Hiện nay, than hoạt tính là một trong những vật liệu không còn xa lạ đối với mỗi người. Nó được sử dụng trong rất nhiều ngành nghề, hay lĩnh vực khác nhau. Như khẩu trang than hoạt tính, máy lọc không khí sử dụng bộ lọc than hoạt tính,… Hay phổ biến nhất chính là máy lọc nước dùng lõi lọc than hoạt tính. Vậy than hoạt tính lọc nước hoạt động như thế nào?
Than hoạt tính là gì?
Than hoạt tính trong tiếng anh còn được gọi với cái tên Activated Carbon. Đây là nguyên liệu chứa Cacbon (85-90%) đã được xử lý để loại bỏ các chất nhựa và tạo ra các lỗ xốp trong cấu trúc của chúng. Tuy có khối lượng thấp, thể tích nhỏ. Nhưng nó mang khả năng tăng diện tích phản ứng hóa học, cùng phản ứng hấp phụ cực kỳ tốt.
Than hoạt tính là một sản phẩm được xử lý hoạt hóa dưới nhiệt độ từ 950-1000 độ C trong điều kiện yếm khí. Cấu trúc than hoạt tính có dạng lỗ xốp, rộng với diện tích bề mặt lớn và khối lượng riêng thấp, khoảng 1mg than hoạt tính có diện tích hơn 500m2.
Than hoạt tính được làm từ nhiều nguyên liệu, chủ yếu từ gáo dừa và tre, một số nơi còn làm từ vỏ trấu, than đá, gỗ,… Tác dụng chính của than hoạt tính đó là hấp thụ cặn bẩn, hóa chất, lọc khí, lọc nước, giữ lại nhiều tạp chất hay kim loại nặng trên bề mặt. Chính vì thế nó được sử dụng rộng rãi trong đời sống.
Sự khác biệt của than và than hoạt tính
Than hoạt tính khác với than hoa thông thường ở diện tích bề mặt lớn gấp nhiều lần do cấu trúc có nhiều lỗ xốp (diện tích bề mặt của than hoa thông thường chỉ vài chục m2/g than, với than hoạt tính là từ vài trăm đến hàng ngàn m2/g). Độ hấp phụ và các thông số kỹ thuật khác cũng cao hơn nhiều lần so với than thông thường, do đó than hoạt tính có những đặc tính kỹ thuật vượt trội mà than hoa thông thường không có được.
Bởi trong quá trình tạo sản xuất than hoạt tính. Cụ thể là quá trình tạo nhiệt người ta sẽ sử dụng nhiệt độ để tách Carbon (Than) ra khỏi cấu trúc ban đầu. Và sau đó là chuyển thành bột than hoạt tính. Chính vì thế, trong than hoạt tính sẽ mang cấu trúc lỗi rỗng. Giúp giữ lại và trung hòa (vô hiệu hóa) các phân tử hay các hạt bụi siêu nhỏ, siêu mịn. Do đó, diện tích bề mặt ngoài của than hoạt tính cũng rất lớn so với các loại than bình thường. Nên được coi là một chất khá lý tưởng để lọc hút nhiều loại hóa chất độc hại.
Cấu tạo
Than hoạt tính được tạo từ gỗ và than đá thường có giá thành thấp. Như xơ dừa, vỏ trái cây thì giá thành cao và chất lượng hơn. Chất thải của quá trình chế tạo than hoạt tính dễ dàng được tiêu hủy bằng phương pháp đốt. Nếu như các chất đã được lọc là những kim loại nặng thì việc thu hồi lại, từ tro đốt, cũng rất dễ. Phần lớn than hoạt tính có mặt trong đời sống được làm từ gỗ. Bằng cách đốt cháy thân cây rồi phun nước lên thân cây đang cháy (loại này còn có tên là than hoa). Hoặc nung thân gỗ trong môi trường yếm khí.
