Kích hoạt lại than hoạt tính dạng hạt (GAC)

Kích hoạt lại than hoạt tính dạng hạt (GAC) hiểu đơn giản là tái sử dụng than hoạt tính dã qua sử dụng nhầm tiết kiệm chi phí và giảm chất thải ra môi trường, Quy trình kích hoạt lại Than Hoạt Tính là 1 qua trình đơn giản mà ai cũng có thể làm được

Kích hoạt lại than hoạt tính dạng hạt (GAC) đã qua sử dụng

Than hoạt tính là vật liệu có độ xốp cao được sử dụng trong nhiều ứng dụng để làm sạch chất lỏng và khí. Khả năng hấp phụ nhiều loại hợp chất khiến nó trở thành thành phần thiết yếu trong hệ thống lọc nước, xử lý nước thải và các quy trình công nghiệp khác nhau. Tuy nhiên, theo thời gian, than hoạt tính bị cạn kiệt và mất tác dụng dẫn đến cần phải kích hoạt lại hoặc thay thế. Ở đây chúng ta khám phá quá trình tái kích hoạt than hoạt tính và những lợi ích liên quan đến phương pháp này.

Quá trình hấp phụ tự nhiên của than hoạt tính

Quá trình hấp phụ bao gồm một chất rắn giữ một phân tử nhất định của chất lỏng (lỏng hoặc khí) trên thành của nó. Chất rắn được gọi là chất hấp phụ, quá trình, sự hấp phụ và phân tử bị giữ lại, chất hấp phụ.

Than hoạt tính là chất hấp phụ cộng hóa trị. Như vậy, nó hấp phụ các phân tử có xu hướng cộng hóa trị, điều này xảy ra với hầu hết các chất hữu cơ. Nó khác với các loại cacbon khác vì nó xốp hơn và vì nó được hình thành bởi các tấm than chì trong đó các nguyên tử cacbon liên kết với nhau một cách có trật tự. Trật tự này làm cho chúng ít phản ứng hơn (hoặc ổn định hơn) so với các nguyên tử tạo thành cacbon vô định hình.

Kích hoạt lại than hoạt tính dạng hạt (GAC) 1

Quá trình hấp phụ liên quan đến than hoạt tính là do một trong các loại lực Van der Waals, được gọi là lực phân tán London , xảy ra giữa chất hấp phụ cộng hóa trị và chất hấp phụ cộng hóa trị. Loại hấp phụ này được gọi là hấp phụ vật lý .

Sự hấp phụ vật lý không gây ra sự thay đổi cấu trúc hóa học của các nguyên tử và phân tử liên quan. Vì vậy, nó có thể đảo ngược. Nếu chất hấp phụ được giữ lại dễ bay hơi, nhiệt độ tăng đủ sẽ khiến nó được giải phóng khỏi than hoạt tính. Nhiệt độ này phụ thuộc vào độ bay hơi của chất bị hấp phụ. Cả nó và carbon vẫn ở trạng thái ban đầu và quy trình này được gọi là kích hoạt lại . Nếu chất hấp phụ không bay hơi thì khi nhiệt độ tăng lên đến một mức nhất định (thường trên 300°C), nó sẽ trải qua quá trình nhiệt phân. Nghĩa là, nó mất đi các nguyên tử hydro và oxy và chuyển thành carbon vô định hình. Nếu nhiệt độ tăng thêm, cacbon vô định hình thu được sẽ phản ứng với khí lò và chuyển thành cacbon dioxit. Khi khí hóa, nó giải phóng diện tích bề mặt của các tấm than chì. Bằng cách này, sự kích hoạt lại cũng xảy ra.

Xem Thêm  Than hoạt tính là gì và nó dùng để làm gì?

Như đã đề cập ở các đoạn trước, các tấm than chì cấu thành than hoạt tính ít phản ứng hơn than vô định hình, do đó chúng không khí hóa miễn là nhiệt độ và thời gian của quá trình tái kích hoạt không tăng nhiều hơn mức cần thiết.

Khi các hợp chất vô cơ kết tủa trên than hoạt tính, chúng không thể bị loại bỏ bằng cách tăng nhiệt độ. Tuy nhiên, có thể loại bỏ chúng bằng các phương pháp khác. Một trong số đó là bằng cách hòa tan trong dung dịch axit.

Các phương pháp kích hoạt lại khác nhau được mô tả dưới đây. Chúng có thể thực hiện được không chỉ vì tính ổn định của các tấm than chì mà còn vì than hoạt tính không bị ảnh hưởng bởi dung dịch nước trong toàn bộ phạm vi pH.

Mặc dù cả than hoạt tính dạng hạt (GAC) và than hoạt tính dạng bột (PAC) đều có thể được kích hoạt lại, nhưng cho đến nay, việc kích hoạt lại than hoạt tính dạng hạt này mang lại lợi nhuận trong rất ít trường hợp do khó khăn trong việc xử lý bột, thường nhỏ hơn 200 lưới. .

Hiệu quả chi phí của quá trình kích hoạt lại CAG phụ thuộc vào độ bền cơ học của hạt. Càng thấp thì tỷ lệ hao hụt vật chất do gãy vỡ càng tăng.

