Đi h c Công nghi p Th c ph m TPHCM Khoa Công ngh Hóa ạ ọ ệ ự ẩ ệ
h cọ
M C L CỤ Ụ
GVHD: Nguy n Văn Hòaễ 1
Đi h c Công nghi p Th c ph m TPHCM Khoa Công ngh Hóa ạ ọ ệ ự ẩ ệ
h cọ
CH NG 1: T NG QUAN V THAN HO T TÍNHƯƠ Ổ Ề Ạ
1.1 Gi i thi u v than ho t tínhớ ệ ề ạ
1.1.1 Đnh nghĩaị
G n đây, cacbon đc xem nh là m t nguyên t tuy t v i c a cu c cách m ngầ ượ ư ộ ố ệ ờ ủ ộ ạ
khoa h c v t li u. T cacbon chúng ta s có đc than ho t tính, m t ch t h p phọ ậ ệ ừ ẽ ượ ạ ộ ấ ấ ụ
x p r t t t, v i các đc tính tuy t v i, đc ng d ng r ng rãi trong công nghi p,ố ấ ố ớ ặ ệ ờ ượ ứ ụ ộ ệ
Than ho t tính là m t thu t ng th ng đc s d ng cho m t nhóm các ch t h pạ ộ ậ ữ ườ ượ ử ụ ộ ấ ấ
ph d ng tinh th , có c u trúc mau qu n làm cho di n tích b m t khá l n, kh năngụ ạ ể ấ ả ệ ề ặ ớ ả
h p ph t t h n.ấ ụ ố ơ
Than ho t tính có thành ph n ch y u là cacbon, chi m t 85 đn 95% kh iạ ầ ủ ế ế ừ ế ố
l ng. Ph n còn l i là các nguyên t khác nh hydro, nito, l u hu nh, oxi,… có s nượ ầ ạ ố ư ư ỳ ẵ
trong nguyên li u ban đu ho c m i liên k t v i các cacbon trong quá trình ho t hóa.ệ ầ ặ ớ ế ớ ạ
Thành ph n c a than ho t tính thông th ng là: 88 % C; 0,5 % H; 0,5 % N; 1 % S và 6ầ ủ ạ ườ
đn 7 % O. Hàm l ng oxi có th thay đi t 1 đn 20 % tùy thu c vào nguyên li u vàế ượ ể ổ ừ ế ộ ệ
cách đi u ch than ho t tính.ề ế ạ
Than ho t tính có b m t kho ng 800 đn 1500 mạ ề ặ ả ế 2/g ch y u là do các l nh cóủ ế ỗ ỏ
bán kính d i 2 mm t o ra, th tích mau qu n t 0,2 đn 0,6 cmướ ạ ể ả ừ ế 3/g.
M i năm kho ng 150 nghìn t n than ho t tính d ng b t đc s n xu t cùng v iỗ ả ấ ạ ạ ộ ượ ả ấ ớ
kho ng 150 nghìn t n than d ng h t và 50 nghìn t n d ng viên ho c thanh.ả ấ ạ ạ ấ ạ ặ
Nhi u nguyên li u khác nhau có th đc s d ng nh g , nh a, đá hay các v tề ệ ể ượ ử ụ ư ỗ ự ậ
li u t ng h p đ s n xu t than ho t tính mà không c n đa chúng v d ng cacbon,ệ ổ ợ ể ả ấ ạ ầ ư ề ạ
đng th i v n có đc hi u qu t ng t . Than ho t tính sau khi s d ng có thồ ờ ẫ ượ ệ ả ươ ự ạ ử ụ ể
GVHD: Nguy n Văn Hòaễ 2
Đi h c Công nghi p Th c ph m TPHCM Khoa Công ngh Hóa ạ ọ ệ ự ẩ ệ
