Than hoạt tính dạng sợi là gì?
Than hoạt tính dạng sợi là than hoạt tính có hình dạng sợi, sợi nhỏ, chỉ hoặc sợi rối và vải hoặc tấm ép. Các sợi này khác với sợi carbon dùng làm vật liệu gia cường cho composit ở chỗ chúng có diện tích bề mặt lớn và cấu trúc xốp phát triển nhưng độ bền cơ học thấp.
Từ định nghĩa trên, ta thấy than hoạt tính dạng sợi là một nhóm vật liệu than hoạt tính có hình dạng đặc biệt. Chúng có các tính chất và khả năng hấp phụ giống như than hoạt tính, nhưng do hình dạng sợi, chúng có khả năng ứng dụng rộng rãi hơn. Hơn nữa, do vật liệu sản xuất than hoạt tính dạng sợi là các sợi polymer thiên nhiên hoặc tổng hợp, mà than hoạt tính dạng sợi còn có những tính chất khác biệt và có ưu điểm vượt trội so với than hoạt tính dạng hạt hoặc dạng bột.
Tấm (Miếng) than hoạt tính dạng sợi
Cấu trúc than hoạt tính dạng sợi
Cấu trúc than hoạt tính quyết định đến hiệu suất hấp phụ của than hoạt tính cũng như khả năng xử lý từng loại ô nhiễm hiệu quả như thế nào của than hoạt tính. Vì vậy chúng ta cần hiểu biết cấu trúc của than hoạt tính.
Khó có thể đưa ra một mô hình cấu trúc duy nhất của than hoạt tính dạng sợi do sự đa dạng của chúng. Tuy nhiên, có thể khẳng định là tất cả các than hoạt tính dạng sợi đều có hình trụ và có hệ thống mao quản, sự bố trí hệ thống mao quản của than hoạt tính dạng sợi thay đổi tùy theo vật liệu ban đầu cũng như phương pháp chế tạo. Trong phần lớn các trường hợp, các than hoạt tính dạng sợi có nguồn gốc sợi nhân tạo có lỗ xốp kích thước nhỏ và đồng đều. Ngược lại, than hoạt tính dạng sợi có nguồn gốc từ sợi thiên nhiên có hệ thống lỗ xốp hỗn hợp, từ lỗ vi xốp đến lỗ đại xốp, tỷ lệ các loại lỗ xốp của chúng phụ thuộc vào phương pháp và điều kiện điều chế.
Năm 1985, Ishizaki đưa ra mô hình bố trí lỗ xốp của than hoạt tính dạng sợi và than hoạt tính dạng hạt:
Mô hình lỗ xốp của than hoạt tính
Từ mô hình của Ishizaki, ta thấy các lỗ xốp của than hoạt tính dạng sợi mở ra ngay trên bề mặt của chúng, trong khi đó, lỗ vi xốp của than hoạt tính dạng hạt lại mở ra trên thành của các lỗ đại xốp.
Năm 2000, Braquet C và cộng sự sử dụng kính hiển vi diện tử quét (SEM) và kính hiển vi lực nguyên tử (AFM) để quan sát cấu trúc của than hoạt tính dạng sợi từ tơ nhân tạo hoạt hóa bằng hơi nước ở 900oC, ành chụp SEM và AFM đã cho thấy các lộ xốp của sợi than hoạt tính mỡ ra ngay trên bề mặt sợi.
Cấu trúc than hoạt tính dạng sợi
Từ các mô hình trên, ta thấy than hoạt tính dạng sợi có hình trụ và hệ thống lỗ xốp mở ra trực tiếp trên bề mặt sợi. Điều này giúp tăng hiệu suất xử lý ô nhiễm của than hoạt tính dạng sợi. Chính vì vậy mà than hoạt tính dạng sợi được nghiên cứu phát triển và ứng dụng ngày càng nhiều trong cuộc sống. Mời bạn tìm hiểu thêm: “Ứng dụng của than hoạt tính trong cuộc sống”
Quy trình sản xuất than hoạt tính dạng sợi
Quy trì sản xuất than hoạt tính dạng sợi người ta sử dụng các phương pháp tương tự như phương pháp điều chế than hoạt tính dạng hạt.
- Hoạt hóa bằng khí hoặc bằng hơi: Sợi sau khi nhiệt phân ở nhiệt độ 800 – 1000oC được hoạt hóa bằng hơi nước hoặc các khí oxy hóa ở nhiệt độ khoảng 1000oC.
- Hoạt hóa hóa học: Cấu trúc xốp của sợi được tạo thành nhờ tác dụng của các hóa chất được tẩm vào sợi trước khi nhiệt phân.
- Hoạt hóa hỗn hợp: sợi sau khi hoạt hóa hóa học được hoạt hóa bằng khí hoặc hơi nước.
Phương pháp hoạt hóa bằng hơi nước để sản xuất than hoạt tính dạng sợi bằng phương pháp hoạt hóa với CO2 hoặc hơi nước như hình sau:
