Welkom by ons webwerf vir produkinligting en konsultasie.
Ons webwerf:https://www.vet-china.com/
Fisiese en chemiese aktiveringsmetode
Die fisiese en chemiese aktiveringsmetode verwys na die metode om poreuse materiale voor te berei deur die bogenoemde twee aktiveringsmetodes te kombineer. Oor die algemeen word chemiese aktivering eers uitgevoer, en dan word fisiese aktivering uitgevoer. Week eers sellulose in 'n 68%~85% H3PO4-oplossing by 85 ℃ vir 2 uur, dan word dit vir 4 uur in 'n muffeloond gekarboniseer, en dan met CO2 geaktiveer. Die spesifieke oppervlakarea van die verkrygde geaktiveerde koolstof was so hoog as 3700m2·g-1. Probeer om sisalvesel as grondstof te gebruik, en aktiveer die geaktiveerde koolstofvesel (ACF) wat verkry is deur H3PO4-aktivering een keer, verhit dit tot 830 ℃ onder N2-beskerming, en gebruik dan waterdamp as 'n aktiveerder vir sekondêre aktivering. Die spesifieke oppervlakarea van ACF wat verkry is na 60 minute se aktivering, is aansienlik verbeter.
Karakterisering van poriestruktuurprestasie van geaktiveerdekoolstof
Algemeen gebruikte metodes vir die karakterisering van geaktiveerde koolstofprestasie en toepassingsaanwysings word in Tabel 2 getoon. Die poriestruktuureienskappe van die materiaal kan vanuit twee aspekte getoets word: data-analise en beeldanalise.
Navorsingsvordering van poriestruktuuroptimaliseringstegnologie van geaktiveerde koolstof
Alhoewel geaktiveerde koolstof ryk porieë en 'n groot spesifieke oppervlakte het, lewer dit uitstekende prestasie op baie gebiede. As gevolg van die wye selektiwiteit van grondstowwe en komplekse voorbereidingsomstandighede, het die finale produkte egter oor die algemeen die nadele van chaotiese poriestruktuur, verskillende spesifieke oppervlaktes, wanordelike poriegrootteverspreiding en beperkte chemiese oppervlakeienskappe. Daarom is daar nadele soos groot dosisse en noue aanpasbaarheid in die toepassingsproses, wat nie aan die markvereistes kan voldoen nie. Daarom is dit van groot praktiese belang om die struktuur te optimaliseer en te reguleer en die omvattende benuttingsprestasie daarvan te verbeter. Algemeen gebruikte metodes vir die optimalisering en regulering van poriestruktuur sluit in chemiese regulering, polimeermenging en katalitiese aktiveringsregulering.
Chemiese reguleringstegnologie
Chemiese reguleringstegnologie verwys na die proses van sekondêre aktivering (modifikasie) van poreuse materiale wat verkry word na aktivering met chemiese reagense, wat die oorspronklike porieë erodeer, die mikroporieë uitbrei, of verdere nuwe mikroporieë skep om die spesifieke oppervlakarea en poriestruktuur van die materiaal te vergroot. Oor die algemeen word die finale produk van een aktivering gewoonlik in 0.5~4 keer chemiese oplossing gedompel om die poriestruktuur te reguleer en die spesifieke oppervlakarea te vergroot. Alle soorte suur- en alkali-oplossings kan as reagense vir sekondêre aktivering gebruik word.
Suuroppervlakoksidasiemodifikasietegnologie
Suuroppervlakoksidasiemodifikasie is 'n algemeen gebruikte reguleringsmetode. By 'n gepaste temperatuur kan suuroksidante die porieë binne geaktiveerde koolstof verryk, die poriegrootte daarvan verbeter en geblokkeerde porieë opruim. Tans fokus binnelandse en buitelandse navorsing hoofsaaklik op die modifikasie van anorganiese sure. HN03 is 'n algemeen gebruikte oksidant, en baie geleerdes gebruik HN03 om geaktiveerde koolstof te modifiseer. Tong Li et al. [28] het bevind dat HN03 die inhoud van suurstofbevattende en stikstofbevattende funksionele groepe op die oppervlak van geaktiveerde koolstof kan verhoog en die adsorpsie-effek van kwik kan verbeter.
Deur geaktiveerde koolstof met HN03 te modifiseer, het die spesifieke oppervlakarea van geaktiveerde koolstof na modifikasie afgeneem van 652m2·g-1 tot 241m2·g-1, die gemiddelde poriegrootte het toegeneem van 1.27nm tot 1.641nm, en die adsorpsiekapasiteit van bensofenoon in gesimuleerde petrol het met 33.7% toegeneem. Deur houtgeaktiveerde koolstof met onderskeidelik 10% en 70% volumekonsentrasie HN03 te modifiseer. Die resultate toon dat die spesifieke oppervlakarea van geaktiveerde koolstof gemodifiseer met 10% HN03 toegeneem het van 925.45m2·g-1 tot 960.52m2·g-1; na modifikasie met 70% HN03 het die spesifieke oppervlakarea afgeneem tot 935.89m2·g-1. Die verwyderingstempo's van Cu2+ deur geaktiveerde koolstof gemodifiseer met twee konsentrasies HN03 was onderskeidelik bo 70% en 90%.
