2.5. TÁCH CHẤT BẰNG PHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤ
2.5.2. Các chất hấp phụ và ứng dụng của chúng trong công nghiệp
Than hoạt tính là chất hấp phụ cacbon xốp được điều chế từ các loại nguyên liệu hữu cơ khác nhau: than bùn, than đá, than nau, antraxit, vật liêu bảng gỗ. bã thải của công nghiệp thuộc da .... nó cũng được sản xuất từ vỏ dừa và các loại hạt dẻ khác cũng,
như từ lõi hạt của nhiều loại quả. Than có độ bền cơ học cao.
Phụ thuộc vào đặc trưng cấu trúc, tính chất vật lý, hoá học của than mà có thể chia chúng thành bốn nhóm về mặt ứng dụng: than tẩy màu, than hấp phụ kim loại, than hấp phụ khí và than dùng trong y học. Cẩn khẳng định rằng không thể có một loại than dùng cho mọi mục dích. Hai loại than có cùng nguồn gốc nguyên liệu (giả sử từ bã mía hay gáo dừa) với cùng chế độ sản xuất có những tính chất hấp phụ rất khác nhau nếu nguyên liệu đó lấy từ các vùng khác nhau, đó là chưa kể đến dạng hạt, bột hay mảnh.
Một ví dụ sử dụng than hấp phụ khí là để thu hồi khí SO, Nguồn chủ yếu gây ô nhiễm SO, là các nhà máy nhiệt điện, công nghiệp luyên kim màu và đen, công nghiệp hoá chất và dầu mỏ. Thu hỏi khí SO, không những để làm sạch môi trường mà còn là để thu hồi được một loại hoá chất. Than hoạt tính và các chất hấp phụ cacbon còn là xúc tác chuyển hoá SO, thành SO, để sản xuất axit sunfuric.
68 Chương 2. Các phương pháp nhiệt tách chất
nước đường
vy
than da
xử lý
a
Ky
siro tinh khiết
Hình 2.29. Sơ đỏ thiết bi tinh chế hai bậc siro đường:
1- thiết bị trộn; 2; 4 - thiết bị tiếp xúc; 3; 5 - thiết bị lọc.
Than tẩy màu là tên chung cho các loại than dùng để hấp phụ dung dịch. Đặc trưng của loại than này thường là dạng bột (0,01 - 0,1 mm), có độ xốp khá lớn và diện
tích bể mặt vừa phải, thường không quá 200 mỶ/g. Đặc trưng của hấp phụ dung dịch là tốc độ chậm, nhiều tạp chất, sự cạnh tranh hấp phụ lớn, vì vậy để tăng cường tốc độ
người ta thường khuấy và tiến hành ở nhiệt độ khá cao.
Lam mat mau siro đường bằng chất hấp phụ rắn là giai đoạn cuối cùng trong dây chuyển công nghệ tẩy màu tỉnh chế đường. Hình 2.29 là sơ đỏ nguyên lý tỉnh chế hai
Hóa kỹ thuật 69 bậc siro đường. Nước và đường được trộn trong thiết bị trôn (1), ở đó đường dược dun nóng chảy thành siro.
Chỉ ở các nhà máy lớn mới tiến hành tái sinh than bột. Để loại tro, than mới đầu đun sôi trong dung dịch axit clohydric 10 - 40%. Để loại các hợp chất màu hấp phụ dun trong dung dịch NaOH 1%. Sau khi làm khô than, tiến hành cracking các hợp chất hữu cơ bị than hấp phụ trong các lò ở 500 - 600°. Khả năng hấp phụ của than giảm mất 10 - 20%. Than bị mat mat khoảng 5 - 10%. Tiêu hao lượng than bột dao động từ 0,5 đến 1%
tính theo khối lượng đường đã tỉnh chế.
Phương pháp hấp phụ còn được sử dụng rông rãi để làm sạch nước khỏi các tạp chất. Nước dùng để uống và sinh hoạt được tỉnh chế kết hợp hấp phụ với clo hoá. Khi vô trùng bảng cách clo hod thi cho nước đã clo hoá đi qua lớp than hoạt tính dạng hạt, hoặc cho tiếp xúc với bột than. Như vậy tách được clo khong tham gia phản ứng và các hợp chất clo hình thành trong quá trình nay.
Nước amoniac tinh khiết
:=
Nước amoniac
i benzen + hoi Ì
benzen + phenol
Hình 2.30. Sơ đỏ thiết bị tách loại phenol từ nước thải công nghiệp:
1-thiết bị hấp phụ; 2: 7; 9 - bể chứa; 3; 5; 8, - thiết bị làm lạnh; 4 - thùng tách; 6 - tháp chưng cất
Trong nước thải của một số quá trình công nghiệp chế biến nguyéu iièu ran
thường có hàm lượng phenol cao. Hình 2.30 là sơ đồ thiết bị điển hình tách loại phenol khỏi nước thải công nghiệp.
Tach loại phenol từ than đã được xử lý bằng cách chiết với benzen. Benzen được
đưa vào thiết bị hấp thụ từ bể chứa (2) nằm cao hơn thiết bị hấp phụ. Hỗn hợp benzen và phenol được đưa vào thùng tách (2). Benzen có trong thiết bị hấp phụ, sau giai đoan chiết được cất loại bằng hơi. Hỗn hợp benzen và nước được làm lạnh trong thiết bị (3) và
70 Chương 2. Các phương pháp nhiệt tách chất
cho qua thùng tách (4). Benzen và phenol thu hồi vào bể chứa (7), từ đó bằng máy bơm liên tục đưa chúng vào tháp chưng cất (6). Phenol lấy từ phần dưới của tháp đi qua thiết
bị làm lạnh (8) và tập hợp ở bể chứa (9). Benzen được lấy ở phần trên của tháp chưng cảt và sau thiết bị làm lạnh (5), kết thúc ở bể chứa (2). Trong một vài trường hợp, trước giai
đoạn tỉnh chế là giai đoạn làm khô than trong dòng hơi benzen ở 80C. Có thể dùng
toluen hoặc axeton làm tác nhân chiết.
Việc áp dụng hơi nước để giải hấp phụ có ưu điểm rất lớn. Thứ nhất: sau khi làm lạnh hỗn hợp hơi thu được ở quá trình hấp phụ là một chất lỏng. Từ đó chất cần giải hấp có thể được tách ra bảng cách chiết (vì nước không trộn lẫn với benzen, xảng, các hydrocacbon đã bị clo hoá ...). Nếu như sử dụng khí trơ để giải hấp phụ thì chất bị giải hấp phải được ngưng tụ từ dòng khí trơ này, điều này khó khăn và tốn nhiều chỉ phí; Thứ hai: sau khi giải hấp bằng hơi nước thì nước lại bị giải hấp phụ bằng dòng khí tro bom vào, sau đó có thể tiến hành hấp phụ sản phẩm mới, điều này thuận lợi và kinh tế hơn.