó dẫn đến sự mở rộng cấu trúc xốp được cải thiện và hiệu suất carbon cao.Lợi ích chính của phương pháp hóa học so với phương pháp vật lý là yêu cầu nhiệt độ thấp, cấu trúc có độ xốp vi mô cao, diện tích bề mặt lớn và thời gian hoàn thành phản ứng được giảm thiểu.
Tính ưu việt của phương pháp kích hoạt hóa học có thể được giải thích dựa trên mô hình do Kim và đồng nghiệp đề xuất [1], theo đó các miền vi mô hình cầu khác nhau chịu trách nhiệm hình thành các vi lỗ được tìm thấy trong AC.Mặt khác, mesopores được phát triển ở các vùng liên vùng.Về mặt thực nghiệm, họ đã tạo thành than hoạt tính từ nhựa gốc phenol bằng cách kích hoạt hóa học (sử dụng KOH) và kích hoạt vật lý (sử dụng hơi nước) (Hình 1).Kết quả cho thấy AC được tổng hợp bằng hoạt hóa KOH có diện tích bề mặt cao là 2878 m2/g so với 2213 m2/g bằng hoạt hóa hơi nước.Ngoài ra, các yếu tố khác như kích thước lỗ, diện tích bề mặt, thể tích lỗ nhỏ và chiều rộng lỗ trung bình đều được cho là tốt hơn trong điều kiện kích hoạt KOH so với kích hoạt bằng hơi nước.
Sự khác biệt giữa AC Được điều chế từ kích hoạt bằng hơi nước (C6S9) và kích hoạt KOH (C6K9), tương ứng, được giải thích dưới dạng mô hình cấu trúc vi mô.
Tùy thuộc vào kích thước hạt và phương pháp điều chế, nó có thể được phân loại thành ba loại: AC cấp nguồn, AC dạng hạt và AC dạng hạt.AC được cấp nguồn được hình thành từ các hạt mịn có kích thước 1 mm với đường kính trung bình là 0,15-0,25 mm.AC dạng hạt có kích thước tương đối lớn hơn và diện tích bề mặt bên ngoài ít hơn.AC dạng hạt được sử dụng cho các ứng dụng pha lỏng và pha khí khác nhau tùy thuộc vào tỷ lệ kích thước của chúng.Loại thứ ba: hạt AC thường được tổng hợp từ hắc ín dầu mỏ có đường kính từ 0,35 đến 0,8 mm.Nó được biết đến với độ bền cơ học cao và hàm lượng bụi thấp.Nó được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng tầng sôi như lọc nước do cấu trúc hình cầu của nó.
Thời gian đăng: 18/06/2022