Vir geaktiveerde koolstof wat in die adsorpsieveld gebruik word, hang die adsorpsie-effek nie net van die poriestruktuur af nie, maar ook van die oppervlakchemiese eienskappe van die adsorbent. Die poriestruktuur bepaal die spesifieke oppervlakarea en adsorpsiekapasiteit van geaktiveerde koolstof, terwyl die oppervlakchemiese eienskappe die interaksie tussen geaktiveerde koolstof en adsorbaat beïnvloed. Laastens is gevind dat suurmodifikasie van geaktiveerde koolstof nie net die poriestruktuur binne die geaktiveerde koolstof kan aanpas en die geblokkeerde porieë kan skoonmaak nie, maar ook die inhoud van suurgroepe op die oppervlak van die materiaal kan verhoog en die polariteit en hidrofilisiteit van die oppervlak kan verbeter. Die adsorpsiekapasiteit van EDTA deur geaktiveerde koolstof wat deur HCl gemodifiseer is, het met 49,5% toegeneem in vergelyking met dié voor modifikasie, wat beter was as dié van HNO3-modifikasie.
Gewysigde kommersiële geaktiveerde koolstof met onderskeidelik HNO3 en H2O2! Die spesifieke oppervlakareas na modifikasie was onderskeidelik 91.3% en 80.8% van dié voor modifikasie. Nuwe suurstofbevattende funksionele groepe soos karboksiel, karboniel en fenol is by die oppervlak gevoeg. Die adsorpsiekapasiteit van nitrobenseen deur HNO3-modifikasie was die beste, wat 3.3 keer dié voor modifikasie was. Daar is gevind dat die toename in die inhoud van suurstofbevattende funksionele groepe in geaktiveerde koolstof na suurmodifikasie gelei het tot 'n toename in die aantal oppervlakaktiewe punte, wat 'n direkte effek gehad het op die verbetering van die adsorpsiekapasiteit van die teikenadsorbaat.
In vergelyking met anorganiese sure, is daar min verslae oor die organiese suurmodifikasie van geaktiveerde koolstof. Vergelyk die effekte van organiese suurmodifikasie op die poriestruktuur-eienskappe van geaktiveerde koolstof en die adsorpsie van metanol. Na modifikasie het die spesifieke oppervlakarea en totale porievolume van geaktiveerde koolstof afgeneem. Hoe sterker die suurheid, hoe groter die afname. Na modifikasie met oksaalsuur, wynsteensuur en sitroensuur het die spesifieke oppervlakarea van geaktiveerde koolstof afgeneem van onderskeidelik 898.59m2·g-1 tot 788.03m2·g-1, 685.16m2·g-1 en 622.98m2·g-1. Die mikroporositeit van geaktiveerde koolstof het egter toegeneem na modifikasie. Die mikroporositeit van geaktiveerde koolstof wat met sitroensuur gemodifiseer is, het toegeneem van 75.9% tot 81.5%.
Oksaalsuur- en wynsteensuurmodifikasie is voordelig vir die adsorpsie van metanol, terwyl sitroensuur 'n inhiberende effek het. J.Paul Chen et al. [35] het egter bevind dat geaktiveerde koolstof wat met sitroensuur gemodifiseer is, die adsorpsie van koperione kan verbeter. Lin Tang et al. [36] het kommersiële geaktiveerde koolstof met miersuur, oksaalsuur en aminosulfoniese suur gemodifiseer. Na modifikasie is die spesifieke oppervlakarea en porievolume verminder. Suurstofbevattende funksionele groepe soos 0-HC-0, C-0 en S=0 is op die oppervlak van die finale produk gevorm, en ongelyk geëtste kanale en wit kristalle het verskyn. Die ewewigsadsorpsiekapasiteit van asetoon en isopropanol het ook aansienlik toegeneem.
