Добре дошли на нашия уебсайт за информация относно продуктите и консултации.
Нашият уебсайт:https://www.vet-china.com/
Метод за физическа и химическа активация
Методът на физико-химично активиране се отнася до метода за получаване на порести материали чрез комбиниране на горните два метода на активиране. Обикновено първо се извършва химическо активиране, а след това физическо активиране. Първо целулозата се накисва в 68%~85% разтвор на H3PO4 при 85℃ за 2 часа, след което се карбонизира в муфелна пещ за 4 часа и след това се активира с CO2. Специфичната повърхност на получения активен въглен е висока до 3700 m2·g-1. Опитайте се да използвате сизалови влакна като суровина и активирайте активните въгленни влакна (ACF), получени чрез активиране с H3PO4, веднъж, нагрявайте ги до 830℃ под защита на N2 и след това използвайте водна пара като активатор за вторично активиране. Специфичната повърхност на ACF, получена след 60 минути активиране, е значително подобрена.
Характеризиране на характеристиките на порестата структура на активиранитевъглерод
Често използваните методи за характеризиране на характеристиките на активния въглен и указанията за приложение са показани в Таблица 2. Характеристиките на порестата структура на материала могат да бъдат тествани от два аспекта: анализ на данни и анализ на изображения.
Напредък в изследванията на технологията за оптимизиране на структурата на порите на активен въглен
Въпреки че активният въглен има богати пори и огромна специфична повърхност, той има отлични характеристики в много области. Поради широката си селективност на суровините и сложните условия на приготвяне, крайните продукти обикновено имат недостатъците на хаотична структура на порите, различна специфична повърхност, неподредено разпределение на размера на порите и ограничени химични свойства на повърхността. Следователно, има недостатъци като голяма дозировка и тясна адаптивност в процеса на приложение, които не могат да отговорят на пазарните изисквания. Поради това е от голямо практическо значение да се оптимизира и регулира структурата и да се подобри цялостната ѝ експлоатационна ефективност. Често използваните методи за оптимизиране и регулиране на структурата на порите включват химическо регулиране, смесване на полимери и каталитично активиране.
Технология за химическо регулиране
Технологията за химично регулиране се отнася до процеса на вторично активиране (модифициране) на порести материали, получени след активиране с химични реактиви, чрез ерозия на оригиналните пори, разширяване на микропорите или допълнително създаване на нови микропори за увеличаване на специфичната повърхност и порестата структура на материала. Най-общо казано, готовият продукт от едно активиране обикновено се потапя в 0,5~4 пъти химически разтвор, за да се регулира порестата структура и да се увеличи специфичната повърхност. Всички видове киселинни и алкални разтвори могат да се използват като реактиви за вторично активиране.
Технология за модификация на повърхностното окисление с киселина
Модификацията на повърхностното окисление с киселина е често използван метод за регулиране. При подходяща температура, киселинните окислители могат да обогатят порите вътре в активния въглен, да подобрят размера на порите му и да отпушат запушените пори. В момента местните и чуждестранните изследвания се фокусират главно върху модифицирането на неорганични киселини. HN03 е често използван окислител и много учени използват HN03 за модифициране на активен въглен. Tong Li et al. [28] установиха, че HN03 може да увеличи съдържанието на кислородсъдържащи и азотсъдържащи функционални групи на повърхността на активния въглен и да подобри адсорбционния ефект на живака.
Модифициране на активен въглен с HN03, след модификация, специфичната повърхност на активния въглен намалява от 652m2·g-1 до 241m2·g-1, средният размер на порите се увеличава от 1.27nm до 1.641nm, а адсорбционният капацитет на бензофенон в симулиран бензин се увеличава с 33.7%. Модифициране на дървесен активен въглен с 10% и 70% обемна концентрация на HN03, съответно. Резултатите показват, че специфичната повърхност на активния въглен, модифициран с 10% HN03, се увеличава от 925.45m2·g-1 до 960.52m2·g-1; след модификация със 70% HN03, специфичната повърхност намалява до 935.89m2·g-1. Скоростта на отстраняване на Cu2+ от активен въглен, модифициран с две концентрации на HN03, е съответно над 70% и 90%.
