Khí metan, hợp chất có công thức hóa học CH4, đóng vai trò chủ đạo trong thành phần khí gas. Để khám phá thêm thông tin chi tiết về trạng thái tự nhiên, tính chất vật lý và tính chất hóa học khí metan, bạn hãy tham khảo bài viết sau đây của BIOGENCY nhé!
Các nội dung chính
Khí Metan là gì? Nguồn gốc của khí Metan
Khí metan, hay còn gọi là khí bùn ao, mang công thức hóa học CH4, là một Hydrocarbon thuộc dãy Ankan. Đây là thành phần chính của khí tự nhiên, được hình thành từ quá trình phân hủy sinh học của các chất hữu cơ trong điều kiện yếm khí. Trong quá trình chế biến, chưng cất và sản xuất khí mỏ, khí metan được tách chiết và lưu trữ trong các bình gas gia dụng.
Tính chất vật lý của khí Metan
Metan là một khí Hydrocarbon không màu, không mùi, không vị ở điều kiện nhiệt độ và áp suất thông thường. Khí metan nhẹ hơn không khí (khoảng 0,55 lần) và ít tan trong nước. Về mặt nhiệt độ, khí metan hóa lỏng ở nhiệt độ cực thấp (-162°C) và hóa rắn ở mức -183°C.
Điểm bốc cháy của metan là 537°C. Bên cạnh đó, khối lượng riêng của metan ở điều kiện tiêu chuẩn (0°C và 1 atm) là 0,717 kg/m3, tương đương với khoảng 717 gam trên một mét khối.
Ngoài ra, Metan còn có tính chất không phân cực do không có sự liên kết Hydro trong phân tử. Điều này dẫn đến khả năng hòa tan hạn chế của khí metan trong các dung môi phân cực, nhưng lại hòa tan tốt trong các dung môi không phân cực như dầu mỏ và benzen.
Thêm vào đó, khí metan không dẫn điện do thiếu các điện tích tự do trong cấu trúc phân tử. Đặc tính này đóng vai trò quan trọng trong việc phân biệt metan với các hợp chất khác có tính dẫn điện.
Tính chất hóa học của khí Metan
Với công thức cấu tạo đơn giản CH₄, khí metan có thể tham gia vào nhiều phản ứng hóa học khác nhau như:
Phản ứng thế với halogen (Clo, Brom)
Metan phản ứng với halogen tạo ra dẫn xuất halogen và hydro halogenua. Phản ứng giữa metan và clo là một ví dụ điển hình cho phản ứng thế halogen trong điều kiện ánh sáng khuếch tán. Phản ứng này xảy ra theo nhiều giai đoạn, bao gồm:
CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl
CH₃Cl + Cl₂ → CH₂Cl₂ + HCl
CH₂Cl₂ + Cl₂ → CHCl₃ + HCl
CHCl₃ + Cl₂ → CCl₄ + HCl
Phản ứng với hơi nước tạo khí CO
CH₄ + H₂O → CO + H₂
Điều kiện phản ứng: nhiệt độ 1000°C với chất xúc tác là Ni.
Phản ứng với oxi
Phản ứng cháy hoàn toàn:
CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O + Q
Q = – 891 kJ/mol ở 25 °C, 1 atm
Phản ứng cháy không hoàn toàn: Sử dụng trong sản xuất formaldehit, bột than, khí đốt, v.v.
CH₄ + O₂ → HCHO + H₂O
CH₄ + 1/2 O₂ → CO + 2 H₂
CH₄ + O₂ → C + H₂O (đốt trong điều kiện thiếu không khí)
Phản ứng phân hủy tạo axetilen
Nhiệt phân hủy metan là phản ứng hóa học xảy ra khi metan bị phân hủy thành hydro và cacbon ở nhiệt độ cao. Phản ứng này thường được thực hiện bằng cách nung nóng nhanh metan với một lượng nhỏ oxi ở nhiệt độ khoảng 1500°C.
Bạn biết gì về quá trình sinh khí Metan trong hầm Biogas?
Hầm Biogas – nơi rác thải hữu cơ như nước thải chăn nuôi, nước thải tinh bột sắn được chuyển hóa thành nguồn năng lượng xanh – khí metan. Vậy, quá trình này diễn ra như thế nào? Hầm Biogas không chỉ đơn thuần là nơi chứa rác thải mà còn là một hệ thống xử lý nước thải hiệu quả. Nước thải chăn nuôi, nước thải tinh bột sắn sau khi được thu gom sẽ được đưa vào hầm Biogas để xử lý và thu khí sinh học.
Trong hầm Biogas, chất hữu cơ được phân hủy bằng quá trình lên men yếm khí. Các vi sinh vật sẽ chuyển hóa các chất hữu cơ trong nước thải thành khí sinh học, bao gồm Metan, CO2 và một số khí khác. Quá trình này diễn ra qua bốn giai đoạn chính:
- Thủy phân: Các vi sinh vật phân giải các phân tử hữu cơ lớn thành các phân tử nhỏ hơn.
- Axit hóa: Các phân tử nhỏ được chuyển hóa thành axit hữu cơ.
- Axetat hóa: Axit hữu cơ lên men thành axit axetic và CO2.
- Metan hóa: Axit axetic và CO2 được chuyển hóa thành khí Metan.
Sau khi phân hủy yếm khí, khí metan được thu thập và lọc để loại bỏ tạp chất. Khí metan tinh khiết sau đó có thể được sử dụng cho nhiều mục đích như nấu ăn, đốt đèn và cung cấp năng lượng cho xe cộ. Để tăng hiệu quả xử lý của hầm Biogas và lượng khí metan sản xuất, bạn có thể sử dụng thêm men vi sinh Microbe-Lift BIOGAS và Microbe-Lift SA:
- Microbe-Lift BIOGAS: Microbe-Lift BIOGAS là vi sinh kỵ khí dạng lỏng, được tạo thành từ các chủng vi sinh vật chuyên xử lý sinh học kỵ khí. Hoạt động của vi sinh trong sản phẩm mạnh gấp 5 đến 10 lần so với vi sinh thông thường.
- Microbe-Lift SA: Giúp khử mùi hôi và giảm lượng khí H2S độc hại, tạo môi trường thuận lợi cho vi sinh vật hoạt động.
Hầm Biogas không chỉ tạo ra khí metan mà còn là một hệ sinh thái thu nhỏ hoàn hảo. Bùn thải sau quá trình phân hủy có thể được dùng làm phân bón hữu cơ, cải tạo đất và bảo vệ môi trường. Quá trình tạo ra khí metan trong hầm Biogas là một quá trình sinh học tự nhiên được thúc đẩy bởi các vi sinh vật. Nhờ sự kết hợp của con người, vi sinh vật và men vi sinh, rác thải hữu cơ đã được biến thành nguồn năng lượng xanh, góp phần bảo vệ môi trường và phát triển bền vững.
Bài viết này đã giúp bạn hiểu hơn về khí metan – một hợp chất khí vô cùng quan trọng trong đời sống. Qua bài viết trên, bạn đã được cung cấp đầy đủ thông tin về khái niệm, trạng thái, nguồn gốc tính chất, cách thức điều chế và ứng dụng đa dạng của khí Metan. Để tìm hiểu chi tiết hơn về chế phẩm vi sinh giúp tăng sinh khí metan, hãy liên hệ ngay BIOGENCY qua số HOTLINE 0909 538 514 để được hỗ trợ nhé!
>>> Xem thêm: Nguyên nhân vì sao hầm Biogas không có ga? Cách khắc phục
Chịu trách nhiệm nội dung
Phó Giám Đốc - Đồng Thị Tú Anh
