NỘI DUNG BÀI VIẾT
1. Giới thiệu về than hoạt tính
Than hoạt tính (Activated Carbon) là vật liệu xốp có khả năng hấp phụ mạnh các phân tử khí, hơi dung môi, chất hữu cơ và ion kim loại nặng. Hai chỉ số quan trọng nhất phản ánh hiệu suất hấp phụ của than hoạt tính là chỉ số Iod (Iodine Number) và chỉ số CTC (Carbon Tetrachloride Activity).
Tuy nhiên, một yếu tố ít được chú ý nhưng lại quyết định đến khả năng hấp phụ tổng thể chính là khối lượng riêng (Bulk Density).
Bài viết này sẽ giúp bạn hiểu sâu mối quan hệ giữa khối lượng riêng, cấu trúc mao quản, chỉ số Iod và CTC, từ đó lựa chọn loại than hoạt tính tối ưu cho từng ứng dụng: lọc khí, xử lý nước, hoặc khử mùi công nghiệp.
2. Khối lượng riêng của than hoạt tính là gì?
Khối lượng riêng (Bulk Density) được định nghĩa là khối lượng của than hoạt tính trên một đơn vị thể tích, bao gồm cả phần rỗng giữa các hạt. Đơn vị thường dùng là g/cm³ hoặc kg/m³.
Than hoạt tính dạng bột (PAC): 0.25 – 0.45 g/cm³
Than hoạt tính dạng hạt (GAC): 0.40 – 0.55 g/cm³
Than hoạt tính tổ ong (Honeycomb): 0.35 – 0.50 g/cm³
Khối lượng riêng phản ánh mức độ xốp và cấu trúc rỗng bên trong vật liệu. Khi khối lượng riêng giảm, số lượng mao quản (micropore + mesopore) tăng lên, dẫn tới diện tích bề mặt riêng (BET surface area) lớn hơn – từ đó tăng khả năng hấp phụ.
3. Chỉ số Iod và CTC – Thước đo hiệu suất hấp phụ
3.1. Chỉ số Iod (Iodine Number)
Đơn vị: mg/g
Phản ánh: khả năng hấp phụ các phân tử nhỏ (cỡ 10 Å), tức là hấp phụ pha lỏng và khí nhẹ.
Giá trị phổ biến:
600–800 mg/g → than hoạt tính thông thường
900–1100 mg/g → than hoạt tính cao cấp, hoạt hóa sâu
1100 mg/g → than nano hoặc siêu hoạt tính
Than có chỉ số Iod cao thường được dùng trong lọc nước, xử lý khí độc, hấp phụ VOCs, formaldehyde và mùi hôi công nghiệp.
3.2. Chỉ số CTC (Carbon Tetrachloride Activity)
Đơn vị: % (phần trăm hấp phụ hơi CCl₄ ở điều kiện chuẩn)
Phản ánh: khả năng hấp phụ hơi dung môi, hydrocarbon và khí hữu cơ phân tử lớn.
Giá trị phổ biến:
40–50% → than trung bình
60–70% → than hoạt tính cao cấp cho hấp phụ hơi dung môi
75% → than dùng trong công nghiệp xử lý VOCs, dung môi hữu cơ
4. Mối quan hệ giữa khối lượng riêng, Iod và CTC
Mối quan hệ này có thể hình dung qua biểu đồ 3D mô tả tương quan giữa ba biến:
| Khối lượng riêng (g/cm³) | Chỉ số Iod (mg/g) | CTC (%) |
| 0.35 | 1100 | 70 |
| 0.40 | 1000 | 65 |
| 0.45 | 900 | 60 |
| 0.50 | 800 | 55 |
| 0.55 | 700 | 50 |
4.1. Xu hướng chung:
Khi khối lượng riêng giảm → diện tích bề mặt tăng → chỉ số Iod & CTC tăng.
Than nhẹ (0.35–0.45 g/cm³): cấu trúc vi mao quản nhiều, hấp phụ khí nhanh, phù hợp cho xử lý khí thải và khử mùi công nghiệp.
Than nặng (0.50–0.55 g/cm³): ít lỗ rỗng nhỏ, nhưng có lợi thế bền cơ học, phù hợp cho lọc nước áp lực cao hoặc tái sinh nhiều lần.
4.2. Ảnh hưởng thực tế:
Mỗi 0.05 g/cm³ giảm trong khối lượng riêng có thể tăng chỉ số Iod 50–100 mg/g.
