cacbon hoạt tính và ứng dụng

PowerPoint Presentation ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Bộ môn Hoá Keo HÀ NỘI 2021 Than hoạt tính và ứng dụng START Sơ lược về than hoạt tính Điều chế than hoạt tính Phân loại Cấu trúc than hoạt tính Tính chất than hoạt tính Biến tính của than hoạt tính Ứng dụng than hoạt tính Sản lượng toàn cầu và Việt Nam So sánh Mục lục 1 Sơ lược về than hoạt tính Định nghĩa Than hoạt tính là một dạng của cacbon đã được xử lý để mang lại một cấu trúc rất xốp, do đó có diện tích bề mặt.

Trang 1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Bộ môn: Hoá Keo

HÀ NỘI 2021

Than hoạt tính và ứng

dụngSTART

Trang 2

• Sơ lược về than hoạt tính

• Điều chế than hoạt tính

Trang 3

1

Định nghĩa

Than hoạt tính là một dạng của cacbon đã được xử

lý để mang lại một cấu trúc rất xốp, do đó có diện

tích bề mặt rất lớn

Trang 4

Sử dụng rộng rãi cho nhiều mục đích

Sử dụng trong lĩnh vực luyện kim để thu

hồi Au, Ag, kim loại khác

Là chất hấp phụ quý và linh hoạt

Đăc tính

Sách “Than hoạt tính và ứng dụng” của tác giả Mai Thanh Phong

Trang 5

3

Cacbon 85% - 95%

Nguyên tố khác

• Than hoạt tính chủ yếu là do các lỗ nhỏ có bán

kính dưới 2nm tạo ra, thể tích mao quản từ 0.2- 0.6cm3/g

• Khả năng hấp phụ được quyết định bởi cấu trúc vật lí và lỗ xốp của chúng nhưng cũng bị ảnh hưởng mạnh bởi cấu trúc hóa học

Trang 6

Trang 7

Phủ SiO2 /Hạt sỏi lên nguyên liệu

để chiếm chỗ trống đuổi Oxi

Trang 8

Mục đích của giai đoạn hoạt hóa là phát triển mạnh bề mặt riêng của than thu được sau giai đoạn than hóa.

Dựa vào phản ứng hóa học của chất hoạt hóa với bề mặt than để thay đổi cấu trúc bề mặt than.

Hoạt hóa hóa học tiến hành sau giai đoạn than hóa Xảy ra phản ứng ăn mòn bề mặt, kết quả làm tăng cấu trúc xốp của bề mặt than.

Trang 10

Phân loại

Phân loại Carbon hoạt tính dựa trên những đặc tính vật lý của chúng

Ví dụ: Bột carbon hoạt tính (R1) (PAC), Cacbon hoạt tính dạng hạt (GAC), Carbon hoạt tính dạng sợi, Tấm ép than hoạt tính (EAC), Carbon Bead kích hoạt (BAC), Cacbon đã được ngâm tẩm

Trang 11

Cấu trúc

than hoạt tính

Khả năng hấp phụ quyết định bởi cấu trúc vật lý và lỗ xốp nhưng cũng bị ảnh hưởng mạnh bởi cấu trúc hóa học

Trang 12

Còn gọi là lỗ vận chuyển có bán kính hiệu dụng từ 2 đến

Trang 13

10

• Các lỗ nhỏ trong cấu trúc của than hoạt tính cho phép nước đi qua giúp loại bỏ các hạt, chất thải gây ô nhiễm môi trường

• Phân tử bề mặt than hoạt tính sẽ hút hóa chất, tạp chất hòa tan trong nước và giữ chúng bên trong lõi

• Cấu trúc của than hoạt tính có thể xác định trực tiếp bằng kính hiển vi điện tử và có thể đánh giá gián tiếp qua lượng đầu mà than hoạt tính hấp phụ

Trang 14

11

• Cấu trúc tinh thể của than có tác động đáng kể đến hoạt tính hóa học

• Than hoạt tính hầu hết được liên kết với một lượng có thể xác định oxy và hydro Các nguyên tử khác loại này được tạo ra từ nguyên liệu ban đầu và trở thành một phần cấu trúc hóa học

• Thành phần quyết định của lực hấp phụ lên bề mặt than là thành phần không tập trung của lực Van der Walls

Bảng thành phần các nguyên tố hóa học một số loại than hoạt tính

Trang 15

12

Tính chất than hoạt tính

• 1g carbon hoạt tính có diện tích bề mặt rất lớn Sbm>500m2

• Những phần riêng biệt xoắn mạnh tạo nhiều cấu trúc lỗ

xốp hoặc nhiều vùng, gồm các bề mặt phẳng có cấu trúc

tương tự graphite song song với nhau,cách nhau chỉ một

vài nanomet

• Các hạt than sơ khai thường có cấu trúc khối cầu hoặc gần

với khối cầu Chúng nằm bên nhau trong hỗn hợp phản

ứng lại liên kết với nhau làm tăng kích thước của hạt để

giảm năng lượng tự do bề mặt và tạo thành các chuỗi.

Tính chất vật lý

Trang 16

13

Tính chất hoá học

• Sự có mặt các nhóm phân cực trên bề mặt than hoạt tính là yếu tố quyết định

khả năng tác dụng hóa học, lý học với các nhóm phân cực, liên kết đôi có trong

mạch đại phân tử

• Khả năng hấp phụ do cấu trúc vật lý và lỗ xốp nhưng bị ảnh hưởng bởi cấu trúc

hoá học

• Do sự phức tạp của cấu trúc vi tinh thể, sự có mặt của các lớp graphit cháy hoàn

toàn gây ra sự biến đổi về sự sắp xếp các e → tạo ra các e độc thân và hoá trị

không bão hoà ảnh hưởng đến đặc điểm hấp phụ

Trang 17

14

Carbon hoạt tính không

liên kết tốt với alcohot,

glycol,acid; base mạnh,

kim loại, các chất vô

cơ…

Carbon hoạt tính hấp phụ rất tốt iod.Khả năng hấp phụ iod (mg/g) sử dụng làm chỉ thị cho tổng diện tích bề mặt

Carbon monoxide không hấp phụ tốt bởi carbon hoạt tính

Liên quan đến màng lọc cho mặt nạ phòng độc, tủ hút; hệ thống kiểm soát khí

Tính chất hoá học

Tính chất của than hoạt tính

Carbon hoạt tính có thể được sử dụng để làm chất nền cho nhiều hóa chất khác nhau để cải thiện khả năng hấp phụ các chất vô cơ.

Trang 18

Biến tính

của than hoạt tính

• Biến tính bề mặt than hoạt tính

• Biến tính than hoạt tính bằng cách tẩm

• Biến tính than hoạt tính bằng N2 , halogen

• Sự lưu huỳnh hoá

Trang 19

• Các nhóm chức này liên kết và được giữ ở cạnh và góc của lớp vòng thơm, thành phần các cạnh và góc này chủ yếu là bề mặt hấp phụ

Biến tính than hoạt tính sẽ thay đổi đặc trưng hấp phụ và tương tác hấp phụ của các

than hoạt tính

Trang 20

Vì vậy, việc mang các chất lên than hoạt tính như vậy cũng được sử dụng để thu được than

hoạt tính có một cấu trúc vi lỗ xác định

Trang 21

Các ứng dụng về môi trường

Tích trữ nhiên liệu

Các ứng dụng thực tiễn trong đời sống

Ứng dụng về y tế

Ứng dụng trong hóa học phân tích

Chưng cất, tinh chế đồ uống có cồn

17

Trang 22

• Dùng để sản xuất mặt nạ phòng độc và khẩu trang y tế

Cơ chế giải độc của than hoạt tính :

+ Liên kết với chất độc ngăn cản sự hấp thụ vào dạ dày

và đường tiêu hóa+Làm gián đoạn sự chuyển hóa của thuốc/chất độc trong

cơ thể

Trang 24

20

• Lọc cơ học vật lý: Giúp loại bỏ các hạt, tạp chất bẩn

trong nước khi đi qua lõi lọc nhờ các lỗ nhỏ li ti trong

cấu trúc than

• Lọc hút bám: Bề mặt phân tử than sẽ thu hút các chất

hóa học, tạp chất hòa tan trong nước và giữ chúng

nằm lại bên trong lõi lọc

Trang 25

Trong sản phẩm chăm sóc giấc ngủ

Trong thực phẩm

Trong y dược

Trang 26

• Chiến lược bảo vệ môi trường quốc gia của Việt Nam đã xác định mục tiêu đến năm

2021 phải hình thành và phát triển ngành công nghiệp tái chế chất thải

• Ở nước ta, hiện nay lượng Than hoạt tính cần dùng trong ngành công nghiệp rất lớn

và ngày càng tăng

22

Trang 27

So sánh

23

- Có cấu trúc xốp nên diện tích

bề mặt-ở dạng rắn , màu xám

đen, có chứa tro lớn , hấp phụ

các chất hiệu quả hơn

- Vai trò chủ yếu là làm nhiên liệu

- Thành phần chính của than củi là cacbon, hàm lượng tro rất thấp.Ngoài ra còn có hydro, oxy, nitơ và một lượng nhỏ các nguyên tố khác

- Chúng có khả năng hấp thụ lớn và được sử dụng làm chất hấp thụ, chất lọc, dược phẩm, chất đốt hoặc làm phụ gia của than hoạt tính

và thuốc súng đen.

- Cấu trúc cứng, xốp và có màu xám

- Sản xuất từ than đá bitum Than được nung trong lò không có không khí ở nhiệt độ rất cao (trên 2000 độ C) để loại bỏ nước, khí và nhựa than

đá, và vào cuối quá trình luyện cốc,

nó chứa lượng nước bằng không

Trang 28

Tài liệu tham khảo

• Sách “Than hoạt tính và ứng dụng” của tác giả Mai Thanh Phong

• Snoeyink, V L The Surface Chemistry of Active Carbon; a Discussion of Structure and Surface Functional

Groups Environ Sci Technol 1967, 1 (3), 228–234.

• Bo Guo; Liping Chang; Kechang Xie (2006). Adsorption of Carbon Dioxide on Activated Carbon , 15(3), 223–229.

• Baker, F S., Miller, C E., Repik, A J., & Tolles, E D (2003). Carbon, Activated Kirk-Othmer

Encyclopedia of Chemical Technology.

• Martin, R J (1980) Activated Carbon Product Selection for Water and Wastewater Treatment Industrial & Engineering Chemistry Product Research and Development, 19(3), 435–441

Trang 29

Thanks for Listening

Định dạng
Số trang	29
Dung lượng	3,04 MB