1. Than hoạt tính là gì?
Than hoạt tính (hay còn được gọi là carbon hoạt tính, tên tiếng Anh là Activated Carbon) là một dạng carbon có độ xốp cao, rất nhiều vết nứt, lỗ rỗng nhỏ đến kích thước phân tử. Cấu trúc đặc biệt như vậy làm cho diện tích bề mặt của than hoạt tính rất lớn, từ đó dễ dàng hấp thụ và phản ứng với nhiều chất khác nhau.
Để tạo ra than hoạt tính, người ta phải đốt các nhiên liệu giàu carbon ở nhiệt độ cao từ 600 - 900 độ C trong điều kiện yếm khí: gỗ, tre, than đá, gáo dừa.
Than hoạt tính hấp thụ vật lý các tạp chất và bụi bẩn có trong các môi trường nước, không khí như SO2, CO2, H2S, Clo, Benzen,... khiến cho các chất này bị giữ lại trên bề mặt carbon. Chính vì thế, than hoạt tính được áp dụng trong khử mùi, xử lý nước, làm đẹp và cả lĩnh vực y tế sức khỏe.
2. Các loại than hoạt tính
- Than hoạt tính dạng tấm: Than hoạt tính dạng tấm là sự kết hợp giữa khung định hình và miếng mút được tẩm bột than để sử dụng trong việc lọc sạch không khí.
- Than hoạt tính dạng viên nén: ở dạng này than được nén và tạo thành hình trụ có đường kính từ 0.8 đến 5mm. Than hoạt tính dạng viên nén với cấu trúc hình trụ nên cứng cáp, bền bỉ hơn các dạng than khác, có kích thước vừa phải và có diện tích bề mặt tiếp xúc lớn, do đó được sử dụng để lọc khí độc cực tốt.
- Than hoạt tính dạng hạt: Ở dạng này, các hạt than hoạt tính có hình dạng ngẫu nhiên với kích thước từ 0.2 đến 5mm. Than hoạt tính dạng hạt cứng và bền hơn dạng bột, kích thước lớn khó bị rửa trôi nên thường được ứng dụng cho việc xử lý nước thải công nghiệp, nước dùng sinh hoạt.
- Than hoạt tính dạng bột: Than hoạt tính được nghiền thành bột mịn với kích thước từ 0.2mm đến 0.5mm. Than hoạt tính dạng bột có giá thành rẻ do dễ sản xuất, bề mặt tiếp xúc rất lớn nên được sử dụng trong các ứng dụng cần pha chế như trong mỹ phẩm, kem đánh răng,... và xử lý hóa chất. Do tính chất dễ bị rửa trôi và không ổn định nên than hoạt tính dạng bột chủ yếu được sử dụng dưới dạng bổ trợ ở các hệ thống xử lý nước phèn công nghiệp hay sử dụng trong màng lọc RO.
- Than hoạt tính dạng ống: Than hoạt tính dạng ống có được tạo hình thành những ống lớn có đường kính từ 1cm đến 5cm để sử dụng trong công nghiệp và các hệ thống lọc lớn.
 |
| Than hoạt tính dạng ống |
3. Cơ chế hoạt động của than hoạt tính
Than hoạt tính hoạt động chủ yếu bằng cơ chế hấp thụ để loại bỏ toàn bộ các chất bẩn, chất ô nhiễm có trong nước hoặc ở trong không khí.
Vì khả năng tạo ra một diện tích bề mặt bên trong của carbon lớn sẽ tạo ra một lực hấp dẫn để hút các phân tử khác vào, khiến cho các chất bẩn bị hấp thụ vào hoặc bám dính lên trên bề mặt của lớp than hoạt tính.
Đối với các chất hòa tan bị hấp phụ sẽ di chuyển từ khu vực có lỗ rỗng nhẹ đến những nơi có lực hấp dẫn mạnh nhất. Nhờ sức hút của bề mặt carbon lớn hơn rất nhiều so với với lực hút của các chất có trong nước, thành ra các chất ô nhiễm bị hấp thụ ngược trở lại vào bên trên bề mặt.
