Than sinh học là vật liệu xốp thân thiện với môi trường được sản xuất bằng cách nhiệt phân chất thải nông nghiệp (ví dụ như rơm rạ, vỏ hạt). Nó mang lại những lợi ích chính như cô lập carbon, cải tạo đất và hấp phụ chất gây ô nhiễm. Bằng cách lưu trữ carbon ổn định trong nhiều thế kỷ, nó làm giảm lượng khí thải nhà kính. Nó cải thiện khả năng giữ nước của đất và khả năng cung cấp chất dinh dưỡng, thúc đẩy sự phát triển của cây trồng, đồng thời cố định kim loại nặng và chất ô nhiễm hữu cơ để phục hồi sinh thái. Ngoài ra, than sinh học tái chế chất thải thành các nguồn tài nguyên có giá trị, cho phép chu trình "từ chất thải đến xử lý" bền vững. Trong số các vật liệu than sinh học, than gáo dừa, than tre và than vỏ trái cây (như than vỏ óc chó và than vỏ mơ) là những loại phổ biến nhất. Do các nguyên liệu thô khác nhau, chúng có sự khác biệt đáng kể về cấu trúc lỗ rỗng, diện tích bề mặt riêng và hiệu suất hấp phụ, từ đó ảnh hưởng đến ứng dụng của chúng trong công nghiệp, bảo vệ môi trường, năng lượng và các lĩnh vực khác.
Bài viết này sẽ so sánh sự khác biệt giữa than gáo dừa và các loại than sinh học khác theo bốn khía cạnh: cấu trúc lỗ rỗng (phân bố lỗ rỗng vi mô, lỗ rỗng trung bình, lỗ rỗng lớn), diện tích bề mặt riêng, hiệu suất hấp phụ và các tình huống áp dụng, để giúp người dùng lựa chọn vật liệu carbon một cách khoa học hơn.
1. Cấu trúc lỗ chân lông: Ưu điểm của lỗ chân lông nhỏ của than gáo dừa nổi bật hơn
Cấu trúc lỗ rỗng của than sinh học thường được chia thành:
| Lỗ nhỏ (<2 nm) | Sự hấp phụ chủ yếu của các phân tử nhỏ (như khí, ion kim loại nặng) |
| Mesopores (2-50 nm) | Ảnh hưởng đến sự hấp thụ chất lỏng (như chất ô nhiễm hữu cơ) |
| Mesopores (2-50 nm) | Chủ yếu được sử dụng làm kênh truyền dẫn, ảnh hưởng đến tính thấm |
(1) Than gáo dừa có các lỗ xốp phát triển tốt, hấp phụ các phân tử nhỏ mạnh hơn Than gáo dừa có thể hình thành cấu trúc lỗ xốp phát triển cao sau khi cacbon hóa ở nhiệt độ cao (600-900°C) do nguyên liệu thô dày đặc và cấu trúc sợi đặc biệt, và tỷ lệ lỗ xốp có thể đạt hơn 70%. Điều này làm cho nó tuyệt vời trong hấp phụ khí (như VOC, formaldehyde) và vật liệu điện cực siêu tụ điện.
(2) Than tre có nhiều lỗ xốp, thích hợp cho quá trình thanh lọc chất lỏng. Chủ yếu là lỗ xốp lớn và một lượng nhỏ lỗ xốp, khả năng hấp phụ yếu, thích hợp để lọc tạp chất phân tử lớn. Sau khi hoạt hóa vật lý, than hoạt tính than tre có tỷ lệ lỗ xốp lớn, lên đến hơn 90%, có thể hấp phụ hiệu quả các vật liệu phân tử nhỏ.
(3) Than vỏ quả (như than vỏ quả óc chó): phân bố lỗ chân lông cân bằng hơn Cấu trúc lỗ chân lông của than vỏ quả (như than vỏ quả óc chó, vỏ quả mơ) nằm giữa than vỏ dừa và than tre, phân bố lỗ chân lông siêu nhỏ và lỗ chân lông trung bình cân bằng hơn. Thích hợp để xử lý nước, khử lưu huỳnh và khử nitơ, nhưng diện tích bề mặt riêng thường thấp hơn than vỏ dừa.
| Than gáo dừa | Than tre | Than vỏ trái cây | |
| Diện tích bề mặt riêng | 1000-1500 m²/g (lên đến 2000 m²/g hoặc hơn sau khi kích hoạt) | 500-1500 m²/g | 700-1200 m²/g |
Phần kết luận:
Hấp thụ khí (như lọc không khí):
than gáo dừa > than gáo trái cây > than tre
Hấp phụ chất lỏng (như xử lý nước):
than tre≈ than vỏ trái cây > than vỏ dừa
2. Diện tích bề mặt riêng: than gáo dừa vượt trội hơn hẳn
Diện tích bề mặt riêng (tổng diện tích bề mặt của vật liệu cacbon trên một đơn vị khối lượng) ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng hấp phụ.
