Than hoạt tính – Vật liệu lọc “xanh” trong hệ thống lọc nước hiện đại

Than hoạt tính thuộc danh sách những loại vật liệu lọc “xanh” thân thiện với môi trường và cho hiệu quả lọc vượt trội trong các hệ thống xử lý nước hiện đại. Vì thế, được ứng dụng rộng rãi để mang lại nguồn nước trong lành, cải thiện chất lượng cảm quan về mùi và vị cho nguồn nước sinh hoạt và sản xuất.

Than hoạt tính lọc nước là gì?

Than hoạt tính có vai trò quan trọng trong lĩnh vực xử lý nước

Than hoạt tính lọc nước là một loại vật liệu lọc nước được sản xuất từ ​​các nguyên liệu tự nhiên như gỗ, tre, than đá, vỏ dừa hoặc than bùn. Qua quá trình xử lý nhiệt và hóa học để tạo ra một cấu trúc bền và có diện tích bề mặt tiếp xúc lớn. Cấu trúc này giúp than hoạt tính có khả năng hấp phụ mạnh các tạp chất trong nước, từ đó làm sạch và cải thiện chất lượng nước.

Bảng: Phân loại than hoạt tính theo hình dạng

Các chỉ tiêu cơ bản của vật liệu lọc than hoạt tính

Các chỉ tiêu cơ bản của than hoạt tính

• Diện tích bề mặt: Diện tích bề mặt của than hoạt tính càng lớn, khả năng hấp phụ các chất càng mạnh mẽ, diện tích bề mặt thường được đo bằng đơn vị m2/g, là chỉ số quan trọng đánh giá khả năng lọc của vật liệu.

• Chỉ số iod: Chỉ số đặc trưng cho diện tích của các lỗ xốp bên trong cấu trúc phân tử của than hoạt tính. Đồng thời, nó cũng đại diện cho khả năng hấp phụ của than hoạt tính đối với các tạp chất, chất độc hại, hóa chất. Chỉ số iot tỷ lệ thuận với mức độ hoạt hoá và chất lượng của than. Nếu chỉ số iot lớn thì chất lượng than tốt và ngược lại. Theo các chuyên gia, chỉ số iot tiêu chuẩn của than sẽ dao động từ 500 – 1200 mg/g.

• Độ cứng: Đại diện cho khả năng chống ăn mòn hay hoà tan của than hoạt tính lọc nước. Bởi trong quá trình sử dụng, than sẽ phải chịu áp lực từ sự rửa trôi của dòng chảy, và các điều kiện trong môi trường khí cụ.

Nguyên lý hoạt động của than hoạt tính trong hệ thống xử lý nước

Than hoạt tính hoạt động chủ yếu theo nguyên lý hấp phụ. Với cấu trúc xốp và diện tích bề mặt lớn, than hoạt tính có khả năng hấp phụ các phân tử tạp chất vào các lỗ rỗng trên bề mặt, giúp loại bỏ các chất ô nhiễm có trong nước như kim loại nặng, Clo, Benzen, các hợp chất dễ bay hơi.

Nguyên lý hoạt động của than hoạt tính trong xử lý nước

Than hoạt tính cũng có khả năng trao đổi ion nhưng không mạnh mẽ như cơ chế hấp phụ. Trong một số trường hợp, quá trình trao đổi ion có thể diễn ra giữa bề mặt than và dung dịch nước. Đặc biệt là khi xử lý nước chứa các loại ion kim loại nặng như chì, đồng,... Quá trình này xảy ra khi các ion trong nước (thường mang điện dương) thay thế các ion gắn trên bề mặt của than hoạt tính, giúp loại bỏ kim loại nặng, làm sạch nước và cải thiện chất lượng nước uống.

