01 Tính chất của than hoạt tính
Than hoạt tính là một loại carbon đã được xử lý đặc biệt. Bề mặt của nó có vô số lỗ chân lông nhỏ và đường kính của lỗ chân lông thường nằm trong khoảng từ 2 đến 50nm. Do đó, than hoạt tính có diện tích bề mặt lớn. Diện tích bề mặt của 1 gam than hoạt tính có thể đạt tới 500m2, và một số than hoạt tính thậm chí có thể đạt tới 1500m2. Hiện nay, hầu hết các ứng dụng của than hoạt tính đều dựa trên tính năng này. Cách hấp phụ chính của than hoạt tính là hấp phụ vật lý, các hạt than hoạt tính càng nhỏ thì tốc độ khuếch tán của các lỗ chân lông càng nhanh và khả năng hấp phụ của than hoạt tính càng mạnh.
Than hoạt tính có bề ngoài màu đen sẫm, hiệu suất hấp phụ tốt, tính chất hóa học ổn định, chịu được axit mạnh và kiềm mạnh, chịu được ngâm nước và nhiệt độ cao, tỷ trọng thấp hơn nước. Nó là một chất hấp phụ kỵ nước xốp.
02 Cơ chế hoạt động của than hoạt tính
Lý do chính khiến than hoạt tính hấp phụ là do trường lực nguyên tử trên bề mặt chất rắn không bão hòa và có năng lượng bề mặt nên nó có thể hấp phụ một số phân tử để giảm năng lượng bề mặt. Sau khi chất rắn hấp phụ các phân tử chất tan từ dung dịch, nồng độ của dung dịch sẽ giảm và các phân tử bị hấp phụ sẽ tập trung trên bề mặt chất rắn.
Đặc tính hấp phụ của than hoạt tính không chỉ liên quan đến cấu trúc và sự phân bố lỗ xốp mà còn liên quan đến tính chất hóa học bề mặt của than hoạt tính. Bản thân than hoạt tính là không phân cực, hàm lượng và điện tích của nó thay đổi theo thành phần nguyên liệu thô và điều kiện kích hoạt. Than hoạt tính ở nhiệt độ thấp (<500°C) có thể tạo ra các oxit axit bề mặt và giải phóng H+ sau quá trình thủy phân. Do tính phân cực yếu trên bề mặt than hoạt tính, các chất tan phân cực khác cạnh tranh vị trí hoạt động trên bề mặt than hoạt tính, dẫn đến khả năng hấp phụ của các chất tan không phân cực giảm, đồng thời xảy ra phản ứng trao đổi hấp phụ hoặc tạo phức của một số các ion kim loại trong nước cải thiện tác dụng hấp phụ của than hoạt tính đối với các ion kim loại. .
Tóm lại, trong quá trình hấp phụ, chính cấu trúc vi xốp mới thực sự quyết định khả năng hấp phụ. Toàn bộ bề mặt cụ thể gần như bao gồm các micropores. Các lỗ thô và lỗ chuyển tiếp tương ứng đóng vai trò là các kênh hấp phụ thô và mịn, và sự tồn tại và phân bố của chúng ảnh hưởng đến tốc độ hấp phụ và giải hấp phụ ở một mức độ đáng kể. Ngoài ra, tính chất hấp phụ của than hoạt tính còn bị ảnh hưởng bởi tính chất hóa học của bề mặt than hoạt tính.
03 Vai trò của than hoạt tính trong xử lý nước
1. Giảm COD
Than hoạt tính có tác dụng hấp phụ tốt để loại bỏ các chất hữu cơ khó phân hủy sinh học và loại bỏ trong nước thải như hydrocacbon thơm, chứa clo/phenol độc hại, v.v.
COD là một chỉ số quan trọng trong việc xả nước thải. Sử dụng than hoạt tính hấp phụ để loại bỏ các chất hữu cơ còn sót lại trong nước thải đã trở thành một trong những công nghệ xử lý hiệu quả và được ứng dụng rộng rãi trong các quy trình xử lý nước thải đô thị và nước thải công nghiệp.
2. Giảm sắc độ
Chẳng hạn như nước thải in và nhuộm, nước thải luyện cốc, nước thải nhà máy dược phẩm, v.v., thường có vấn đề về độ màu cao. Khó loại bỏ chất màu trong quá trình xử lý sơ cấp và thứ cấp đối với nước thải thông thường,
Với cấu trúc giàu lỗ xốp, than hoạt tính có ưu điểm lớn trong việc loại bỏ màu, đồng thời có tác dụng hấp phụ đáng kể các chất màu trong nước thải.
3. Lọc nước (Thượng Thủy)
Nước máy đô thị được xử lý bằng than hoạt tính, có thể loại bỏ hiệu quả các tạp chất hữu cơ, các sản phẩm phụ khử trùng THM và PFAS. Nó cũng có tác dụng hấp phụ tốt đối với clo dư trong nước máy.
Than hoạt tính khi được xử lý sẽ không mang thêm tạp chất mà còn giữ lại một lượng nguyên tố vi lượng nhất định. Nó là một phương tiện hữu hiệu để xử lý nguồn nước.
Than hoạt tính cũng thường được sử dụng trong lọc nước công nghiệp. Khi độ tinh khiết của nước xử lý cao, than hoạt tính thường được sử dụng kết hợp với màng thấm và màng vi xốp để chuẩn bị nước tinh khiết.
4. Khác
Than hoạt tính có thể có tác dụng hấp phụ hóa học nhất định đối với kim loại nặng và sự có mặt của các nhóm chức chứa oxy cũng có thể làm thay đổi tính chất hóa học của một số kim loại nặng. Ví dụ, khi than hoạt tính xử lý nước thải mạ điện có chứa crom, nó có thể được khử thành các ion crom hóa trị ba ít độc hại hơn. Than hoạt tính cũng có tác dụng hấp phụ nhất định đối với nồng độ thủy ngân thấp trong nước thải.
Comments