Nhìn chung, diện tích bề mặt riêng càng lớn thì hiệu suất hấp phụ càng mạnh. Vật liệu cacbon Diện tích bề mặt riêng (m²/g)
Tại sao than gáo dừa có diện tích bề mặt riêng cao hơn? Cấu trúc sợi tự nhiên của gáo dừa dày đặc hơn và có thể hình thành nhiều lỗ nhỏ hơn sau khi cacbon hóa ở nhiệt độ cao. Hoạt hóa hóa học (như hoạt hóa KOH, H₃PO₄) có thể mở rộng thêm diện tích bề mặt riêng lên đến hơn 2000 m²/g. Vì vậy, than gáo dừa là tốt nhất để hấp thụ khí. Than tre thích hợp để hấp thụ pha lỏng. Vỏ quả thích hợp cho nhiều tình huống khác nhau
3. So sánh hiệu suất hấp phụ: Lựa chọn thế nào trong các tình huống khác nhau?
(1) Hấp phụ khí (VOC, formaldehyde, lưu trữ năng lượng) Lựa chọn tốt nhất: than gáo dừa • Cấu trúc vi xốp có thể hấp phụ hiệu quả các khí phân tử nhỏ (như benzen và formaldehyde).
Trong siêu tụ điện, than gáo dừa có diện tích bề mặt riêng cao có thể cung cấp nhiều vị trí hoạt động hơn và cải thiện mật độ lưu trữ năng lượng.
(2) Khử màu (loại bỏ kim loại nặng, thuốc nhuộm) Khuyến nghị: than tre hoặc than vỏ trái cây • Cấu trúc lỗ rỗng thích hợp hơn cho việc hấp phụ các chất ô nhiễm đại phân tử (như thuốc nhuộm, nước thải hữu cơ).
Than gáo dừa có thể có tốc độ khuếch tán chậm trong xử lý nước do có nhiều lỗ rỗng.
(3) Khử lưu huỳnh và khử nitrat (xử lý khí thải công nghiệp) Áp dụng: than vỏ quả hoặc than vỏ dừa biến tính • Cần tính đến cả lỗ rỗng siêu nhỏ (hấp thụ SO₂/NOx) và lỗ rỗng trung bình (tăng tốc độ phản ứng), than vỏ quả cân bằng hơn.
Thông qua việc biến đổi bề mặt (như bổ sung oxit kim loại), than gáo dừa cũng có thể được sử dụng trong trường hợp này.
4. Xu hướng thị trường: Tại sao than gáo dừa lại được ưa chuộng hơn ở thị trường cao cấp?
Trong những năm gần đây, việc ứng dụng than gáo dừa trong pin lưu trữ năng lượng, lọc không khí cao cấp, lọc dược phẩm và các lĩnh vực khác đã tăng trưởng nhanh chóng. Sau đây là một số lý do cốt lõi: Cấu trúc micropore ổn định và phù hợp với quá trình hấp phụ có độ chính xác cao (như chiết xuất vàng, chất mang dược phẩm). Độ dẫn điện tốt hơn than tre và hoạt động tốt hơn trong điện cực âm natri và siêu tụ điện. Nó có khả năng tái tạo cao và nguồn cung cấp nguyên liệu thô từ gáo dừa ở Đông Nam Á là đủ và có thể sản xuất bền vững.
Ngược lại, than tre và than vỏ trái cây được sử dụng nhiều hơn ở các thị trường giá rẻ như xử lý nước môi trường và cải tạo đất.
5. Làm thế nào để chọn được than sinh khối phù hợp?
| Kịch bản nhu cầu | Vật liệu carbon được đề xuất | Lý do |
| Lọc không khí, xử lý VOC | Than gáo dừa | Các lỗ rỗng siêu nhỏ phát triển tốt, khả năng hấp phụ mạnh các phân tử nhỏ |
| Xử lý nước thải, khử màu | Than tre/than vỏ trái cây | Phương pháp hóa học có thể điều chỉnh tỷ lệ mesopore, thích hợp cho hấp phụ pha lỏng |
| Siêu tụ điện/pin | Than gáo dừa | Diện tích bề mặt riêng cao, độ dẫn điện tốt |
| Khử lưu huỳnh và khử nitơ công nghiệp | Than vỏ trái cây biến tính | Các lỗ rỗng siêu nhỏ phát triển tốt, các lỗ rỗng trung bình được hỗ trợ |
Phần kết luận
Than gáo dừa, than tre và than vỏ trái cây đều có ưu điểm riêng. Điều quan trọng là phải lựa chọn vật liệu phù hợp nhất theo đối tượng hấp phụ (khí/lỏng), yêu cầu về kích thước lỗ rỗng và ngân sách chi phí.
Với sự phát triển của ngành bảo vệ môi trường và năng lượng mới, các ứng dụng cao cấp của than gáo dừa (như điện cực âm của pin natri và lưu trữ năng lượng) có triển vọng rộng lớn, trong khi than tre và than vỏ trái cây vẫn có sức cạnh tranh trong lĩnh vực bảo vệ môi trường truyền thống.
Giới thiệu về EPIC Powder Machinery
Máy bột EPIC là nhà sản xuất đáng tin cậy của các hệ thống xử lý bột tiên tiến có trụ sở tại Thanh Đảo, Trung Quốc. Với nhiều thập kỷ kinh nghiệm trong lĩnh vực nghiền siêu mịn, phân loại không khí và tích hợp hệ thống, chúng tôi cung cấp các giải pháp tùy chỉnh cho nhiều loại vật liệu, bao gồm than hoạt tính, than sinh học và bột cấp pin. Thiết bị của chúng tôi được biết đến với độ chính xác, hiệu quả năng lượng và hiệu suất đáng tin cậy—giúp khách hàng trên toàn thế giới tối ưu hóa sản xuất và giảm chi phí. Hãy Bột EPIC trở thành đối tác của bạn trong lĩnh vực xử lý vật liệu hiệu suất cao.