SpStinet - vwpChiTiet

 

"Vàng đen" không từ trong lòng đất

Từ nguồn nguyên liệu tưởng đã bỏ đi như gỗ, gáo dừa, xương, vỏ đậu phộng… qua quá trình xử lý đã thành than hoạt tính - nguồn vật liệu quý giá được sử dụng trong nhiều lĩnh vực.

Than hoạt tính

Trong than hoạt tính (activated carbon), các nguyên tử carbon sắp xếp không có trật tự, tạo nên một trạng thái vô định hình, có nhiều khe hổng và xốp. Nguyên liệu sản xuất than hoạt tính gồm gỗ, gáo dừa, xương, vỏ đậu phộng, than đá… Ở Việt Nam và một số nước châu Á, nguyên liệu làm than hoạt tính phổ biến là từ gáo dừa.

Để sản xuất than hoạt tính, nguyên liệu ban đầu được nung nóng từ từ trong môi trường chân không, sau đó được hoạt hóa bằng các khí có tính oxy hóa ở nhiệt độ khoảng 9000C. Đó là quá trình cho than phản ứng với hơi nước, khí cacbonic, kẽm clorua v.v…. Quy trình chung là từ nguyên liệu ban đầu, qua quá trình hoạt hóa để làm tăng hoạt tính hấp phụ của than. Còn từng bước xử lý với các điều kiện nhiệt độ, áp suất, xúc tác… cụ thể như thế nào để tạo ra sản phẩm than hoạt tính phù hợp với mục đích sử dụng và kinh doanh là bí mật công nghệ của từng nhà sản xuất.

Quá trình hoạt hóa tạo nên những lỗ nhỏ li ti làm cho than có khả năng hấp phụ và giữ các tạp chất tốt hơn rất nhiều so với than ban đầu. Từ các nguyên liệu có diện tích bề mặt khoảng 10-15 m2/g, sau quá trình hoạt hóa, than đạt diện tích bề mặt lớn hơn cả ngàn lần, trung bình 700-1.200 m2/g.

Bán kính các lỗ hổng của than hoạt tính thường phân ra làm ba khoảng: micropores (<40Å), mesopores (40-5.000Å) và macropores (5.000 - 20.000 Å) (1Å = 10-9m). Trong đó loại có khả năng hấp phụ tốt nhất là lỗ hổng cỡ micropores. Than hoạt tính có khả năng hấp phụ tốt đối với các chất không phân cực như chất hữu cơ; hấp phụ yếu các chất phân cực như nước, khí amoniac… Khả năng hấp phụ của than hoạt tính tùy thuộc vào kết cấu, kích thước, mật độ khe hổng, diện tích tiếp xúc của than, tính chất của các loại tạp chất cần loại bỏ và cả công nghệ của các nhà sản xuất.

 
 
 
Các dạng của than hoạt tính

 Dạng bột cám (Powered activated carbon-PAC) thường được sử dụng trong sản xuất pin, ac-quy, dùng xử lý nước, tẩy màu, mùi, trong dược phẩm…

 Dạng hạt (Granulated activated carbon-GAC) là những hạt than nhỏ, rẻ tiền, thích hợp cho việc khử mùi.

 Dạng khối đặc (Extruded Solid Block-SB) là loại hiệu quả nhất để lọc cặn, khuẩn Coliform, chì, độc tố, khử màu và khử mùi clorine.
 
Ứng dụng của t han hoạt tính

Than hoạt tính ứng dụng ở hai lĩnh vực chính: xử lý chất lỏng (79%) và chất khí (21%). Ứng dụng  nhiều nhất là trong xử lý nước.

Than hoạt tính lọc nước qua hai quá trình song song: quá trình lọc cơ học - giữ lại các hạt cặn bằng những lỗ nhỏ và quá trình hấp thụ các tạp chất hòa tan trong nước bằng cơ chế hấp phụ bề mặt và trao đổi ion.

Từ nguồn nước muốn lọc, cho nước đi qua vòi sen để tạo mưa (hạt nhỏ - tránh làm xói mòn lớp cát trên cùng). Qua lớp cát trên cùng, nước đã được lọc sơ các loại bụi bẩn, sinh vật, phèn. Sau đó nước sẽ thấm qua lớp than hoạt tính. Lớp than hoạt tính này có tác dụng hấp phụ các chất độc hại, các loại vi sinh vật nguy hiểm và trung hòa các khoáng chất khó hoàn tan trong nước. Qua lớp than hoạt tính, nước tiếp tục thấm qua lớp cát lớn, lớp sỏi nhỏ và lớp sỏi lớn nhất để đi ra bể chứa nước sạch.

Ngoài ra, than hoạt tính còn có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực khác. Trong công nghiệp hóa học, than hoạt tính được ứng dụng làm chất xúc tác và làm chất mang cho các chất xúc tác khác; trong kỹ thuật: dùng lọc khí trong tủ lạnh và máy điều hòa nhiệt độ; trong y tế (carbo medicinalis – than dược): để tẩy trùng và các độc tố sau khi bị ngộ độc thức ăn. Ngoài ra, than hoạt tính còn được dùng để chế tạo mặt nạ chống hơi độc, thu hồi hơi dung môi hữu cơ, phòng tránh tác hại của tia đất...
 
Than hoạt tính qua các sáng chế

Từ năm 1955 đến tháng 9/2009 có hơn 6.000 sáng chế về than hoạt tính. Nhật Bản là nước vượt lên dẫn đầu với 2.083 sáng chế, chiếm 32%. Theo sau đó là Mỹ với 1.323 sáng chế, chiếm 20%; Hàn Quốc với 947 sáng chế, chiếm 14%... Các công ty sở hữu nhiều sáng chế về than hoạt tính là Honda Motor Co. Ltd (Nhật), Corning Inc. (Mỹ), Westvaco. Corp (Mỹ)… Những công ty này không hề kinh doanh than hoạt tính nhưng đã đầu tư cho nghiên cứu và phát triển các ứng dụng của than hoạt tính vào những công đoạn trong dây chuyền công nghệ, phục vụ sản xuất các sản phẩm của chính mình. Nhờ vậy mà đã ghi tên mình trên bản đồ sáng chế.
 
Thị trường than hoạt tính

Với những ứng dụng hiệu quả trong nhiều lĩnh vực, than hoạt tính là một mặt hàng xuất nhập khẩu ở nhiều nước trên thế giới, hình thành một ngành công nghiệp sôi động. Trung Quốc là nước xuất khẩu than hoạt tính lớn nhất thế giới, chiếm khoảng 38% tổng sản lượng toàn cầu, thứ nhì là Mỹ với 22% (số liệu năm 2007).

Than hoạt tính làm từ gáo dừa, đảm bảo các tiêu chí than sạch, an toàn môi trường là thế mạnh xuất khẩu của các nước thành viên của APCC (Hiệp hội dừa châu Á - Thái Bình Dương) như Philippines, Indonesia, Sri Lanka, Malaysia, Thái Lan, Ấn Độ và Việt Nam. Mỹ là thị trường tiêu thụ chính của các quốc gia này, giá than dao động khoảng trên dưới 1.000 USD/tấn. Trong năm 2007, Sri Lanka đã bán ra thị trường thế giới 17.504 tấn than hoạt tính, tăng 11,73% so với sản lượng xuất khẩu năm 2006. Tại Việt Nam, các tỉnh với nguồn nguyên liệu dừa dồi dào như Bến Tre, Trà Vinh… cũng đã xây dựng các nhà máy sản xuất than hoạt tính nhằm biến các phụ phẩm của dừa thành “vàng đen”, mang lại nhiều việc làm và thu nhập cho bà con, tuy nhiên vẫn chưa tạo được thế cạnh tranh trên thị trường toàn cầu.

Trong năm 2007, cả thế giới tiêu thụ khoảng 890.000 tấn than hoạt tính, trong đó khu vực châu Á Thái  Bình Dương chiếm khoảng 40% sản lượng tiêu thụ, Bắc Mỹ 27%, Tây Âu 14% và các khu vực khác là 19%.

Nhu cầu than hoạt tính dự báo tăng 5,2% mỗi năm, đến năm 2012 có thể đạt đến 1,2 triệu tấn. Năm 2012, dự báo Trung Quốc, Mỹ, Nhật Bản tiếp tục là những nước dẫn đầu toàn thế giới về sản lượng tiêu thụ than hoạt tính, chiếm khoảng một nửa tổng sản lượng tiêu thụ toàn cầu.
OANH VŨ
 

Các tin khác:

  • 10 mẫu tin
  • 50 mẫu tin
  • 100 mẫu tin
  • Tất cả