Nguyên tắc hoạt động của than hoạt tính dạng hạt

Sợi than hoạt tính

Mối quan tâm ngày càng tăng của xã hội đối với ô nhiễm môi trường đòi hỏi phải phát triển các phương pháp cải tiến đáng kể để kiểm soát việc thải ra các chất gây ô nhiễm độc hại. Công nghiệp đã đóng một vai trò lãnh đạo trong vòng 10 năm qua để giảm phát thải chất gây ô nhiễm vào không khí và nước. Điều này đã dẫn đến sự phát triển của một thị trường hàng tỷ đô la cho các công nghệ có sẵn trên thị trường để thanh lọc các màng lọc này. Một công nghệ cực kỳ hấp dẫn là sử dụng các chất hấp phụ khô như than hoạt tính.

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

Thông thường, các hạt than hoạt tính (ACG) được sử dụng làm chất hấp phụ để làm sạch các dòng chất thải bị ô nhiễm do chi phí thấp. Tuy nhiên, ACG bị một số nhược điểm bao gồm chọn lọc kém, động học chậm, hệ thống ngăn chặn đắt tiền, công suất làm việc dưới 100% và cần phải kích hoạt lại ở nhiệt độ cao dẫn đến tốn kém. Ngoài ra, thiếu hiểu biết cơ bản về sản phẩm ACG, điều này hạn chế mạnh mẽ sự phát triển của khả năng dự đoán.

Trong phần sau, để giải quyết một số nhược điểm này, chúng tôi mô tả một số đổi mới mà nhóm chúng tôi đã nghĩ ra để cải thiện hơn nữa tính chọn lọc và hiệu quả chi phí của hệ thống than hoạt tính.

Nghiên cứu sớm về khám phá ACF

Bắt đầu từ năm 1970 tại Carborundum Co. J. Economy lần đầu tiên phát triển và thương mại hóa sợi carbon hoạt tính (ACF) sử dụng sợi phenolic liên kết ngang (Kynol) làm tiền chất. Sợi Kynol đã được thương mại hóa vào năm 1969 dưới dạng sợi chống cháy. Dạng sợi của ACF mang lại hiệu quả tiếp xúc được cải thiện đáng kể, công suất cao hơn nhiều và khả năng linh hoạt trong thiết kế cao. Năm 1971, một liên doanh được thành lập bởi Carborundum với Mitsubishi Chemical và Kanebo tại Nhật Bản để sản xuất và thương mại hóa Kynol và ACF. Cả hai sợi đã có sẵn trên thị trường từ Nippon Kynol Inc kể từ thời điểm đó. Sau đó, Công ty Carborundum đã được mua lại bởi Kennecott vào năm 1977 và ngừng mọi hoạt động trong lĩnh vực này. Nền kinh tế rời đi vào năm 1975 để tham gia nghiên cứu của IBM, nơi ông tập trung vào các vật liệu mới cho các thiết bị vi điện tử tiên tiến.

Kiểm soát hóa học Micropore

Năm 1989, Economy đã gia nhập Đại học Illinois (Urbana) với tư cách là người đứng đầu ngành Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu. Ngay từ sớm, anh đã tiến hành reexamine chiếc ACF đã được thương mại hóa hai thập kỷ trước đó; cụ thể là chi phí cao của ACF (~ $ 100 / lb), độ mong manh tương đối của chúng và khả năng kiểm soát hóa học bề mặt lỗ rỗng. Nghiên cứu trong lĩnh vực cuối cùng này đã tiến triển nhanh chóng và người ta thấy rằng độ chọn lọc có thể được cải thiện đáng kể bằng cách chuyển đổi hóa học bề mặt lỗ chân lông thành bề mặt axit hoặc cơ bản và trung tính hoặc cực (Hình.1). Hệ thống nitrided (cơ bản) hiển thị công suất tăng mạnh đối với khí HCl (Hình 2), trong khi hệ thống oxy hóa (32% oxy và giàu axit carboxylic) cho thấy sự cải thiện 20 lần trong thời gian đột phá so với ACF, không được xử lý để loại bỏ amoniac. (Hình 3).

Bản chất của Micropores

Bắt đầu từ đầu năm 1990, một chương trình đã được khởi xướng để thiết lập tính hợp lệ của quan điểm được tổ chức rộng rãi rằng các lỗ chân lông trong than hoạt tính có dạng khe. Là một phần của chương trình này, chúng tôi cũng muốn xác định cách lỗ chân lông bắt đầu hình thành trong ACF. Áp dụng kính hiển vi quét đường hầm (STM) cho một số ACF khác nhau, chúng tôi có thể truy cập vào cả bề mặt của sợi cũng như mặt cắt. Bề mặt sợi trong sản phẩm thương mại được khắc rất cao hiển thị nồng độ mesopores tương đối cao với đường kính khác nhau từ 20-100. Kiểm tra mặt cắt sợi cho thấy mức độ đồng đều cao về kích thước của micropores (10-18) tùy thuộc vào mức độ kích hoạt. (Hình 4) Độ đồng đều này được mở rộng trong phạm vi 100 bề mặt sợi nơi lỗ rỗng lớn hơn ở bề mặt được khắc cổ xuống độ xốp đồng đều hơn trong lõi. Từ nghiên cứu này, không có bằng chứng nào cho lỗ chân lông hình khe ngay cả sau khi kiểm tra hơn 800 STM, được lấy từ lõi và bề mặt của một số ACF khác nhau.

