Cấu trúc hoá học của than hoạt tính

Mặc dù các nguyên liệu thô ở trạng thái tự nhiên của chúng không có cấu trúc tấm graphite vốn có, nhưng chúng cố định vào cấu trúc này trong quá trình bắt đầu của quá trình sản xuất - gia nhiệt chậm trong môi trường ôxy tối thiểu đến nhiệt độ vượt quá 1450 F. được sắp xếp lại thành cấu trúc nung ổn định nhất của chúng, đó là một tấm than chì. Tuy nhiên, sự sắp xếp cụ thể của các góc, khoảng cách và khoảng trống trong cấu trúc thay đổi tùy theo loại vật liệu thô.

Cấu trúc nung được sử dụng hạn chế do độ xốp và mật độ. Vật liệu nung, được gọi là than, phải được kích hoạt thông qua quá trình xử lý vật lý và / hoặc hóa học, loại bỏ các nguyên tử cacbon một cách có trật tự. Các quá trình hoạt hóa khác nhau tạo ra các biến thể khác nhau của cấu trúc nung cơ bản. Có một mối quan hệ nghịch đảo giữa mật độ biểu kiến của than hoạt tính và độ xốp của nó. Càng nhiều nguyên tử cacbon bị loại bỏ, độ xốp càng cao, nhưng mật độ biểu kiến cực đại càng thấp.

Mỗi biến thể của mỗi cấu trúc nung cơ bản đều có những đặc tính riêng biệt, có thể dự đoán được. Điều này cho phép người dùng chọn hình thức than hoạt tính phù hợp nhất với một ứng dụng cụ thể. Các thuộc tính này bao gồm: Than hoạt tính loại bỏ các hợp chất không mong muốn thông qua quá trình hấp phụ, trong đó các vật liệu mục tiêu liên kết với các nguyên tử carbon dọc theo bề mặt của than hoạt tính. Quá trình kích hoạt tạo ra một mạng lưới xốp dưới kính hiển vi rộng lớn, làm tăng đáng kể số lượng các vị trí liên kết có sẵn. Tuy nhiên, các ứng dụng khác nhau yêu cầu kích thước lỗ chân lông khác nhau. Than hoạt tính dạng “microporous” có các lỗ nhỏ hơn 2 nm. Than hoạt tính dạng “lưới” có kích thước lỗ từ 2 đến 5 nm, trong khi than hoạt tính dạng “vĩ mô” có kích thước lỗ trên 5 nm.
Số lượng iốt, mật đường, xanh metylen và tanin: Số iốt (thường là 500 đến 1200 mg / g) đo khả năng hấp phụ đối với các phân tử nhỏ. Số mật đường (thường từ 95 đến 600 mg / g) cho thấy khả năng hấp phụ các phân tử lớn. Con số metylen (thường từ 11 đến 28 g / 100g) cho biết khả năng hấp phụ đối với các phân tử có kích thước trung bình. Vì hầu hết các chất gây ô nhiễm chứa nhiều kích thước phân tử khác nhau, số lượng tanin (thường là 200 đến 362 ppm) chứng tỏ khả năng hấp phụ hỗn hợp của than hoạt tính.
Hoạt tính cacbon tetraclorua (CTC): Thông thường từ 45 đến 70% trọng lượng, điều này thể hiện độ xốp của than hoạt tính đối với các ứng dụng không khí / hơi.
Khử clo: Đây là độ sâu mà lớp than hoạt tính phải có để loại bỏ một nửa clo khỏi dòng chất lỏng (được gọi là giá trị một nửa). Giá trị một nửa càng thấp, hiệu suất càng tốt.
Than hoạt tính cũng được phân loại dựa trên các đặc tính vật lý của nó. Nó có sẵn ở ba dạng khác nhau (dạng bột, dạng hạt và dạng đùn), mỗi dạng có các thuộc tính vật lý riêng khiến nó phù hợp một cách lý tưởng cho các loại ứng dụng cụ thể.