Вітаем на нашым сайце, дзе вы можаце атрымаць інфармацыю пра сваю прадукцыю і кансультацыі.
Наш вэб-сайт:https://www.vet-china.com/
Метад фізічнай і хімічнай актывацыі
Метад фізічнай і хімічнай актывацыі адносіцца да метаду падрыхтоўкі порыстых матэрыялаў шляхам спалучэння двух вышэйзгаданых метадаў актывацыі. Як правіла, спачатку праводзіцца хімічная актывацыя, а потым фізічная. Спачатку цэлюлозу замочваюць у 68%~85% растворы H3PO4 пры тэмпературы 85℃ на працягу 2 гадзін, затым карбанізуюць яе ў муфельнай печы на працягу 4 гадзін, а пасля актывуюць CO2. Удзельная плошча паверхні атрыманага актываванага вугалю склала 3700 м2·г-1. У якасці сыравіны паспрабавалі выкарыстоўваць сізалевае валакно і актывавалі актываванае вугальнае валакно (ACF), атрыманае шляхам актывацыі H3PO4, адзін раз, награвалі яго да 830℃ у ахове азоту, а затым выкарыстоўвалі вадзяную пару ў якасці актыватара для другаснай актывацыі. Удзельная плошча паверхні ACF, атрыманага пасля 60 хвілін актывацыі, значна палепшылася.
Характарыстыка прадукцыйнасці структуры пор актываванага матэрыялувуглярод
Звычайна выкарыстоўваныя метады характарыстыкі прадукцыйнасці актываванага вугалю і інструкцыі па ўжыванні паказаны ў табліцы 2. Характарыстыкі структуры пор матэрыялу можна праверыць з двух бакоў: аналіз дадзеных і аналіз малюнкаў.
Даследчы прагрэс тэхналогіі аптымізацыі структуры пор актываванага вугалю
Нягледзячы на тое, што актываваны вугаль мае багатыя поры і вялікую ўдзельную плошчу паверхні, ён мае выдатныя характарыстыкі ў многіх галінах. Аднак з-за шырокага выбару сыравіны і складаных умоў падрыхтоўкі, гатовыя прадукты звычайна маюць недахопы, такія як хаатычная структура пор, розная ўдзельная плошча паверхні, неўпарадкаванае размеркаванне памераў пор і абмежаваныя хімічныя ўласцівасці паверхні. Такім чынам, існуюць такія недахопы, як вялікая дазоўка і вузкая адаптыўнасць у працэсе нанясення, якія не могуць задаволіць патрабаванні рынку. Такім чынам, аптымізацыя і рэгуляванне структуры і паляпшэнне яе комплекснай эфектыўнасці мае вялікае практычнае значэнне. Звычайна выкарыстоўваныя метады аптымізацыі і рэгулявання структуры пор ўключаюць хімічнае рэгуляванне, змешванне палімераў і рэгуляванне каталітычнай актывацыі.
Тэхналогія хімічнага рэгулявання
Тэхналогія хімічнага рэгулявання адносіцца да працэсу другаснай актывацыі (мадыфікацыі) порыстых матэрыялаў, атрыманых пасля актывацыі хімічнымі рэагентамі, шляхам размывання першапачатковых пор, пашырэння мікрапор або далейшага стварэння новых мікрапор для павелічэння ўдзельнай плошчы паверхні і структуры пор матэрыялу. Як правіла, гатовы прадукт адной актывацыі звычайна апускаюць у хімічны раствор на 0,5-4 разы для рэгулявання структуры пор і павелічэння ўдзельнай плошчы паверхні. У якасці рэагентаў для другаснай актывацыі можна выкарыстоўваць усе віды кіслотных і шчолачных раствораў.
Тэхналогія мадыфікацыі паверхні кіслотным акісленнем
Мадыфікацыя паверхні кіслотным акісленнем з'яўляецца распаўсюджаным метадам рэгулявання. Пры адпаведнай тэмпературы кіслотныя акісляльнікі могуць узбагачаць пары ўнутры актываванага вугалю, паляпшаць яго памер і ачышчаць заблакіраваныя пары. У цяперашні час айчынныя і замежныя даследаванні ў асноўным сканцэнтраваны на мадыфікацыі неарганічных кіслот. HN03 з'яўляецца распаўсюджаным акісляльнікам, і многія навукоўцы выкарыстоўваюць HN03 для мадыфікацыі актываванага вугалю. Тун Лі і інш. [28] выявілі, што HN03 можа павялічваць утрыманне кіслародзмяшчальных і азотзмяшчальных функцыянальных груп на паверхні актываванага вугалю і паляпшаць адсарбцыйны эфект ртуці.
