مرحباً بكم في موقعنا الإلكتروني للحصول على معلومات حول المنتج والاستشارات.
موقعنا على الانترنت:https://www.vet-china.com/
يقوم هذا البحث بتحليل سوق الكربون المنشط الحالي، وإجراء تحليل متعمق للمواد الخام للكربون المنشط، وتقديم طرق تحديد بنية المسام، وطرق الإنتاج، والعوامل المؤثرة وتقدم تطبيق الكربون المنشط، ومراجعة نتائج البحث في تكنولوجيا تحسين بنية مسام الكربون المنشط، بهدف تعزيز الكربون المنشط للعب دور أكبر في تطبيق التقنيات الخضراء ومنخفضة الكربون.
تحضير الكربون المنشط
بشكل عام، يتم تقسيم تحضير الكربون المنشط إلى مرحلتين: الكربنة والتنشيط
عملية الكربنة
الكربنة هي عملية تسخين الفحم الخام عند درجة حرارة عالية تحت حماية غاز خامل لتحليل مادته المتطايرة والحصول على نواتج متفحمة وسيطة. يمكن تحقيق الهدف المنشود من الكربنة بتعديل معايير العملية. وقد أظهرت الدراسات أن درجة حرارة التنشيط عامل رئيسي يؤثر على خصائص الكربنة. درس جي تشيانغ وآخرون تأثير معدل تسخين الكربنة على أداء الكربون المنشط في فرن الكبت، ووجدوا أن المعدل المنخفض يُحسّن إنتاجية المواد المتفحمة وينتج مواد عالية الجودة.
عملية التنشيط
يمكن للكربنة أن تُشكّل المواد الخام بنية بلورية دقيقة تُشبه الجرافيت، وتُولّد بنية مسامية أولية. ومع ذلك، تُشوّه هذه المسامات أو تُسدّها مواد أخرى، مما يُنتج مساحة سطحية نوعية صغيرة، ويتطلب مزيدًا من التنشيط. التنشيط هو عملية إثراء بنية مسام المنتج المُكربن، والتي تتم بشكل رئيسي من خلال التفاعل الكيميائي بين المُنشّط والمادة الخام، مما يُعزز تكوين بنية بلورية دقيقة مسامية.
تتم عملية التنشيط بشكل أساسي عبر ثلاث مراحل في عملية إثراء مسام المادة:
(1) فتح المسام المغلقة الأصلية (من خلال المسام)؛
(2) توسيع المسام الأصلية (توسيع المسام)؛
(3) تكوين مسام جديدة (إنشاء المسام)؛
لا تحدث هذه التأثيرات الثلاثة منفردةً، بل تحدث في آنٍ واحدٍ وتآزري. وبشكلٍ عام، يُسهم تكوين المسامات وزيادة عددها، وخاصةً المسامات الدقيقة، في تحضير مواد مسامية عالية المسامية ومساحة سطحية نوعية كبيرة، بينما يُؤدي التوسع المفرط للمسام إلى اندماج المسامات وترابطها، مما يُحوّل المسامات الدقيقة إلى مسام أكبر. لذلك، للحصول على مواد كربون منشط ذات مسام متطورة ومساحة سطحية نوعية كبيرة، من الضروري تجنب التنشيط المفرط. تشمل طرق تنشيط الكربون المنشط الشائعة الاستخدام الطريقة الكيميائية، والطريقة الفيزيائية، والطريقة الفيزيائية الكيميائية.
طريقة التنشيط الكيميائي
تشير طريقة التنشيط الكيميائي إلى إضافة الكواشف الكيميائية إلى المواد الخام، ثم تسخينها بإدخال غازات واقية مثل N2 وAr في فرن تسخين لتفحيمها وتنشيطها في آن واحد. من المنشطات الشائعة الاستخدام NaOH وKOH وH3P04. تتميز طريقة التنشيط الكيميائي بانخفاض درجة حرارة التنشيط وارتفاع الإنتاجية، إلا أنها تواجه أيضًا مشاكل مثل التآكل الشديد وصعوبة إزالة الكواشف السطحية والتلوث البيئي الخطير.
طريقة التنشيط الفيزيائي
تشير طريقة التنشيط الفيزيائي إلى كربنة المواد الخام مباشرةً في الفرن، ثم التفاعل مع غازات مثل ثاني أكسيد الكربون والماء (H2O) المُدخلة عند درجة حرارة عالية لزيادة المسام وتوسيعها. إلا أن طريقة التنشيط الفيزيائي تتسم بصعوبة التحكم في بنية المسام. ومن بين هذه الغازات، يُستخدم ثاني أكسيد الكربون على نطاق واسع في تحضير الكربون المنشط نظرًا لنظافته وسهولة الحصول عليه وانخفاض تكلفته. باستخدام قشور جوز الهند المتفحمة كمادة خام، وتنشيطها بثاني أكسيد الكربون، تم تحضير كربون منشط ذي مسام دقيقة متطورة، بمساحة سطح محددة وحجم مسام إجمالي يبلغ 1653 متر مربع · جم-1 و0.1045 سم مكعب · جم-1 على التوالي. وقد وصل الأداء إلى مستوى استخدام الكربون المنشط في المكثفات ثنائية الطبقة.
نشّط حجر السفرجل بثاني أكسيد الكربون لتحضير كربون فائق النشاط. بعد التنشيط عند درجة حرارة 1100 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة، وصلت مساحة السطح النوعية وحجم المسام الكلي إلى 3500 متر مربع و1.84 سم مكعب و1.84 سم مكعب على التوالي. استخدم ثاني أكسيد الكربون لإجراء تنشيط ثانوي على كربون جوز الهند التجاري المنشط. بعد التنشيط، ضُيّق حجم المسام الدقيقة للمنتج النهائي، وزاد حجم المسام الدقيقة من 0.21 سم مكعب إلى 0.27 سم مكعب، وزادت مساحة السطح النوعية من 627.22 متر مربع إلى 822.71 متر مربع، وزادت قدرة الفينول على الامتصاص بنسبة 23.77%.
درس باحثون آخرون العوامل الرئيسية المتحكمة في عملية تنشيط ثاني أكسيد الكربون. وجد محمد وآخرون [21] أن درجة الحرارة هي العامل المؤثر الرئيسي عند استخدام ثاني أكسيد الكربون لتنشيط نشارة المطاط. تزداد مساحة السطح النوعية وحجم المسام والمسامية الدقيقة للمنتج النهائي أولاً ثم تنخفض مع زيادة درجة الحرارة. استخدم تشنغ سونغ وآخرون [22] منهجية سطح الاستجابة لتحليل عملية تنشيط ثاني أكسيد الكربون لقشور جوز المكاديميا. أظهرت النتائج أن درجة حرارة التنشيط ووقت التنشيط لهما التأثير الأكبر على تطور المسام الدقيقة للكربون المنشط.
وقت النشر: ٢٧ أغسطس ٢٠٢٤