Những chất gây ô nhiễm thường là các chất hữu cơ có trọng lượng phân tử cao, trung tính hoặc không phân cực. Để hấp thụ được hiệu quả, chúng cần được hoàn tan với nước sao cho kích thước phải nhỏ hơn lỗ rỗng của carbon hoạt tính, nhờ thế, các chất ô nhiễm sẽ bị hấp thụ vào bên trong.
Ngoài việc hấp phụ vật lý, còn có các phản ứng hóa học trên bề mặt carbon. Trong đó, phản ứng hóa học giữa clo và carbon tạo thành ion clorua, giúp loại bỏ clo khỏi nước.
4. Các ứng dụng của than hoạt tính
- Ứng dụng xử lý nước: Than hoạt tính sẽ loại bỏ các chất hữu cơ, chất hóa học, tạp chất hòa tan trong nước, được ứng dụng trong cả xử lý nước thải, nước sinh hoạt và nước uống tinh khiết.
 |
| Chế độ lọc nước có sử dụng than hoạt tính |
- Ứng dụng trong xử lý khí thải, khử mùi: Khử mùi, hút ẩm không khí là những tác dụng của than hoạt tính rất được ưa chuộng hiện nay. Ưu điểm của phương pháp này so với việc sử dụng các sản phẩm tạo mùi hương là không hề chứa hóa chất độc hại, chỉ hút và loại bỏ các chất gây mùi để tạo ra một không gian trong lành. Phương pháp này giúp hấp phụ và loại bỏ toàn bộ những tạp chất gây mùi lơ lửng trong không khí và khắc phục tình trạng mùi hương và mùi hôi pha tạp gây cảm giác khó chịu, mệt mỏi cho người trong không gian kín. Ngoài ra, nếu bỏ một chút bột than hoạt tính vào tủ lạnh, phòng ngủ hoặc tủ quần áo đảm bảo không gian gia đình của bạn sẽ trở nên thoáng mát hơn rất nhiều.
- Ứng dụng trong y tế: Trong lĩnh vực y tế, than hoạt tính cũng được sử dụng rất nhiều để hỗ trợ điều trị các ca ngộ độ bia rượu, chất độc, uống thuốc quá liều.. Một số loại thuốc được điều chế từ than hoạt tính sử dụng rất nhiều như: Carbogast điều trị đau dạ dày và ruột, Carbotrim điều trị nhiễm khuẩn và ngộ độc thực phẩm. Bên cạnh đó, than hoạt tính còn có tác dụng làm giảm bớt tình trạng đầy hơi bằng cách hấp phụ và thải các chất làm đầy bụng, độc tố ra khỏi cơ thể. Ngoài ra, than hoạt tính còn là nguyên liệu không thể thiếu trong các sản phẩm khẩu trang y tế, mặt nạ phòng độc.. để ngăn ngừa sự lây lan của dịch COVID - 19 và các nghiệp vụ quân sự.
- Ứng dụng trong công nghiệp: Than hoạt tính được dùng để xử lý kim loại cuối, điển hình là dùng trong tinh chế dung dịch mạ điện. Than hoạt tính còn có ứng dụng trong công nghiệp khai khoáng chiết xuất và lọc vàng, bạc, các kim loại quý khác.
- Ứng dụng trong nông nghiệp: Than hoạt tính được sử dụng để cải tạo đất trồng với tác dụng trung hòa pH và loại bỏ các nguồn bệnh trong đất đặc biệt là xử lý đất bị nhiễm mặn, đất có nhiều thuốc trừ sâu, thuốc bảo vệ thực vật tồn dư. Ngoài ra, nó còn được dùng để xử lý nguồn nước, chất thải trong các ao, hồ giúp cá có một môi trường sống trong lành hơn.
- Một số ứng dụng khác: Than hoạt tính được bổ sung trong mỹ phẩm, sữa rửa mặt, dầu tắm, mặt nạ dưỡng da để khử trùng, hút bụi bẩn, độc tố từ lỗ chân lông. Kem đánh răng cũng được thêm vào than hoạt tính để hấp thụ các mảng bám, vị khuẩn. Khẩu trang y tế và mặt nạ chống độc cũng có than hoạt tính trong đó./.