Điều đáng nói là than hoạt tính được loại bỏ khỏi quá trình sử dụng nó được gọi là “than đã qua sử dụng”.

Sự kích hoạt lại của than hoạt tính đã qua sử dụng là gì?

Việc tái kích hoạt than hoạt tính dạng hạt bao gồm quá trình xử lý nhiệt ở nhiệt độ cao, thường là từ 600 đến 900°C, trong điều kiện không có oxy. Quá trình này đốt cháy các tạp chất hấp phụ trên bề mặt cacbon mà không làm suy giảm đáng kể cấu trúc xốp của nó. Do đó, carbon có thể được tái sử dụng trong nhiều chu kỳ, giúp giảm nhu cầu sản xuất than hoạt tính mới và giảm thiểu phát sinh chất thải.

Lợi ích của việc tái kích hoạt than

Môi trường bền vững

Kích hoạt lại là một hoạt động bền vững góp phần vào nền kinh tế tuần hoàn. Bằng cách tái chế than hoạt tính, chúng tôi giảm nhu cầu về nguyên liệu thô và giảm lượng chất thải tạo ra. Quá trình này giúp bảo tồn tài nguyên thiên nhiên và giảm tác động môi trường liên quan đến việc khai thác và chế biến vật liệu mới.

2. Hiệu quả chi phí

Quá trình kích hoạt lại nói chung là kinh tế hơn so với việc sản xuất than hoạt tính mới. Mặc dù việc kích hoạt lại đòi hỏi phải đầu tư vào cơ sở hạ tầng và năng lượng nhưng chi phí cho mỗi lần sử dụng than hoạt tính sẽ giảm do kéo dài thời gian sử dụng hữu ích của nó. Điều này giúp tiết kiệm đáng kể cho các ngành công nghiệp phụ thuộc vào khối lượng lớn than hoạt tính.

Xem Thêm  Tổng quan và Hiểu đúng về Than hoạt tính

3. Cải thiện hiệu quả

Thông qua việc kích hoạt lại, khả năng hấp phụ của than hoạt tính có thể được khôi phục lại hiệu quả ban đầu. Điều này đảm bảo rằng than hoạt tính có thể tiếp tục hoạt động ở mức tối ưu, mang lại kết quả ổn định trong các ứng dụng quan trọng như xử lý nước uống và các quy trình công nghiệp.

4. Giảm lượng khí thải carbon

Quá trình kích hoạt lại làm giảm lượng khí thải carbon của các hoạt động sử dụng than hoạt tính. Bằng cách giảm tần suất thay thế và vận chuyển vật liệu mới, lượng khí thải CO2 liên quan đến các hoạt động này sẽ giảm. Điều này đặc biệt quan trọng trong các ngành được quản lý cam kết thực hiện các mục tiêu bền vững.

Kích hoạt lại than hoạt tính dạng hạt (GAC) 2

Các loại tái kích hoạt than hoạt tính

Kích hoạt lại nhiệt.

Đây là phương pháp kích hoạt lại được sử dụng rộng rãi nhất. Nó được thực hiện trong các lò tương tự như lò dùng để kích hoạt than bằng nhiệt. Các lò phổ biến nhất là lò quay và lò gia nhiệt trực tiếp nhiều giai đoạn (thông qua việc đưa khí đốt). Thông thường, việc kích hoạt lại được thực hiện ở nhiệt độ từ 500 đến 800°C. Khả năng oxy hóa của không khí bên trong lò bị hạn chế bởi hơi nước. Các hợp chất dễ bay hơi được giải phóng khỏi GAC và các hợp chất không bay hơi bị nhiệt phân và khí hóa.

Kích hoạt lại hơi nước

Quá trình này được thực hiện trong cùng một thiết bị áp dụng GAC. Nó bao gồm hơi nước tuần hoàn qua lớp than, thường theo hướng đi xuống, để nước ngưng tụ không tích tụ. Hơi nước làm cho các phân tử hữu cơ dễ bay hơi được giải phóng khỏi carbon.

Phương pháp kích hoạt lại này được áp dụng trong việc thu hồi dung môi có trong dòng không khí. GAC phải chịu các chu kỳ hấp phụ-giải hấp xen kẽ. Trước đây, dung môi được giữ lại cho đến khi cacbon bão hòa. Trong lần thứ hai, dung môi được giải hấp và hỗn hợp dung môi và hơi nước được tách ra bằng cách gạn hoặc chưng cất, tùy thuộc vào việc chúng có thể trộn được hay không.

Áp suất của hơi được sử dụng để kích hoạt lại GAC càng cao thì nhiệt độ của nó càng cao và do đó nó có thể giải hấp các hợp chất ít bay hơi hơn.

