Cấu tạo than hoạt tính lọc nước và nguyên tắc hoạt động

Than hoạt tính: thế hệ tiếp theo

Than hoạt tính được sử dụng trên quy mô lớn trong lọc khí và nước, khai thác kim loại, y học và nhiều ứng dụng khác. Nó được điều chế từ nhiều loại tiền chất có chứa carbon, bao gồm than đá, than bùn và vỏ dừa được cacbon hóa và sau đó kích hoạt, bằng cách oxy hóa bằng CO2 hoặc hơi nước, hoặc bằng cách xử lý bằng axit, bazơ hoặc hóa chất khác.

Than hoạt tính là một vật liệu thương mại nổi tiếng được sử dụng hiệu quả như một chất hấp phụ để loại bỏ nhiều loại chất ô nhiễm hữu cơ và vô cơ hòa tan trong nước hoặc từ khí thải. Ngoài xử lý nước thải, than hoạt tính được sử dụng rộng rãi như một chất hấp phụ trong quá trình lọc nước uống vì khả năng loại bỏ các chất gây ô nhiễm như clo, chloramines, các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC) và các sản phẩm phụ khử trùng. Than hoạt tính rất phù hợp với nhiệm vụ này vì diện tích bề mặt đặc biệt cao từ 800 đến 1.500 m2/g, cấu trúc vi mô bên trong được phát triển tốt cũng như sự hiện diện của phổ rộng các nhóm chức năng bề mặt.

Bài viết được xem nhiều nhất: than hoạt tính lọc nước

Là một vật liệu mang chất trơ xốp, nó có khả năng phân phối các hóa chất, hạt hoặc các loại tích điện trên bề mặt bên trong kỵ nước lớn của nó, do đó làm cho chúng có thể tiếp cận được với các chất ô nhiễm khác nhau có trong nước. Nguyên lý hấp phụ của các loại ô nhiễm trên bề mặt than hoạt tính được biết đến là có liên kết với các lực van der Waals kết hợp với các lực phân tán London.

Đã có một nhu cầu thiết yếu để tăng cường khả năng hấp phụ của than hoạt tính do:

Sự gia tăng các chất gây ô nhiễm như VOC gây ra bởi mức độ ô nhiễm công nghiệp/nông nghiệp cao hơn;

Mặc dù hiệu quả của than hoạt tính để làm chất hấp phụ cho nhiều loại chất gây ô nhiễm đã được ghi nhận rõ ràng, nghiên cứu tiên tiến về sửa đổi than hoạt tính đang trở nên nổi bật do nhu cầu tăng cường khả năng than hoạt tính để loại bỏ một số chất gây ô nhiễm khỏi nước uống. Điều cần thiết là phải hiểu các yếu tố khác nhau ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ của than hoạt tính để các thuộc tính vật lý và hóa học cụ thể của chúng có thể được điều chỉnh để tăng ái lực của chúng đối với các loại kim loại, vô cơ hoặc hữu cơ có trong nước. Những yếu tố này không chỉ bao gồm diện tích bề mặt cụ thể và phân bố kích thước lỗ mao quản, mà còn cả hóa học bề mặt của nó.

Công nghệ biến đổi bề mặt

Hóa học bề mặt của than hoạt tính về cơ bản được xác định bởi tính chất axit và cơ bản của bề mặt của chúng, và có thể được thay đổi bằng cách xử lý hoặc tẩm chúng bằng các tác nhân oxy hóa trong pha khí hoặc trong dung dịch nước. Các loại than hoạt tính có chứa một số loại chất vô cơ như bạc và các cation như Al, Mn, Zn, Fe, Li và Ca, đã được chuẩn bị cho ứng dụng cụ thể trong kiểm soát ô nhiễm không khí và nước. Các phương pháp xử lý này dẫn đến việc nạp một lượng nhất định các điện tích anion (ví dụ: O2-) hoặc các điện tích cation (ví dụ, N + và NH2 +) lên bề mặt than hoạt tính, làm cho vật liệu carbon hiệu quả hơn, ưa nước và axit hoặc cơ bản, tùy thuộc vào bản chất của điện tích. Ví dụ, mật độ điện tích bề mặt có tính axit cao hơn dẫn đến khả năng khử các kim loại nặng như chì, cadmium và thủy ngân cao hơn. Tương tự, người ta có thể kiểm soát tính cơ bản bề mặt để tăng cường ái lực đối với các loài hữu cơ như BTX và phenol. Tương tự, các phương pháp xử lý tạo ra các điện tích dương hơn như N + và NH2 + trên bề mặt than hoạt tính là thuận lợi cho việc tăng cường giảm chất gây ô nhiễm hữu cơ. Hơn nữa, việc xử lý nhiệt của than hoạt tính cũng thuận lợi cho việc tăng cường hấp phụ các hợp chất hữu cơ từ nước do đặc tính cơ bản của than hoạt tính được khuếch đại ở điều kiện nhiệt độ cao.

Thế hệ tiếp theo là bây giờ

Mặc dù tiếp tục có các khoản đầu tư nghiên cứu và phát triển đáng kể trong lĩnh vực này, đã có một số bước đột phá quan trọng sẵn sàng rời khỏi phòng thí nghiệm và được đưa vào các thiết bị xử lý nước uống để tăng cường giảm nhiễm chì và VOC.