Một cái nhìn sâu sắc về nguồn gốc của microporosity đã được cung cấp bằng cách kiểm tra một sợi phenolic được làm nóng đến 600oC trong nitơ. Nó đã được tìm thấy rằng một cấu trúc micropore (8-10Å) đã được hình thành với diện tích bề mặt là 600 m2 / g. Do đó, sự hiện diện của cấu trúc liên kết ngang ổn định vẫn tồn tại trong quá trình gia nhiệt đến 600oC (Hình.5) (giảm 30% trọng lượng) là đủ để bảo toàn cấu trúc vi mô (Hình.6). Việc làm nóng thêm tới 800oC bằng cách sử dụng một etchant như CO2 / H2O dẫn đến diện tích bề mặt cao hơn nhiều và giới thiệu một vài phần trăm oxy ở các bề mặt của micropores.

Phát minh mới: ACF trên sợi thủy tinh

Một tiến bộ lớn liên quan đến chi phí và độ bền sợi đã được thực hiện vào giữa những năm 1990 với việc phát hiện ra rằng quá trình điều chế ACF, có thể được đơn giản hóa rất nhiều bằng cách sử dụng chất nền sợi thủy tinh được phủ nhựa phenolic 30-70% (Hình 7 và 8) . Ví dụ, với giấy sợi thủy tinh ($ 0,4-0,5 / lb) và tiền chất nhựa phenolic ($ 0,7 / lb). Chi phí của ACFTHER có thể được giảm đáng kể từ hơn 100 đô la / lb đến các giá trị tiếp cận với giá trị của GAC. Ngoài ra, khả năng chống mài mòn được cải thiện đáng kể 30 X so với ACF, (xem Bảng bên dưới). Có lẽ sức mạnh nội tại của lõi sợi thủy tinh đã được bảo vệ bởi lớp phủ bề mặt của than hoạt tính. Như có thể thấy trong Hình 9 và 10, so sánh các hộp mực bao gồm lượng than hoạt tính dạng hạt và ACF tương tự trên giấy thủy tinh cho thấy sự cải thiện rất lớn trong việc loại bỏ các chất gây ô nhiễm như benzen đến mức dưới 1 ppb. Bộ lọc GAC được thiết kế để sử dụng để loại bỏ benzen là không hiệu quả trong việc loại bỏ benzen xuống mức ô nhiễm tối đa 5 ppb (giá trị được chỉ định bởi USEPA). Đáng chú ý là hộp mực dựa trên ACF có thể được tái sinh nhiều lần so với hoạt động ban đầu của nó bằng cách làm nóng đến190oC trong 2 giờ trong chân không (Hình.11). Việc tái tạo GAC, thông thường được thực hiện bằng cách làm nóng đến 800oC dẫn đến tăng đường kính lỗ rỗng. Điều này đòi hỏi một bước nữa liên quan đến sự lắng đọng hơi hóa học của carbon để thu hồi đường kính lỗ rỗng ban đầu. Do đó, GAC, thường được xử lý trong lĩnh vực đất đai.

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

Các lĩnh vực cơ hội mà công việc của chúng tôi đã chứng minh những lợi thế rõ ràng bao gồm: 1) thu hồi amoniac và các hợp chất amin từ dòng chất thải công nghiệp, 2) hấp phụ trichloroetylen (TCE) bị tước không khí từ nước thải, 3) hấp phụ thuốc diệt cỏ từ nước ngầm, 4) loại bỏ CO2 khỏi các hệ thống gây mê vòng kín, 5) hấp phụ các chất ô nhiễm nguy hiểm từ không khí để sử dụng trong mặt nạ phòng độc và quần áo bảo vệ hóa học, và 6) sự hấp phụ SO2 từ khí thải ở các nhà máy đốt than.

Sợi kích hoạt hóa học

Trong vài năm qua, chúng tôi đã phát hiện ra rằng chúng tôi có thể sử dụng chất xúc tác để chuyển đổi một số polyme thành sợi có diện tích bề mặt cao ở nhiệt độ tương đối thấp. Phương pháp này được gọi là kích hoạt hóa học được thực hiện bằng cách phủ một sợi thủy tinh bằng các polyme như phenolic, polyacrylonitrile (PAN), rượu polyvinyl (PVA) và cellulose cùng với chất xúc tác như H3PO4, ZnCl2 hoặc NaOH. Diện tích bề mặt cao từ 1000-2500 m2 / g đạt được bằng cách làm nóng từ 250-450oC. Trái ngược với ACF, nơi sản lượng 5-25% thu được trong quá trình kích hoạt có thể thu được năng suất cao hơn nhiều bằng cách kích hoạt hóa học, ví dụ, 90% (PAN), 80% (phenolic), 60% (PVA) và 35% (Cellulose ). Một số hóa học bề mặt lỗ rỗng bất thường có thể thu được, ví dụ với PAN, chúng ta tạo thành cấu trúc polyquinizarine (19-20% N) có đặc tính cơ bản quan trọng. Trong trường hợp của PVA, một lượng oxy đáng kể vẫn tồn tại dưới dạng các nhóm hydroxyl tạo ra một đặc tính ưa nước mạnh mẽ trên bề mặt của micro / mesopores. Có lẽ, với sự lựa chọn phù hợp của tiền chất polymer, chúng ta có thể thay đổi hóa học của bề mặt micropore mà không cần phải sử dụng phương pháp xử lý nhiệt độ cao được mô tả trước đó. Sợi thủy tinh tráng polyquinizarine cũng xuất hiện tiềm năng kiểm soát ô nhiễm không khí, cụ thể là để cô lập carbon dioxide.

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 *