Kích hoạt lại bằng khí nóng

Nó cũng giống như cái trước, nhưng nó không sử dụng hơi nước mà sử dụng một số loại khí khác. Trong trường hợp một số nghiên cứu khoa học ở cấp độ phòng thí nghiệm, trong đó cần phải kích hoạt lại mà không có sự can thiệp của bất kỳ khí oxy hóa nào, quá trình giải hấp được thực hiện bằng khí trơ được làm nóng gián tiếp. Khí này có thể là nitơ. Khi cần kích hoạt lại ở nhiệt độ thấp hơn để tránh ảnh hưởng đến chất hấp phụ, việc kích hoạt lại có thể được thực hiện trong chân không.

Xem Thêm  Than hoạt tính ở Đắk Lắk

Kích hoạt lại bằng axit.

Các muối vô cơ kết tủa trong GAC không bị loại bỏ bằng cách kích hoạt lại bằng nhiệt. Tuy nhiên, chúng có thể được loại bỏ bằng cách hòa tan trong dung dịch axit.

Một trường hợp phổ biến là kết tủa vôi được áp dụng để làm mềm nước trước khi đi qua GAC. Một nguyên nhân khác là sự kết tủa của cacbonat và các muối khác có trong nước có xu hướng gây ô nhiễm. Khi lượng mưa muối cao, than có màu xám hoặc hơi trắng khi khô (màu này không dễ nhận thấy nếu than ướt).

Loại kích hoạt lại này được thực hiện bằng axit clohydric, vì đây là axit mạnh nhất có khả năng hòa tan các hợp chất vô cơ lớn nhất. Dung dịch khoảng 5% trọng lượng được chuẩn bị và than được đổ vào đó. Quá trình hòa tan muối canxi diễn ra chậm. Thời gian khác nhau tùy thuộc vào mức độ nhúng của than, nhưng có thể mất vài giờ. Để xử lý nhanh hơn, dung dịch được đun nóng đến 60 – 70°C.

Việc kích hoạt lại phù hợp sẽ đưa than trở lại màu đen ban đầu.

Kích hoạt lại bằng cách điều chỉnh pH trong dung dịch nước

Khi khả năng lưu giữ của một chất hấp phụ cụ thể phụ thuộc vào giá trị pH, điều kiện này có thể được khai thác để giải hấp nó. Ví dụ, khả năng hấp phụ phenol phụ thuộc nhiều vào độ pH của dung dịch chứa nó. Khi độ pH tăng lên, sự hấp phụ của nó giảm đến mức có thể xảy ra quá trình giải hấp. Than bão hòa hợp chất này có thể được kích hoạt lại bằng dung dịch soda 4%.

Các hợp chất vô cơ đã kết tủa trên than hoạt tính cũng có thể được loại bỏ bằng cách cho carbon vào dung dịch có độ pH tạo ra sự hòa tan của chúng.

Việc tái hoạt hóa than hoạt tính bằng cách điều chỉnh độ pH trong dung dịch nước có rất ít ứng dụng.

Kích hoạt sinh học

Sự tái kích hoạt sinh học của GAC ​​xảy ra một cách tự nhiên trong quá trình xử lý nước có hàm lượng hợp chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học tương đối cao. Đây là trường hợp, ví dụ, xử lý nước thải cấp ba.

Vi khuẩn phát triển trên bề mặt than sẽ ăn chất phân hủy sinh học được hấp phụ và chuyển hóa nó thành carbon dioxide và vi khuẩn mới. Cái sau được loại bỏ bằng cách rửa ngược GAC. Khi than hoạt tính hoạt động theo cách này thì nó được gọi là carbon sinh học .

CAG cũng có thể được kích hoạt lại về mặt sinh học khi nó được loại bỏ khỏi quá trình hấp phụ mà nó được áp dụng, mặc dù quá trình này rất hiếm.

Những cân nhắc và thách thức

Mặc dù có những lợi ích nhưng việc kích hoạt lại than hoạt tính không phải lúc nào cũng có thể áp dụng được. Tính khả thi của quá trình này phụ thuộc vào bản chất của tạp chất bị hấp phụ và loại than hoạt tính được sử dụng. Ngoài ra, cần phải kiểm soát chặt chẽ trong quá trình kích hoạt lại để tránh sự xuống cấp của vật liệu và đảm bảo loại bỏ tạp chất hiệu quả.

Đánh giá post

Bài viết liên quan

Sự khác biệt giữa than hoạt tính than và than bitum

Nội dung bài viết1 Sự khác biệt giữa than hoạt tính bitum và than non...

Cách làm cho nước giếng có thể uống được

Nội dung bài viết1 Xử lý khử trùng và làm sạch nước giếng1.1 Sau đây...

Than hoạt tính là gì và nó dùng để làm gì?

Nội dung bài viết1 1. Than hoạt tính.2 2. Than hoạt tính dùng để làm...

Khả năng hấp phụ than hoạt tính

Nội dung bài viết1 Khả năng hấp phụ than hoạt tính, Công suất của than...

Chỉ số iốt của than hoạt tính là gì?

Nội dung bài viết1 Chỉ số iốt là một biến số để đánh giá khả...

Khử clo bằng than hoạt tính

Nội dung bài viết1 Loại bỏ clo bằng than hoạt tính dạng hạt (Khử clo).2...

sản phẩm than hoạt tính