Than hoạt tính xử lý nước: Cơ chế, ứng dụng và hiệu quả trong công nghiệp

Trong bối cảnh chất lượng nguồn nước đang đối mặt với nhiều thách thức từ ô nhiễm công nghiệp và sinh hoạt, việc tìm kiếm một giải pháp xử lý nước hiệu quả, an toàn và kinh tế là ưu tiên hàng đầu. Giữa rất nhiều phương pháp, than hoạt tính nổi lên như một vật liệu lọc nước ưu việt, đóng vai trò then chốt trong việc mang lại nguồn nước sạch. Bài viết này của Hoá Chất Gia Hoàng sẽ đi sâu vào cách than hoạt tính xử lý nước, giúp bạn có cái nhìn toàn diện và đưa ra lựa chọn tốt nhất.

1. Than hoạt tính xử lý nước như thế nào? Cơ chế hấp phụ vượt trội

Than hoạt tính là vật liệu lọc nước hiệu quả nhất hiện nay

Than hoạt tính được công nhận rộng rãi là một trong những vật liệu lọc nước hiệu quả nhất hiện nay. Sức mạnh của nó không đến từ phép màu, mà từ một cơ chế khoa học gọi là "hấp phụ".

Hãy tưởng tượng than hoạt tính như một miếng bọt biển khổng lồ ở cấp độ vi mô. Cấu trúc của nó có vô số lỗ rỗng li ti, tạo ra một diện tích bề mặt cực lớn (chỉ vài gram than hoạt tính có thể có diện tích bề mặt tương đương một sân bóng đá). Các chất ô nhiễm, tạp chất hữu cơ, và hóa chất trong nước khi đi qua sẽ bị hút và giữ lại trên bề mặt này bởi các lực hút yếu (lực Van der Waals).

Đặc biệt, đối với việc loại bỏ clo dư trong nước máy, than hoạt tính còn hoạt động như một chất xúc tác, thúc đẩy phản ứng hóa học biến đổi clo tự do thành ion clorua vô hại, không còn mùi khó chịu. Cơ chế kép này giúp than hoạt tính trở thành một "chiến binh" thầm lặng nhưng mạnh mẽ trong cuộc chiến bảo vệ nguồn nước.

2. Các loại chất ô nhiễm than hoạt tính có thể loại bỏ hiệu quả

Các loại chất ô nhiễm than hoạt tính có thể loại bỏ hiệu quả

Nhờ cơ chế hấp phụ đặc biệt, than hoạt tính có khả năng xử lý một phổ rộng các chất ô nhiễm:

• Các hợp chất gây mùi, màu: Than hoạt tính cực kỳ hiệu quả trong việc loại bỏ các phân tử gây ra mùi và màu không mong muốn trong nước.

  • Ví dụ cụ thể: Nước giếng khoan có mùi tanh của sắt, mangan hoặc mùi bùn đất; nước máy có mùi nồng của clo; nước mặt có màu vàng do hợp chất hữu cơ (axit humic) từ lá cây mục... tất cả đều được cải thiện rõ rệt sau khi qua bộ lọc nước bằng than hoạt tính.

• Clo và các hợp chất của clo: Đây là một trong những ứng dụng phổ biến và hiệu quả nhất của than hoạt tính. Nó không chỉ loại bỏ mùi clo khó chịu mà còn xử lý các sản phẩm phụ nguy hiểm sinh ra trong quá trình khử trùng, chẳng hạn như Trihalomethanes (THMs) - một nhóm chất có nguy cơ gây ung thư.
• Hóa chất hữu cơ: Khả năng hấp phụ các chất hữu cơ của than hoạt tính đã được khoa học chứng minh rộng rãi.

  • Dẫn chứng: Cơ quan Bảo vệ Môi sinh Hoa Kỳ (EPA) công nhận than hoạt tính dạng hạt (GAC) là một trong những công nghệ tốt nhất hiện có để loại bỏ hiệu quả nhiều loại hóa chất hữu cơ khỏi nước uống, bao gồm thuốc trừ sâu, dung môi công nghiệp và các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOCs).

• Một số kim loại nặng và ion: Than hoạt tính có thể loại bỏ một phần các kim loại nặng như sắt, mangan, chì, đặc biệt là khi chúng tồn tại ở dạng phức hợp hữu cơ.