Theo một nghiên cứu và kiểm tra tại Nhât, than hoạt tính dưới kính hiển vi điện tử phóng đại 500 lần có cấu trúc thể hiện dạng tổ ong rất đặc trưng. Nhờ cấu trúc này, trong 1g than hoạt tính, diện tích bề mặt của tất cả các lỗ rỗng có thể đạt tới 800 – 1300m2/g. Vậy nên than hoạt tính có tính hấp phụ rất mạnh. Bề mặt hấp phụ càng lớn. Bởi hạt vật chất bị hấp phụ càng nhỏ thì tính hấp phụ càng cao.
Về mặt hóa học gồm chủ yếu là nguyên tố carbon ở dạng vô định hình (bột). Một phần nữa có dạng tinh thể vụn grafit. Ngoài carbon thì phần còn lại thường là tàn tro, mà chủ yếu là các kim loại kiềm và vụn cát). Than hoạt tính có diện tích bề mặt ngoài rất lớn nên được ứng dụng như một chất lý tưởng để lọc hút nhiều loại hóa chất.
Than hoạt tính lọc nước như thế nào?
Nguồn nước hiện nay đang bị ô nhiễm nghiêm trọng
Hiện nay, toàn cầu đang phải đối mặt với thách thức lớn về tình trạng ô nhiễm nguồn nước. Đặc biệt là tại các khu công nghiệp và đô thị. Tại các thành phố lớn, lượng nước thải chưa qua xử lý của hàng trăm cơ sở sản xuất công nghiệp xả thẳng ra môi trường là nguyên nhân chính gây ô nhiễm môi trường nguồn nước. Ở khu vực nông thôn, tình trạng ô nhiễm nguồn nước cũng không ngừng gia tăng.
Theo thống kê, có 76% số dân đang sinh sống ở nông thôn, là nơi cơ sở hạ tầng còn lạc hậu. Phần lớn các chất thải của con người và gia súc không được xử lý nên thấm xuống đất hoặc rửa trôi làm cho tình trạng ô nhiễm nguồn nước về mặt hữu cơ và vi sinh vật ngày càng cao. Bên cạnh đó, việc lạm dụng các chất bảo vệ thực vật trong sản xuất nông nghiệp dẫn đến các nguồn nước ở sông, hồ, kênh, mương bị ô nhiễm nghiêm trọng. Ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường và sức khoẻ của con người.
Than hoạt tính lọc nước
Cách đây khoảng 2000 năm, thì con người đã biết sử dụng than hoạt tính để loại bỏ tạp chất trong nước, mang lại nguồn nước sạch tự nhiên. Tiếp đó, mọi người dần biết đến khả năng hấp thụ đặc biệt của than hoạt tính. Tuy nhiên đến đầu những năm 1990, than hoạt tính được sản xuất ở dạng bột và được bán ra thị trường thương mại. Vào thời điểm đó, người ta thường sử dụng than hoạt tính để làm sạch nước.
Bởi than hoạt tính có thể tẩy các chất bẩn vi lượng. Do có cấu trúc xốp và bản thân xung quanh mạng tinh thể của than hoạt tính có một lực hút rất mạnh. Vì thế than hoạt tính có khả năng hấp phụ khác thường. Đặc biệt là đối với các chất có gốc hữu cơ, chất độc,… Như các tạp chất trong nước bao gồm thuốc trừ sâu, chất thải công nghiệp và các hoá chất. Đây là lý do than hoạt tính được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống lọc nước trên toàn thế giới.
Than hoạt tính lọc nước được sử dụng trong các hệ thống bình lọc nước mini, máy lọc nước mini, máy lọc nước,… Để lọc xử lý nước sinh hoạt và nước thải. Theo đó, xử lý làm sạch môi trường, khử mùi, khử tia đất và các tác nhân gây ảnh hưởng có hại đến sức khỏe con người. Đồng thời chống ô nhiễm môi trường sống, đem lại một môi trường sống trong sạch cho con người.