Пасля мадыфікацыі актываванага вугалю HN03 удзельная плошча паверхні актываванага вугалю зменшылася з 652 м2·г-1 да 241 м2·г-1, сярэдні памер пор павялічыўся з 1,27 нм да 1,641 нм, а адсарбцыйная здольнасць бензафенону ў імітацыйным бензіне павялічылася на 33,7%. Мадыфікацыя драўнянага актываванага вугалю з 10% і 70% аб'ёмнай канцэнтрацыяй HN03 адпаведна. Вынікі паказваюць, што ўдзельная плошча паверхні актываванага вугалю, мадыфікаванага 10% HN03, павялічылася з 925,45 м2·г-1 да 960,52 м2·г-1; пасля мадыфікацыі 70% HN03 удзельная плошча паверхні зменшылася да 935,89 м2·г-1. Хуткасць выдалення Cu2+ актываваным вугалем, мадыфікаваным дзвюма канцэнтрацыямі HN03, перавысіла 70% і 90% адпаведна.
Для актываванага вугалю, які выкарыстоўваецца ў галіне адсорбцыі, эфект адсорбцыі залежыць не толькі ад структуры пор, але і ад хімічных уласцівасцей паверхні адсарбенту. Структура пор вызначае ўдзельную плошчу паверхні і адсорбцыйную здольнасць актываванага вугалю, у той час як хімічныя ўласцівасці паверхні ўплываюць на ўзаемадзеянне паміж актываваным вуглём і адсарбатам. Нарэшце, было ўстаноўлена, што кіслотная мадыфікацыя актываванага вугля можа не толькі рэгуляваць структуру пор унутры актываванага вугля і ачышчаць забітыя пары, але і павялічваць утрыманне кіслотных груп на паверхні матэрыялу і паляпшаць палярнасць і гідрафільнасць паверхні. Адсорбцыйная здольнасць EDTA актываванага вугля, мадыфікаванага HCl, павялічылася на 49,5% у параўнанні з паказчыкам да мадыфікацыі, што было лепш, чым у мадыфікацыі HNO3.
Мадыфікаваны камерцыйны актываваны вугаль з HNO3 і H2O2 адпаведна! Удзельная плошча паверхні пасля мадыфікацыі склала 91,3% і 80,8% ад плошчы паверхні да мадыфікацыі адпаведна. На паверхню былі дададзены новыя функцыянальныя групы, якія змяшчаюць кісларод, такія як карбаксільная, карбанільная і фенольная групы. Адсарбцыйная здольнасць нітрабензолу пры мадыфікацыі HNO3 была найлепшай і ў 3,3 разы перавышала паказчыкі да мадыфікацыі. Устаноўлена, што павелічэнне ўтрымання функцыянальных груп, якія змяшчаюць кісларод, у актываваным вугле пасля кіслотнай мадыфікацыі прывяло да павелічэння колькасці павярхоўна-актыўных кропак, што непасрэдна паўплывала на паляпшэнне адсарбцыйнай здольнасці мэтавага адсарбата.
У параўнанні з неарганічнымі кіслотамі, існуе няшмат паведамленняў аб мадыфікацыі актываванага вугалю арганічнымі кіслотамі. Параўнайце ўплыў мадыфікацыі арганічнымі кіслотамі на ўласцівасці структуры пор актываванага вугалю і адсорбцыю метанолу. Пасля мадыфікацыі ўдзельная плошча паверхні і агульны аб'ём пор актываванага вугалю паменшыліся. Чым мацнейшая кіслотнасць, тым большае зніжэнне. Пасля мадыфікацыі шчаўевай кіслатой, віннай кіслатой і цытрынавай кіслатой удзельная плошча паверхні актываванага вугалю паменшылася з 898,59 м2·г-1 да 788,03 м2·г-1, 685,16 м2·г-1 і 622,98 м2·г-1 адпаведна. Аднак мікрапорыстасць актываванага вугалю пасля мадыфікацыі павялічылася. Мікрапорыстасць актываванага вугалю, мадыфікаванага цытрынавай кіслатой, павялічылася з 75,9% да 81,5%.
Мадыфікацыя шчаўевай і віннай кіслатой спрыяе адсорбцыі метанолу, у той час як цытрынавая кіслата аказвае інгібіруючы эфект. Аднак Дж. Пол Чэн і інш. [35] выявілі, што актываваны вугаль, мадыфікаваны цытрынавай кіслатой, можа палепшыць адсорбцыю іёнаў медзі. Лін Тан і інш. [36] мадыфікавалі камерцыйны актываваны вугаль мурашынай кіслатой, шчаўевай кіслатой і амінасульфонавай кіслатой. Пасля мадыфікацыі ўдзельная плошча паверхні і аб'ём пор знізіліся. На паверхні гатовага прадукту ўтварыліся функцыянальныя групы, якія змяшчаюць кісларод, такія як 0-HC-0, C-0 і S=0, а таксама з'явіліся няроўныя вытраўленыя каналы і белыя крышталі. Раўнаважная адсорбцыйная здольнасць ацэтону і ізапрапанолу таксама значна павялічылася.