h cọ
đc tái sinh (làm s ch ho c gi i h p ph ) và có th s d ng hàng trăm, th m chíượ ạ ặ ả ấ ụ ể ử ụ ậ
hàng ngàn l n.ầ
Hi n nay trên th tr ng, than ho t tính đc bán d i ba d ng: than ho t tínhệ ị ườ ạ ượ ướ ạ ạ
d ng b t; than ho t tính d ng h t; d ng than ho t tính c i ti n (d i áp su t cao),ạ ộ ạ ạ ạ ạ ạ ả ế ướ ấ
th ng là viên.ườ
1.1.2 L ch s hình thành và phát tri nị ử ể
Than ho t tính d ng than g đã đc ho t hóa đã đc s d ng t nhi u th kạ ở ạ ỗ ượ ạ ượ ử ụ ừ ề ế ỷ
tr c:ướ
Ng i Ai C p s d ng than g t kho ng năm 1500 TCN đ làm ch t h p phườ ậ ử ụ ỗ ừ ả ể ấ ấ ụ
ch a b nh.ữ ệ
Ng i Hin du c n Đ đã bi t làm s ch n c u ng b ng cách l c qua tâm g .ườ ổ ở Ấ ộ ế ạ ướ ố ằ ọ ỗ
S n xu t than ho t tính trong công nghi p b t đu t kho ng nh ng năm 1900,ả ấ ạ ệ ắ ầ ừ ả ữ
đc s d ng đ làm v t li u tinh ch đng b ng cách than hóa h n h p các nguyênượ ử ụ ể ậ ệ ế ườ ằ ỗ ợ
li u có ngu n g c t th c v t b ng h i n c ho c COệ ồ ố ừ ự ậ ằ ớ ướ ặ 2.
Than ho t tính còn đc s d ng trong các m t n phòng đc trong th chi n thạ ượ ử ụ ặ ạ ộ ế ế ứ
nh t.ấ
Năm 1793 Ken-x đã dùng than g đ hút mùi hôi nh ng v t th ng có tính ho iơ ỗ ể ở ữ ế ươ ạ
t .ử
Năm 1773 Silo đã quan sát và mô t hi n t ng h p ph trên than g .ả ệ ượ ấ ụ ỗ
Năm 1777 Phôn-ta-na đã đa than nóng đ vào ng ch a khí úp ng c trên th yư ỏ ố ứ ượ ủ
ngân và nh n th y ph n l n khí trong ng b than hút m t.ậ ấ ầ ớ ố ị ấ
Trong lĩnh v c dung d ch, năm 1875 T -volo-vit đã th y than g có th t y màuự ị ơ ấ ỗ ể ẩ
nhi u dung d ch.ề ị
Năm 1794 Lip-man cũng th y than g t y màu t t các dung d ch đng mía và nămấ ỗ ẩ ố ị ườ
1805 Gu-li-on đã dùng than g đ t y màu trong công nghi p đng.ỗ ể ẩ ệ ườ
Sang đu th k 20, vào năm 1922 Bi-si m i ch t o thành công than t y màu.ầ ế ỷ ớ ế ạ ẩ
Than đc ch t o b ng cách tr n than máu v i potdineeg r a và s y.ượ ế ạ ằ ộ ớ ử ấ
Năm 1872 Han-x nghiên c u kh năng than s d a h p th Nơ ứ ả ọ ừ ấ ụ 2, H2, NH3 và HCN ở
kho ng nhi t đ t 0 đn 70 th y HCN đc h p th t t h n Nả ệ ộ ừ ế ấ ượ ấ ụ ố ơ 2, H2, NH3.