Các ứng dụng khác của than hoạt tính
Ngoài sử dụng than hoạt tính để lọc nước. Than hoạt tính cũng có rất nhiều các ứng dụng khác trong nhiều các lĩnh vực và ngành nghề khác nhau. Dưới đây là một số ứng dụng phổ biến nhất của than hoạt tính trong đời sống:
Trong y tế
Than hoạt tính còn mang cái tên Carbo medicinalis (than dược). Hầu hết chúng được tạo những viêng nang than hoạt tính để uống với nước như một loại thuốc. Và được dử dụng trong trường hợp bệnh nhân bị ngộ độc. Như ngộ độc thức ăn, ngộ độc rượu bia, uống thuốc quá liều, tiêu chảy, chứng khó tiêu và đầy hơi,…
Ngoài ra, than hoạt tính còn được dùng để sản xuất mặt nạ phòng độc, khẩu trang y tế,… Để lọc các chất bụi bẩn, vi khuẩn xâm nhập qua đường hô hấp.
Trong công nghiệp hóa học
Trong công nghiệp hoá học, than hoạt tính được sử dụng làm chất xúc tác và chất tải cho các chất xúc tác khác…
Trong thiết bị kỹ thuật
Than hoạt tính là một thành phần lọc khí. Như trong đầu lọc thuốc lá, miếng hoạt tính trong khẩu trang,… Hay các tấm khử mùi trong tủ lạnh và máy điều hòa nhiệt độ…
Đặc biệt than hoạt tính còn được sử dụng trong các hệ thống máy lọc không khí. Giúp không khí trong không gian nhà bạn được thanh lọc. Đảm bảo sức khoẻ cho cả gia đình.
Các ngành công nghiệp
Than hoạt tính được dùng để chế biến thực phẩm, công nghiệp hóa dầu, sản xuất dược phẩm,… Hay các hoạt động khai khoáng, nông nghiệp, bảo quản, hàng không vũ trụ, lĩnh vực quan sự… Đều cần phải sử dụng than hoạt tính với khối lượng rất lớn.
Một ứng dụng công nghiệp chính là xử lý kim loại cuối. Nó được sử dụng rộng rãi trong tinh chế dung dịch mạ điện. Ví dụ, nó là kỹ thuật tinh chế chính trong việc loại bỏ những tạp chất hữu cơ từ dung dịch mạ kền sáng. Nhiều chất hữu cơ được thêm vào dung dịch mạ để cải thiện tính bám dính và tăng tính chất như độ sáng, nhẵn, tính uốn,…
Ứng dụng than hoạt tính trong làm đẹp
Một số hãng mỹ phẩm sử dụng than hoạt tính để sản xuất các sản phẩm làm đẹp. Như các loại mặt nạ, sữa rửa mặt, xà phòng,… Nhằm hút các chất nhờn, bụi bẩn dưới lỗ chân lông, giúp da chắc khỏe. Ví dụ như:
- Giúp làm trắng răng:Than hoạt tính sẽ giúp răng trắng bóng đồng thời củng cố sức khoẻ răng miệng. Bằng cách thay đổi nồng độ pH trong miệng. Giúp ngăn ngừa sâu răng, hôi miệng và các bệnh về nướu.Than hoạt tính làm trắng răng bằng cách hấp thụ mảng bám và vi khuẩn trên răng. Phương pháp làm trắng răng này được các nha sỹ khuyên dùng vì có nguyên liệu thiên nhiên, an toàn. Nhưng lại đem lại hiệu quả cao và chi phí thấp.
- Than hoạt tính có hiệu quả rất tốt trong việc điều trị mùi cơ thể, mụn trứng cá,… Hay làm giảm đau ở vết côn trùng cắn, giảm phát ban,… Bởi than hoạt tính có thể hấp thụ các chất độc từ các lỗ chân lông của bạn. Vì vậy bạn cũng có thể trộn than hoạt tính với các mặt nạ để loại bỏ độc tố ra khỏi cơ thể.
Kết luận
Than hoạt tính là một trong những chất có cấu trúc phân tử than. Được xử lý đặc biệt để tạo thành vật liệu có cấu trúc đặc biệt để có thể tăng diện tích tiếp xúc của bề mặt than. Với các phân tử hóa chất trong nước và hấp thụ một lượng lớn các tạp chất bẩn chứa bên trong nguồn nước ô nhiễm. Chính vì thế, trong các hệ thống máy lọc nước, than hoạt tính lọc nước là một thành phần không thể thiếu.
>> Có thể bạn chưa biết?