Vào tháng 7 năm 2007, NSF đã thực hiện các giao thức thử nghiệm mới để giảm chì, gây khó khăn cho một số sản phẩm, đặc biệt là bình đổ đổ rẻ tiền, để duy trì yêu cầu giảm chì bằng phương tiện lọc hạt truyền thống vì không thể vượt qua tiêu chuẩn chì hạt mới Ngay bây giờ. Hiệu suất của carbon biến đổi bề mặt thu được bằng cách oxy hóa than hoạt tính hoặc pha tạp với oxy là vượt trội hơn nhiều để khử kim loại nặng. Việc giảm các kim loại nặng, đặc biệt là chì, dễ dàng hơn trong điều kiện pH axit (dưới 7,0) so với pH cơ bản (7,5 đến 9,0) vì trong giai đoạn sau, các kim loại có mặt ở dạng hạt trong khi nó ở dạng hạt dạng hòa tan ở pH thấp hơn. Rất khó để bẫy các kim loại nặng ở dạng hạt bằng phương tiện lọc GAC. Sử dụng diện tích bề mặt bên trong khổng lồ của than hoạt tính, các ion tích điện được phân bố đồng đều, dẫn đến giảm đáng kể cả hạt cũng như kim loại hòa tan trong phạm vi pH rộng. Đồng thời, có thể dễ dàng thu được các yêu cầu khối lượng cao hơn bằng cách sử dụng các bộ lọc GAC tích điện cao. Những hạt carbon biến đổi này có thể được sử dụng trong các ứng dụng bình đổ để giảm thành công dẫn đến các giao thức NSF Standard 53 mới cũng như các ứng dụng khối và khối carbon để giảm chì hòa tan và hạt mà không cần thêm phương tiện quét chì.

Ngoài GAC được sửa đổi lần đầu tiên để khử kim loại nặng, các kỹ thuật chỉnh sửa bề mặt đã được phát triển để tăng cường khả năng và giảm VOC, cho phép các tuyên bố trước đây không có sử dụng than hoạt tính truyền thống. Tương tự như vậy, các nguyên tử cacbon biến đổi bề mặt được nạp một lượng hạt cation thích hợp cho thấy ái lực tăng cường đối với việc giảm VOC từ nước. Theo quan sát, môi trường lọc sử dụng than hoạt tính biến đổi bề mặt như vậy dẫn đến yêu cầu khối lượng cao hơn khoảng 3,5 lần để giảm VOC.

Bài viết được xem nhiều nhất: than hoạt tính khử mùi

GAC được sửa đổi đặc biệt này để giảm VOC cho phép các nhà thiết kế hệ thống xử lý nước giảm kích thước tổng thể của thiết bị trong khi vẫn duy trì yêu cầu hiện có hoặc tăng đáng kể công suất sử dụng phương tiện lọc cùng kích thước. Phương tiện này có sẵn ở dạng hạt, bột và định dạng khối cung cấp cho kỹ sư hệ thống tính linh hoạt rất lớn trong thiết kế sản phẩm.

Công nghệ tương lai

Các công nghệ mới, như xử lý plasma, cũng đang được nghiên cứu để sửa đổi bề mặt của than hoạt tính. Kỹ thuật plasma là một phương pháp rất hiệu quả để tạo ra điện tích mong muốn trên bề mặt than hoạt tính, làm cho nó hiệu quả hơn trong việc loại bỏ bất kỳ loài nào. Oxy hóa plasma là một quá trình trong đó than hoạt tính được tiếp xúc với plasma dưới áp suất chân không hoặc khí quyển trong oxy khí quyển. Trong quá trình này, các đặc tính kết cấu của than hoạt tính được giữ lại hoàn toàn; chỉ có hóa học bề mặt của than hoạt tính được biến đổi phù hợp với tính chất và mật độ của khí quyển plasma. Dựa trên sự giảm thiểu cần thiết của các loài, môi trường khí cho huyết tương có thể thay đổi. Trong quá trình oxy hóa plasma, sẽ có sự gia tăng độ axit bề mặt do bổ sung hóa chất oxy vào bề mặt carbon vì các gốc tự do oxy và ion được gắn vào các nguyên tử carbon nằm ở bề mặt ngoại vi của tiểu cầu graphit. Trong tương lai, các nguyên tử cacbon được xử lý bằng plasma có thể là nguồn cung cấp các loại cacbon đặc biệt để loại bỏ các chất gây ô nhiễm hoặc các chất ô nhiễm cụ thể có trong không khí hoặc nước. Nghiên cứu nên tập trung vào các cách và phương tiện khai thác tiềm năng của điều trị huyết tương để loại bỏ các hóa chất / kim loại / vi khuẩn mục tiêu.

Phần kết luận

Trong gần 150 năm, than hoạt tính là một trong những giải pháp hiệu quả nhất cho các vấn đề lọc nước. Khi các kỹ thuật sửa đổi mới và đầy hứa hẹn như xử lý plasma được phát triển hơn nữa, việc cải thiện các đặc tính hóa học của than hoạt tính không làm mất đi các đặc tính vật lý của chúng sẽ mở ra cơ hội mới cho than hoạt tính tùy chỉnh để loại bỏ tất cả các loại chất gây ô nhiễm khỏi nước.

Mọi chi tiết về sản phẩm than hoạt tính như: Than hoạt tính xử lý nước, than hoạt tính lọc nước, than hoạt tính khử mùi..vv. với giá rẻ nhất chất lượng uy tín đảm bảo xin vui lòng liên hệ:

Công ty TNHH Trúc Vàng:

Website: thanhoattinhtrucvang.com
Địa chỉ: 232/28 đường Hương Lộ 80, khu phố 2, phường Bình Hưng Hòa B, Quận Bình Tân, thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam.
Email: moitruongbinhbinhtan@gmail.com – congtruong10@gmail.com
Điện thoại: Oánh: 0916158711 – Trưởng: 0903387995

 

Trả lời

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