Тэхналогія мадыфікацыі шчолачных раствораў
Некаторыя навукоўцы таксама выкарыстоўвалі шчолачны раствор для другаснай актывацыі актываванага вугалю. Прапітвалі самаробны актываваны вугаль на аснове вугалю растворам NaOH рознай канцэнтрацыі для кантролю структуры пор. Вынікі паказалі, што больш нізкая канцэнтрацыя шчолачы спрыяла павелічэнню і пашырэнню пор. Найлепшы эфект быў дасягнуты пры масавай канцэнтрацыі 20%. Актываваны вугаль меў найбольшую ўдзельную плошчу паверхні (681 м²·г-1) і аб'ём пор (0,5916 см³·г-1). Калі масовая канцэнтрацыя NaOH перавышае 20%, структура пор актываванага вугалю руйнуецца, і параметры структуры пор пачынаюць змяншацца. Гэта адбываецца таму, што высокая канцэнтрацыя раствора NaOH прывядзе да карозіі вугляроднага шкілета, і вялікая колькасць пор разбурыцца.
Атрыманне высокапрадукцыйнага актываванага вугалю шляхам змешвання палімераў. Папярэднікамі былі фурфуральная смала і фурфурылавы спірт, а этыленгліколь — агент, які ўтварае поры. Структура пор кантралявалася шляхам рэгулявання ўтрымання трох палімераў, і быў атрыманы сітаваты матэрыял з памерам пор ад 0,008 да 5 мкм. Некаторыя навукоўцы даказалі, што поліўрэтан-імідную плёнку (PUI) можна карбанізаваць для атрымання вугляроднай плёнкі, і структуру пор можна кантраляваць, змяняючы малекулярную структуру поліўрэтанавага (PU) прэпалімера [41]. Пры награванні PUI да 200°C утвараюцца PU і поліімід (PI). Пры павышэнні тэмпературы тэрмічнай апрацоўкі да 400°C піроліз PU выпрацоўвае газ, што прыводзіць да ўтварэння порыстай структуры на плёнцы PI. Пасля карбанізацыі атрымліваецца вугляродная плёнка. Акрамя таго, метад змешвання палімераў таксама можа ў пэўнай ступені палепшыць некаторыя фізічныя і механічныя ўласцівасці матэрыялу.
Тэхналогія рэгулявання актывацыі каталітычнага працэсу
Тэхналогія рэгулявання каталітычнай актывацыі насамрэч з'яўляецца спалучэннем метаду хімічнай актывацыі і метаду актывацыі газам пры высокай тэмпературы. Як правіла, хімічныя рэчывы дадаюцца да сыравіны ў якасці каталізатараў, і каталізатары выкарыстоўваюцца для садзейнічання працэсу карбанізацыі або актывацыі для атрымання сітаватых вугляродных матэрыялаў. У цэлым металы маюць каталітычны эфект, але ён адрозніваецца.
Насамрэч, звычайна няма відавочнай мяжы паміж рэгуляваннем хімічнай актывацыі і рэгуляваннем каталітычнай актывацыі порыстых матэрыялаў. Гэта звязана з тым, што ў абодвух метадах падчас працэсу карбанізацыі і актывацыі дадаюцца рэагенты. Канкрэтная роля гэтых рэагентаў вызначае, ці належыць метад да катэгорыі каталітычнай актывацыі.
Структура самога порыстага вугляроднага матэрыялу, фізічныя і хімічныя ўласцівасці каталізатара, умовы каталітычнай рэакцыі і метад загрузкі каталізатара могуць па-рознаму ўплываць на эфект рэгулявання. Выкарыстанне бітумінознага вугалю ў якасці сыравіны, Mn(N03)2 і Cu(N03)2 у якасці каталізатараў дазваляе атрымліваць порыстыя матэрыялы, якія змяшчаюць аксіды металаў. Адпаведная колькасць аксідаў металаў можа палепшыць парыстасць і аб'ём пор, але каталітычны эфект розных металаў некалькі адрозніваецца. Cu(N03)2 можа спрыяць развіццю пор у дыяпазоне 1,5~2,0 нм. Акрамя таго, аксіды металаў і неарганічныя солі, якія змяшчаюцца ў попеле сыравіны, таксама будуць гуляць каталітычную ролю ў працэсе актывацыі. Се Цян і інш. [42] лічылі, што рэакцыя каталітычнай актывацыі такіх элементаў, як кальцый і жалеза, у неарганічнымі рэчывах можа спрыяць развіццю пор. Калі ўтрыманне гэтых двух элементаў занадта высокае, доля сярэдніх і буйных пор у прадукце значна павялічваецца.
Выснова
Нягледзячы на тое, што актываваны вугаль, як найбольш шырока выкарыстоўваны зялёны порысты вугляродны матэрыял, адыграў важную ролю ў прамысловасці і жыцці, ён усё яшчэ мае вялікі патэнцыял для паляпшэння пашырэння сыравіны, зніжэння выдаткаў, паляпшэння якасці, павышэння энергаспажывання, падаўжэння тэрміну службы і павышэння трываласці. Пошук высакаякаснай і таннай сыравіны для актываванага вугалю, распрацоўка чыстых і эфектыўных тэхналогій вытворчасці актываванага вугалю, а таксама аптымізацыя і рэгуляванне порыстай структуры актываванага вугалю ў адпаведнасці з рознымі сферамі прымянення будуць важным напрамкам паляпшэння якасці прадукцыі з актываванага вугалю і садзейнічання развіццю высокай якасці прамысловасці актываванага вугалю.
Час публікацыі: 27 жніўня 2024 г.