n c ta t nh ng năm đu th p k 60 đã nghiên c u m t s than ho t tính dùngỞ ướ ừ ữ ầ ậ ỷ ứ ộ ố ạ
cho m t n phòng đc và ph c v nhu c u phát tri n.ặ ạ ộ ụ ụ ầ ể
GVHD: Nguy n Văn Hòaễ 3
Đi h c Công nghi p Th c ph m TPHCM Khoa Công ngh Hóa ạ ọ ệ ự ẩ ệ
h cọ
1.2 Phân lo iạ
1.2.1 Phân lo i theo Misecạ
Có nhi u cách đ phân lo i than ho t tính. Cách đn gi n nh t theo Misec là phânề ể ạ ạ ơ ả ấ
lo i theo hình dáng bên ngoài c a nó. Theo cách này than ho t tính đc phân thành 2ạ ủ ạ ượ
nhóm:
Than b t: nộhóm này g m than t y màu và than y t . Vì đ khu ch tán trong dung ồ ẩ ế ộ ế
d ch nh nên quá trình h p ph x y ra trong dung d ch r t ch m. Đ tăng c ng đ ị ỏ ấ ụ ả ị ấ ậ ể ườ ộ
thi t l p cân b ng h p ph than đc nghi n thành b t m n.ế ậ ằ ấ ụ ượ ề ộ ị
Than h t:ạ
Than h t ch y u đc dùng trong h p ph khí và h i, vì v y còn có tên g i là ạ ủ ế ượ ấ ụ ơ ậ ọ
than khí. Đôi khi than h t cũng đc dùng trong môi tr ng l ng, đc bi t là đ l c ạ ượ ườ ỏ ặ ệ ể ọ
n c.ướ
Than h t có th là d ng m nh ho c d ng tr . Nguyên li u đc xay đn kíchạ ể ạ ả ặ ạ ụ ệ ượ ế
th c nh t đnh và ho t hóa. Than h t d ng tr hoàn ch nh đc ch t o theo quyướ ấ ị ạ ạ ạ ụ ỉ ượ ế ạ
trình ph c t p. Nguyên li u đc chu n b d ng v a, ép v a thành s i và c t thànhứ ạ ệ ượ ẩ ị ở ạ ữ ữ ợ ắ
h t r i ti p t c các b c s n xu t khác.ạ ồ ế ụ ướ ả ấ
1.2.2 Phân lo i theo Meclenbuaạ
Meclenbua phân lo i than ho t tính theo m c đích s d ng và vì v y than g mạ ạ ụ ử ụ ậ ồ
nhi u lo i:ề ạ
Than t y màu: đẩây là nhóm c b n, có ng d ng r ng rãi trong nhi u ngànhơ ả ứ ụ ộ ề
công nghi p đ t y màu dung d ch. đây, than h p ph ch t b n có màu. Kích th cệ ể ẩ ị Ở ấ ụ ấ ẩ ướ
phân t ch t màu thay đi trong ph m vi r ng t d ng phân t thông th ng t i d ngử ấ ổ ạ ộ ừ ạ ử ườ ớ ạ
l n và t i các ti u phân có đ phân tán keo. Than t y màu dùng d ng b t m n có kíchớ ớ ể ộ ẩ ở ạ ộ ị
th c h t kho ng 80 ÷ 100 ướ ạ ả m. Than t y màu còn g m than ki m, than axit và thanẩ ồ ề
trung tính.
Than y t : tếhan có kh năng h p ph các ch t tan phân tán d ng keo trong d chả ấ ụ ấ ạ ị
d dày và ru t. Đây cũng là than t y màu, ch khác là có đ s ch cao. Trong quá trìnhạ ộ ẩ ỉ ộ ạ
s n xu t không nên dùng ch t m ch a nhi u cation đc nh thi c, đng, th y ngân,ả ấ ấ ẩ ứ ề ộ ư ế ồ ủ
…
Than h p ph : tấ ụ ùy vào ch t l ng và m c đích s d ng.ấ ượ ụ ử ụ
GVHD: Nguy n Văn Hòaễ 4
Đi h c Công nghi p Th c ph m TPHCM Khoa Công ngh Hóa ạ ọ ệ ự ẩ ệ
h cọ
Than ng ng t : than đc dùng đ gôm h i các ch t h u c trong không khí,ư ụ ượ ể ơ ấ ữ ơ
ch ng h n dùng đ tách benzen kh i các khí thiên nhiên nh m quay vòng dung môi dẳ ạ ể ỏ ằ ễ