  • Lưu ý quan trọng: cần hiểu rằng than hoạt tính không phải là giải pháp chuyên dụng để xử lý kim loại nặng ở nồng độ cao. Trong trường hợp này, cần kết hợp với các phương pháp khác như trao đổi ion hoặc lọc màng để đạt hiệu quả tối ưu.

Xem thêm: [Giải đáp] Than hoạt tính loại nào tốt nhất?

3. Phân loại than hoạt tính và ứng dụng trong xử lý nước

Phân loại than hoạt tính và ứng dụng trong xử lý nước

Để lựa chọn đúng sản phẩm, cần phân biệt các loại than hoạt tính phổ biến trên thị trường.

Theo hình dạng:

• Than hoạt tính dạng hạt (GAC): Là loại phổ biến nhất trong các hệ thống xử lý nước cấp công nghiệp và dân dụng. Hạt có kích thước lớn, được đổ vào các cột lọc cho nước chảy qua.
• Than hoạt tính dạng bột (PAC): Có kích thước rất mịn, thường được pha trực tiếp vào bể phản ứng trong các nhà máy xử lý nước thải để tăng tốc độ hấp phụ, sau đó được loại bỏ bằng quá trình lắng.
• Than hoạt tính dạng khối (CTO): Là than bột được nén ép thành khối cứng, thường dùng làm lõi lọc than hoạt tính trong các máy lọc nước gia đình, giúp tăng hiệu quả tiếp xúc và ngăn dòng chảy tắt.

Theo nguyên liệu sản xuất:

• Than hoạt tính gáo dừa: Được đánh giá cao nhất cho ứng dụng lọc nước uống. Cấu trúc mao quản rất nhỏ, dày đặc, lý tưởng để hấp phụ các phân tử hữu cơ nhỏ và clo.
• Than hoạt tính từ than đá: Có cấu trúc mao quản đa dạng hơn, hiệu quả trong việc loại bỏ các chất gây màu và các phân tử hữu cơ lớn. Thường được dùng trong xử lý nước thải và xử lý màu công nghiệp.
• Than hoạt tính từ gỗ: Có mao quản lớn, chủ yếu dùng để khử màu trong các ngành công nghiệp như thực phẩm, đường.

4. Ứng dụng than hoạt tính trong các hệ thống xử lý nước

Ứng dụng than hoạt tính trong các hệ thống xử lý nước

Than hoạt tính là một giải pháp linh hoạt, có mặt trong hầu hết mọi quy trình xử lý nước.

• Trong xử lý nước cấp sinh hoạt và công nghiệp: Các cột lọc GAC là giai đoạn không thể thiếu trong các nhà máy nước để khử clo, mùi và các chất hữu cơ trước khi cung cấp cho người dân. Chúng cũng là bước tiền xử lý quan trọng để bảo vệ màng lọc RO, UF trong các hệ thống lọc tinh khiết.
• Trong xử lý nước thải công nghiệp: Ngành dệt nhuộm thải ra lượng nước có độ màu và hóa chất hữu cơ rất cao. Nhiều nhà máy đã ứng dụng thành công than hoạt tính dạng bột (PAC) hoặc các cột lọc GAC để hấp phụ màu nhuộm và các hóa chất độc hại, giúp nước thải đạt tiêu chuẩn xả thải ra môi trường, giảm thiểu tác động tiêu cực.
• Trong các thiết bị lọc nước gia đình: Hầu hết các máy lọc nước RO, Nano hay các bình lọc cầm tay đều chứa ít nhất một lõi lọc than hoạt tính. Lõi lọc này đóng vai trò "cửa ngõ" đầu tiên để loại bỏ clo, mùi hôi và cải thiện hương vị nước, mang lại trải nghiệm uống nước an toàn và ngon miệng hơn.

Xem thêm: Than hoạt tính giá bao nhiêu? Giá than hoạt tính mới nhất

5. Ưu và nhược điểm khi sử dụng than hoạt tính trong xử lý nước

Ưu và nhược điểm khi sử dụng than hoạt tính trong xử lý nước

Trong số các vật liệu lọc được ứng dụng phổ biến trong xử lý nước, than hoạt tính nổi bật nhờ khả năng hấp phụ mạnh và tính an toàn cao. Tuy nhiên, giống như bất kỳ công nghệ nào khác, việc sử dụng than hoạt tính cũng tồn tại song song những điểm mạnh và hạn chế nhất định. Để có cái nhìn toàn diện hơn, hãy cùng phân tích cụ thể các ưu điểm và nhược điểm của than hoat tính xử lý nước.