Tỷ lệ tương quan thực nghiệm:
Iod≈2100×(1−ρ)
CTC≈130×(1−ρ)
(với ρ là khối lượng riêng g/cm³)
5. Ứng dụng lựa chọn than hoạt tính theo khối lượng riêng
| Ứng dụng | Khối lượng riêng (g/cm³) | Iod (mg/g) | CTC (%) | Dạng than đề xuất |
| Xử lý khí thải, VOCs | 0.35–0.45 | 900–1100 | 60–70 | Than tổ ong / hạt gáo dừa hoạt hóa hơi nước |
| Lọc nước uống | 0.45–0.55 | 800–1000 | 40–55 | Than gáo dừa dạng hạt / bột |
| Khử mùi, phòng sạch | 0.38–0.45 | 950–1050 | 65–70 | Than tổ ong phụ gia Cu, Mn |
| Tái sinh dung môi | 0.40–0.45 | 900–1000 | 60–70 | Than dạng hạt cao cấp |
6. Các yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến khối lượng riêng
Nguyên liệu: Gáo dừa cho khối lượng riêng thấp và độ bền cao hơn so với than gỗ hoặc than tre.
Phương pháp hoạt hóa:
Hơi nước ở 850–950°C → vi mao quản phát triển mạnh → giảm khối lượng riêng.
CO₂ hoặc hóa học (H₃PO₄, ZnCl₂) → tạo phân bố lỗ rỗng đều hơn, khối lượng riêng trung bình.
Mức độ hoạt hóa: hoạt hóa sâu làm tăng độ xốp nhưng giảm tỷ trọng.
Nhiệt độ và tốc độ gia nhiệt: gia nhiệt quá nhanh làm nứt, giảm mật độ khối.
7. Tối ưu hóa khối lượng riêng trong sản xuất
Để đạt chỉ số Iod ≥1000 mg/g và CTC ≥65%, các nhà sản xuất cần:
Duy trì tỷ lệ khối lượng riêng 0.38–0.42 g/cm³.
Kiểm soát độ ẩm nguyên liệu < 15%, tốc độ gia nhiệt 8–12°C/phút.
Hoạt hóa bằng hơi nước bão hòa áp suất 0.3–0.5 MPa trong 45–60 phút.
Phụ gia kim loại nhẹ như Cu, Mn, Fe₂O₃ giúp tăng hoạt tính bề mặt và khả năng khử mùi.
8. Kết luận về mối quan hệ khối lượng và khả năng hấp phụ của than hoạt tính
Khối lượng riêng là chỉ tiêu cơ bản nhưng ảnh hưởng mạnh nhất đến hiệu suất hấp phụ của than hoạt tính.
Than có khối lượng riêng thấp → diện tích bề mặt cao → Iod & CTC lớn.
Than có khối lượng riêng cao → độ bền cơ học tốt, dễ tái sinh.
Do đó, lựa chọn khối lượng riêng tối ưu (0.38–0.45 g/cm³) chính là chìa khóa cân bằng giữa hiệu suất hấp phụ, độ bền và chi phí tái sinh – đặc biệt trong ứng dụng lọc khí, khử mùi và xử lý VOCs công nghiệp tại Việt Nam.
🔍 Từ khóa Quý khách có thể tìm kiếm mở rộng để có các hướng dẫn, định nghĩa nghiên cứu về chủ đề này một cách khách quan:
Than hoạt tính gáo dừa Việt Nam
Chỉ số Iodine và CTC trong than hoạt tính
Bulk density và hiệu suất hấp phụ
Than hoạt tính tổ ong xử lý khí thải
So sánh than hoạt tính theo mật độ khối
THÔNG TIN LIÊN HỆ:
CÔNG TY CỔ PHẦN CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO VIỆT
Địa chỉ: thôn An Hạ, xã An Khánh, thành phố Hà Nội
Website: https://thanvietbbq.com
Email: sales@thanvietbbq.com
Kết nối với THAN VIỆT để nhận được các thông tin và tư vấn về thiết bị & công nghệ sinh khối:
Group Facebook: Group Facebook – THAN VIỆT
Kênh Youtube: Kênh Youtube THAN VIỆT
Than việt đồng hành cùng sự thành công của Quý khách! Cùng chung tay xây dựng chuỗi cung ứng than sạch – năng lượng sinh khối Việt Nam.
CÁC BÀI VIẾT LIÊN QUAN:
Dây chuyền thiết bị sản xuất than mùn cưa
Công nghệ sản xuất biochar (từ vỏ trấu, vỏ gáo dừa, dăm gỗ…)