bay h i tr l i quy trình s n xu t. Than có ho t tính cao, b n c h c cao, tr l c l pơ ở ạ ả ấ ạ ề ơ ọ ở ự ớ
than đi v i dòng khí nh , kh năng l u tr ch t h p ph th p. Th ng than đcố ớ ỏ ả ư ữ ấ ấ ụ ấ ườ ượ
s n xu t d i d ng viên đnh hình hay d ng m nh đng kính t 2 ÷ 8 mm, chi u dàiả ấ ướ ạ ị ạ ả ườ ừ ề
kho ng 1,5 l n đng kính.ả ầ ườ
Than xúc tác: cũng là m t d ng than khí, có đ x p l n, có th dùng làm ch tộ ạ ộ ố ớ ể ấ
xúc tác trong t ng h p nhi u ch t vô c cũng nh h u c .ổ ợ ề ấ ơ ư ữ ơ
Than khí: than có kh năng h p ph ch n l c khí và h i. Có th dùng than nàyả ấ ụ ọ ọ ơ ể
đ tách các h p ph n khí bay h i ra kh i h n h p c a chúng. Than có ng d ng r ngể ợ ầ ơ ỏ ỗ ợ ủ ứ ụ ộ
rãi trong công nghi p d u m đ làm s ch các ch t th m, không khí,… đ làm s chệ ầ ỏ ể ạ ấ ơ ể ạ
n c. Than đc s n xu t d i d ng m nh hay h t đnh hình v i kích th c tùyướ ượ ả ấ ướ ạ ả ạ ị ớ ướ
thu c vào m c đích s d ng.ộ ụ ử ụ
1.2.3 Phân lo i theo Đu-bi-ninạ
Đu-bi-nin đã d a vào c u trúc x p đ phân lo i than ho t tính. Chia than ho t tínhự ấ ố ể ạ ạ ạ
thành d ng thu h i và d ng khí là không có ý nghĩa v đc tr ng c u trúc. Theo ôngạ ồ ạ ề ặ ư ấ
chia than thành 3 d ng d i đây là h p lý:ạ ướ ợ
Than ho t tính h p ph khí: dùng cho h p ph khí, h i và các ch t d bay h i.ạ ấ ụ ấ ụ ơ ấ ễ ơ
D ng than này thu c ch t h p ph có c u trúc x p nh lo i I. Đc tr ng cho c u trúcạ ộ ấ ấ ụ ấ ố ỏ ạ ặ ư ấ
c a d ng than này là khi tăng th tích h p ph trong l x p nh làm d dàng cho sủ ạ ể ấ ụ ỗ ố ỏ ễ ự
h p ph đng nhi t.ấ ụ ẳ ệ
Than ho t tính thu h i: dùng h p ph các dung môi công nghi p nh m thu h iạ ồ ấ ụ ệ ằ ồ
đa chúng tr l i chu trình s n xu t. D ng than này thu c ch t h p ph có c u trúcư ở ạ ả ấ ạ ộ ấ ấ ụ ấ
h n t p. Dung tích h p ph l n nh ng kh năng l u gi u ch t b h p ph th p, nh tỗ ạ ấ ụ ớ ư ả ư ữ ấ ị ấ ụ ấ ấ
là trong đi u ki n kh h p ph b ng h i quá nhi t.ề ệ ử ấ ụ ằ ơ ệ
Than t y màu: than t y màu dùng đ t y màu và l t s ch dung d ch, ch t l ng.ẩ ẩ ể ẩ ộ ạ ị ấ ỏ
Than ch y u thu c ch t h p ph có c u trúc lo i II. Than ch a t l l n l có kíchủ ế ộ ấ ấ ụ ấ ạ ứ ỷ ệ ớ ỗ
th c đ l n đ h p ph các ch t có phân t màu và các t p ch t khác có m t trongướ ủ ớ ể ấ ụ ấ ử ạ ấ ặ
pha l ng. Khi c n h p ph các ch t có phân t nh kh i dung d ch thì dùng tan có trúcỏ ầ ấ ụ ấ ử ỏ ỏ ị
lo i I.ạ
S phân lo i than ho t tính giúp chúng ta có đnh h ng d dàng trong s n xu t vàự ạ ạ ị ướ ễ ả ấ
trong vi c tìm lo i than thích h p cho m c đích s d ng c a mình. Than ho t tínhệ ạ ợ ụ ử ụ ủ ạ
GVHD: Nguy n Văn Hòaễ 5