Alkaliese oplossingmodifikasietegnologie
Sommige geleerdes het ook alkaliese oplossings gebruik om sekondêre aktivering op geaktiveerde koolstof uit te voer. Impregneer tuisgemaakte steenkool-gebaseerde geaktiveerde koolstof met Na0H-oplossing van verskillende konsentrasies om die poriestruktuur te beheer. Die resultate het getoon dat 'n laer alkali-konsentrasie bevorderlik was vir porie-toename en -uitsetting. Die beste effek is bereik toe die massa-konsentrasie 20% was. Die geaktiveerde koolstof het die hoogste spesifieke oppervlakarea (681m2·g-1) en porievolume (0.5916cm3·g-1) gehad. Wanneer die massa-konsentrasie van Na0H 20% oorskry, word die poriestruktuur van geaktiveerde koolstof vernietig en die poriestruktuurparameters begin afneem. Dit is omdat die hoë konsentrasie van Na0H-oplossing die koolstofskelet sal korrodeer en 'n groot aantal porieë sal ineenstort.
Voorbereiding van hoëprestasie-geaktiveerde koolstof deur polimeermenging. Die voorlopers was furfuraalhars en furfurielalkohol, en etileenglikol was die porievormende middel. Die poriestruktuur is beheer deur die inhoud van die drie polimere aan te pas, en 'n poreuse materiaal met 'n poriegrootte tussen 0.008 en 5 μm is verkry. Sommige geleerdes het bewys dat poliuretaan-imidefilm (PUI) gekarboniseer kan word om 'n koolstoffilm te verkry, en die poriestruktuur kan beheer word deur die molekulêre struktuur van poliuretaan (PU) prepolimeer te verander [41]. Wanneer PUI tot 200°C verhit word, sal PU en poliimide (PI) gegenereer word. Wanneer die hittebehandelingstemperatuur tot 400°C styg, produseer PU-pirolise gas, wat lei tot die vorming van 'n poriestruktuur op die PI-film. Na karbonisering word 'n koolstoffilm verkry. Daarbenewens kan die polimeermengmetode ook sommige fisiese en meganiese eienskappe van die materiaal tot 'n sekere mate verbeter.
Katalitiese aktiveringsreguleringstegnologie
Katalitiese aktiveringsreguleringstegnologie is eintlik 'n kombinasie van chemiese aktiveringsmetode en hoëtemperatuurgasaktiveringsmetode. Oor die algemeen word chemiese stowwe as katalisators by die grondstowwe gevoeg, en die katalisators word gebruik om die karboniserings- of aktiveringsproses te help om poreuse koolstofmateriale te verkry. Oor die algemeen het metale katalitiese effekte, maar die katalitiese effekte wissel.
Trouens, daar is gewoonlik geen duidelike grens tussen chemiese aktiveringsregulering en katalitiese aktiveringsregulering van poreuse materiale nie. Dit is omdat beide metodes reagense tydens die karboniserings- en aktiveringsproses byvoeg. Die spesifieke rol van hierdie reagense bepaal of die metode tot die kategorie van katalitiese aktivering behoort.
Die struktuur van die poreuse koolstofmateriaal self, die fisiese en chemiese eienskappe van die katalisator, die katalitiese reaksietoestande en die katalisatorlaaimetode kan almal verskillende grade van invloed op die reguleringseffek hê. Deur bitumineuse steenkool as grondstof te gebruik, kan Mn(N03)2 en Cu(N03)2 as katalisators poreuse materiale wat metaaloksiede bevat, voorberei. Die toepaslike hoeveelheid metaaloksiede kan die porositeit en porievolume verbeter, maar die katalitiese effekte van verskillende metale verskil effens. Cu(N03)2 kan die ontwikkeling van porieë in die reeks van 1.5~2.0 nm bevorder. Daarbenewens sal die metaaloksiede en anorganiese soute wat in die grondstofas voorkom, ook 'n katalitiese rol in die aktiveringsproses speel. Xie Qiang et al. [42] het geglo dat die katalitiese aktiveringsreaksie van elemente soos kalsium en yster in anorganiese materiaal die ontwikkeling van porieë kan bevorder. Wanneer die inhoud van hierdie twee elemente te hoog is, neem die verhouding van medium en groot porieë in die produk aansienlik toe.
Gevolgtrekking
Alhoewel geaktiveerde koolstof, as die mees gebruikte groen poreuse koolstofmateriaal, 'n belangrike rol in die industrie en lewe gespeel het, het dit steeds groot potensiaal vir verbetering in grondstofuitbreiding, kostevermindering, kwaliteitsverbetering, energieverbetering, lewensduurverlenging en sterkteverbetering. Die vind van hoëgehalte en goedkoop geaktiveerde koolstofgrondstowwe, die ontwikkeling van skoon en doeltreffende geaktiveerde koolstofproduksietegnologie, en die optimalisering en regulering van die poriestruktuur van geaktiveerde koolstof volgens verskillende toepassingsvelde sal 'n belangrike rigting wees vir die verbetering van die kwaliteit van geaktiveerde koolstofprodukte en die bevordering van die hoëgehalte-ontwikkeling van die geaktiveerde koolstofbedryf.
Plasingstyd: 27 Augustus 2024