Cơ Chế Hấp Phụ Của Than Hoạt Tính | Global Carb

Than hoạt tính được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực từ lọc nước, lọc không khí đến y tế, đời sống và công nghiệp. Những ứng dụng này có được nhờ khả năng hấp phụ vượt trội hơn các loại vật liệu khác. Bạn hãy cùng Activatedcarbon.vn tìm hiểu về cơ chế hấp phụ của than hoạt tính nhé!

Hấp phụ là gì?

Hấp phụ là một quá trình mà các phân tử, nguyên tử hoặc ion của một chất (chất hấp phụ) bám dính lên bề mặt của một chất khác (chất hấp phụ). Chất hấp phụ có thể tồn tại ở cả dạng rắn và dạng lỏng.Có 2 dạng hấp phụ: hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học.

• Hấp phụ vật lý (Physisorption): Xảy ra do lực hút phân tử giữa chất hấp phụ và bề mặt chất hấp phụ. Quá trình này thuận nghịch và không làm thay đổi cấu trúc hóa học của chất hấp phụ.
• Hấp phụ hóa học (Chemisorption): Xảy ra khi có sự hình thành liên kết hóa học giữa chất hấp phụ và bề mặt chất hấp phụ. Quá trình này thường không thuận nghịch và có thể làm thay đổi cấu trúc hóa học của chất hấp phụ.

Giữa hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học thật ra khó phân biệt, có khi nó tiến hành song song, có khi chỉ có giai đoạn hấp phụ vật lý.

Sự khác nhau giữa hấp phụ và hấp thụ

Có nhiều người hay nhầm lẫn giữ 2 hiện tượng hấp thụ và hấp phụ. Bạn có thể hiểu đơn giản, sự hấp phụ là sự bám dính trên bề mặt chất hâp phụ trong khi sự hấp thụ là đồng hóa "thôn phệ" các chất bị hấp thụ vào trong chất hấp thụ.

Cơ chế hấp phụ của than hoạt tính

Than hoạt tính là một loại cacbon vô định hình được sản xuất bằng cách hoạt hóa những nguyên liệu có hàm lượng cacbon cao như gỗ, than đá, gáo dừa, tre...trong điều kiện nhiệt độ cao từ 600-900℃ và yếm khí. Quá trình này tạo ra hàng triệu lỗ nhỏ li ti có kích thước phân tử (2-50 nm) làm tăng diện tích bề mặt của than lên gấp nhiều lần.Diện tích bề mặt là một trong những yếu tố quan trọng nhất quyết định khả năng hấp phụ của than hoạt tính. Diện tích bề mặt càng lớn thì khả năng hấp thụ của than càng cao. Theo tính toán của các nhà nghiên cứu, diện tích bề mặt của than hoạt tính dao động dao động từ 500 đến 1000 m2/g, thậm chí có thể lên tới 2500-3000 m2/g đối với một số loại than hoạt tính đặc biệt.

Trong môi trường nước:Khi dòng nước khi qua bề mặt than hoạt tính các tạp chất, bụi bẩn, ion kim loại và các chất gây ô nhiễm như Clo, Benzen, dầu mỡ... sẽ bám dính trên bề mặt carbon. Vì thế ngoài tác dụng lọc nước than hoạt tính còn có tác dụng khử màu.

- Trong máy lọc nước gia đình đều có các lõi lọc bằng than hoạt tính, sau một thời gian sử dụng cần thay thế lõi lọc để đảm bảo chất lượng nước tốt nhất.- Trong sản xuất công nghệp, cơ chế hập phụ cũng được sử dụng để xử lý nước thải công nghiệp hoặc một số công đoạn trong sản xuất.

Môi trường không khí:Khi luồng khí đi qua bề mặt than hoạt tính, các bụi và khí độc hại như SO2, CO2, H2S ... sẽ bị giữ lại, đầu ra là các khí không thể hấp phụ như Ô xy, Ni-tơ.... Chính vì thế nên than hoạt tính được sử dụng trong máy lọc không khí.

Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả hấp phụ

Than hoạt tính có khả năng hấp thụ nhiều chất khác nhau bao gồm các chất khí, chất lỏng và chất rắn. Khả năng hấp thụ của than hoạt tính phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm kích thước và hình dạng của lỗ rỗng, loại chất được hấp thụ và điều kiện môi trường.

Đặc tính của chất hấp phụKích thước phân tử, độ phân cực và khả năng phản ứng của chất hấp phụ ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ của than hoạt tính. Trong cùng điều kiệm môi trường, một loại than hoạt tính có khả năng hấp phụ khác nhau đối với từng chất.Đặc tính của than hoạt tínhKhông phải loại than hoạt tính nào cũng có khả năng hấp phụ như nhau. Khả năng hấp phụ sẽ Diện tích bề mặt, kích thước và phân bố lỗ rỗng. Điều kiện môi trườngNhiệt độ, áp suất và độ pH của môi trường sẽ tác động đến tính chất vật lý, hóa học của than hoạt tính cũng như chấp hấp phụ từ đó ảnh hưởng đến hiệu quả hấp phụ.

 

Chỉ số iod (iodine)

Chỉ số io hay chỉ số iốt  là một thông số quan trọng được sử dụng để đánh giá khả năng hấp phụ của than hoạt tính. Nó đại diện cho lượng iod (tính bằng miligam) mà một gam than hoạt tính có thể hấp phụ. Giá trị chỉ số iod càng cao, khả năng hấp phụ của than hoạt tính càng lớn.Chỉ số iod được xác định bằng cách cho một lượng than hoạt tính đã biết (thường là 1 gram) tiếp xúc với dung dịch iod chuẩn độ (thường là 0.1 N). Sau đó, lượng iod còn lại trong dung dịch được đo bằng phương pháp chuẩn độ. Từ đó, có thể tính toán được lượng iod đã được hấp phụ bởi than hoạt tính và xác định chỉ số iod.Công thức tính chỉ số iod than hoạt tính: Chỉ số iod = [1,269 x (b – a)]/ PTrong đó:a là số ml dung dịch natri thiosulfat 0, 1 N (CĐ) đã dùng trong mẫu thử;b là số ml dung dịch natri thiosulfat 0, 1 N (CĐ) dùng trong mẫu trắng;p là lượng chế phẩm đem thử (g).Giá trị của chỉ số iod trong than hoạt tính gáo dừa dao động từ 500–1200 mg/g.

Ngoài ra, Các thông số khác như độ ẩm, hàm lượng tro, độ cứng... cũng cần được xem xét để có cái nhìn toàn diện về tính chất và khả năng ứng dụng của than hoạt tính.