Công dụng của than hoạt tính trong lọc nước

Than hoạt tính là vật liệu lọc quan trọng trong các hệ thống lọc nước gia đình và công nghiệp

Loại bỏ mùi và vị lạ cải thiện chất lượng nước

Nước có mùi và vị khó chịu làm mất đi giá trị cảm quan vốn có của một dòng nước mát lành và tinh khiết. Sử dụng than hoạt tính trong hệ thống lọc nước giúp loại bỏ mùi vị lạ, giúp nước trong lành và “ngon” hơn. Bởi than hoạt tính có khả năng hấp phụ các chất hữu cơ bay hơi và các chất tạo mùi trong nước như Clo , H2S (mùi hôi đặc trưng của trứng thối), và các mùi khó chịu khác trong nước. 

Loại bỏ kim loại nặng và các chất độc hại có trong nước

Than hoạt tính có khả năng hấp phụ và loại bỏ nhiều loại hóa chất độc hại có trong nước như benzen, thuốc trừ sâu, các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi… đảm bảo an toàn cho người sử dụng. Một số loại than hoạt tính lọc nước được xử lý qua quá trình tăng cường ion có khả năng trao đổi ion và giúp loại bỏ các loại kim nặng như chì, cadmium , thủy ngân , và asen trong nước. 

Hỗ trợ các công đoạn lọc và khử trùng sau đó

Nước đi qua than hoạt tính làm giảm số lượng vi khuẩn và vi sinh vật thông qua cơ chế hấp phụ, đồng thời cải thiện hiệu quả của các phương pháp khử trùng khác như clo hoặc ozone. 

Khi nước chứa vi khuẩn hoặc vi sinh vật đi qua than hoạt tính, vi khuẩn và vi sinh vật có thể bị hấp phụ vào các lỗ trống trên bề mặt than, giúp giảm về số lượng nhưng không thể hoàn toàn loại bỏ vi khuẩn và vi sinh vật trong nước. Để tiêu diệt hoàn toàn vi khuẩn và vi sinh vật, thường cần kết hợp hơn hoạt động với các phương pháp khử trùng hóa học hoặc vật lý khác.

Ưu điểm của than hoạt tính trong hệ thống xử lý nước

Than hoạt tính giúp khử mùi và vị lạ có trong nước

• Hiệu quả lọc cao: Than hoạt tính có cấu trúc và diện tích bề mặt lớn, giúp hấp phụ hiệu quả các chất tạp chất, chất hóa học độc hại, mùi hôi, và các chất hợp hữu cơ có trong nước.

• Dễ dàng sử dụng và bảo trì: Việc hoạt động dễ dàng được thay thế và sử dụng trong các hệ thống lọc nước, với chi phí thấp và bảo trì đơn giản.

• Vật liệu lọc thân thiện môi trường: Sau khi sử dụng, hơn hoạt tính có thể được tái chế hoặc xử lý một cách an toàn, không tạo ra chất thải độc hại.

Lưu ý khi sử dụng than hoạt tính trong lọc nước

Khi sử dụng than hoạt tính trong lọc nước, cần lưu ý một số điểm quan trọng để đảm bảo hiệu quả và an toàn:

• Chọn loại than hoạt tính phù hợp: Các loại hơn hoạt tính có thể khác nhau về kích thước, nguồn gốc (như từ gỗ, vỏ dừa, hay than đá) và khả năng hấp thụ phụ. Chọn loại phù hợp với mục tiêu lọc nước và loại tạp chất cần loại bỏ.

• Thay thế định kỳ: Than hoạt tính có khả năng hấp phụ các loại tạp chất, do đó sau thời gian hoạt động, các lỗ nhỏ trên bề mặt có thể được phủ kín, làm giảm khả năng lọc. Do đó, cần thay thế hoạt động định kỳ để đảm bảo hiệu quả lọc tối ưu.

• Cần kết hợp với các phương pháp lọc khác: Mặc dù than hoạt tính rất hiệu quả trong việc loại bỏ mùi, vị lạ cũng như các loại tạp chất hữu cơ, nhưng để đảm bảo nước đạt chất lượng tốt nhất, nên kết hợp với các phương pháp lọc khác như lọc cơ học, khử trùng bằng tia cực tím (UV), hoặc sử dụng màng lọc RO.