Ưu điểm:

• Có hiệu quả cao trong việc loại bỏ mùi hôi, màu sắc, dư lượng clo và nhiều hợp chất hữu cơ gây ô nhiễm.
• Là vật liệu có nguồn gốc tự nhiên, không gây độc hại, an toàn cho sức khỏe con người và thân thiện với môi trường.
• Chi phí đầu tư ban đầu và vận hành hệ thống sử dụng than hoạt tính thường thấp hơn so với nhiều công nghệ xử lý nước tiên tiến khác.
• Quy trình sử dụng, lắp đặt và thay thế đơn giản, phù hợp cho cả hộ gia đình và quy mô công nghiệp nhỏ.

Nhược điểm: 

• Không có khả năng tiêu diệt hoặc loại bỏ các vi sinh vật như vi khuẩn, virus, cũng như các chất vô cơ hòa tan như nitrat, florua hay kim loại nặng.
• Cần thay thế định kỳ do khả năng hấp phụ có giới hạn – khi than bị bão hòa bởi tạp chất, hiệu quả xử lý sẽ suy giảm đáng kể.
• Việc tái sinh (hoặc hoàn nguyên) than hoạt tính đã qua sử dụng đòi hỏi công nghệ cao, phức tạp và tốn kém, thường chỉ được thực hiện ở các nhà máy quy mô lớn.

6. Lưu ý khi lựa chọn, sử dụng và bảo trì than hoạt tính

Lưu ý khi lựa chọn, sử dụng và bảo trì than hoạt tính

Để việc sử dụng than hoạt tính đạt hiệu quả cao nhất, Hoá Chất Gia Hoàng xin lưu ý một vài điểm quan trọng:

• Lựa chọn đúng loại: Dựa vào nguồn nước (nước máy, nước giếng) và mục đích sử dụng (lọc uống, xử lý nước thải) để chọn loại than hoạt tính (gáo dừa, than đá) và dạng (hạt, bột, khối) phù hợp.
• Chú ý chỉ số chất lượng: Khi mua hàng, hãy quan tâm đến các chỉ số như "Chỉ số I-ốt" (Iodine Number) - thể hiện khả năng hấp phụ các phân tử nhỏ, là tiêu chí quan trọng nhất cho than hoạt tính xử lý nước uống.
• Thay thế định kỳ: Tuổi thọ của than hoạt tính phụ thuộc vào lượng nước sử dụng và mức độ ô nhiễm. Khi thấy nước có lại mùi, vị lạ hoặc lưu lượng giảm, đó là dấu hiệu cần thay thế lõi lọc hoặc vật liệu lọc.

Qua những phân tích trên, có thể khẳng định rằng than hoạt tính đóng một vai trò không thể thiếu trong công cuộc mang lại nguồn nước sạch và an toàn. Từ quy mô công nghiệp đến từng hộ gia đình, giải pháp than hoạt tính xử lý nước đã và đang chứng tỏ là một lựa chọn thông minh, hiệu quả và kinh tế.

Hy vọng những chia sẻ từ Hoá Chất Gia Hoàng sẽ giúp bạn có thêm kiến thức để lựa chọn và ứng dụng vật liệu lọc nước này một cách tối ưu nhất. Nếu có bất kỳ thắc mắc nào, đừng ngần ngại liên hệ với chúng tôi để được tư vấn chuyên sâu hơn.

THÔNG TIN LIÊN HỆ:

CÔNG TY TNHH THƯƠNG MẠI DỊCH VỤ XUẤT NHẬP KHẨU GIA HOÀNG

• Địa chỉ: 33/111 Tô Ký, Phường Tân Chánh Hiệp, Quận 12, TP. Hồ Chí Minh
• VPGD: 33/B4 Tô Ký, Phường Tân Chánh Hiệp, Quận 12, TP. Hồ Chí Minh
• Email: hoangkimthangmt@gmail.com
• Website: https://ghgroup.com.vn 
• Hotline: 0916047878