При активен въглен, използван в областта на адсорбцията, адсорбционният ефект зависи не само от структурата на порите, но и от повърхностните химични свойства на адсорбента. Структурата на порите определя специфичната повърхност и адсорбционния капацитет на активния въглен, докато повърхностните химични свойства влияят на взаимодействието между активния въглен и адсорбата. Накрая беше установено, че киселинната модификация на активния въглен може не само да регулира структурата на порите вътре в активния въглен и да изчисти запушените пори, но също така да увеличи съдържанието на киселинни групи на повърхността на материала и да подобри полярността и хидрофилността на повърхността. Адсорбционният капацитет на EDTA от активен въглен, модифициран с HCI, се е увеличил с 49,5% в сравнение с този преди модификацията, което е по-добро от това на модификацията с HNO3.
Модифициран търговски активен въглен съответно с HNO3 и H2O2! Специфичните повърхности след модификацията са съответно 91,3% и 80,8% от тези преди модификацията. Към повърхността са добавени нови кислородсъдържащи функционални групи, като карбоксил, карбонил и фенол. Адсорбционният капацитет на нитробензен чрез модификация с HNO3 е най-добър, като е 3,3 пъти по-голям от този преди модификацията. Установено е, че увеличаването на съдържанието на кислородсъдържащи функционални групи в активния въглен след киселинна модификация води до увеличаване на броя на повърхностно активните точки, което има пряк ефект върху подобряването на адсорбционния капацитет на целевия адсорбат.
В сравнение с неорганичните киселини, има малко доклади за модификацията на активен въглен с органични киселини. Сравнете ефектите от модификацията с органични киселини върху свойствата на порестата структура на активния въглен и адсорбцията на метанол. След модификацията, специфичната повърхност и общият обем на порите на активния въглен намаляват. Колкото по-силна е киселинността, толкова по-голямо е намалението. След модификация с оксалова киселина, винена киселина и лимонена киселина, специфичната повърхност на активния въглен намалява съответно от 898,59 m2·g-1 до 788,03 m2·g-1, 685,16 m2·g-1 и 622,98 m2·g-1. Въпреки това, микропорьозността на активния въглен се увеличава след модификацията. Микропорьозността на активния въглен, модифициран с лимонена киселина, се увеличава от 75,9% до 81,5%.
Модификацията с оксалова киселина и винена киселина е благоприятна за адсорбцията на метанол, докато лимонената киселина има инхибиторен ефект. Въпреки това, J.Paul Chen et al. [35] установяват, че активен въглен, модифициран с лимонена киселина, може да подобри адсорбцията на медни йони. Lin Tang et al. [36] модифицират търговски активен въглен с мравчена киселина, оксалова киселина и аминосулфонова киселина. След модификацията, специфичната повърхност и обемът на порите са намалени. Кислородсъдържащи функционални групи като 0-HC-0, C-0 и S=0 са се образували на повърхността на готовия продукт, като са се появили неравномерни ецвани канали и бели кристали. Равновесният адсорбционен капацитет на ацетон и изопропанол също се е увеличил значително.
Технология за модифициране на алкални разтвори
Някои учени също използват алкален разтвор за извършване на вторична активация върху активен въглен. Импрегнирайте домашен активен въглен на базата на въглища с разтвор на Na0H с различна концентрация, за да контролирате структурата на порите. Резултатите показват, че по-ниската концентрация на алкали е благоприятна за увеличаване и разширяване на порите. Най-добър ефект е постигнат, когато масовата концентрация е 20%. Активният въглен има най-висока специфична повърхност (681 m²·g-1) и обем на порите (0,5916 cm³·g-1). Когато масовата концентрация на Na0H надвиши 20%, порестата структура на активния въглен се разрушава и параметрите на порестата структура започват да намаляват. Това е така, защото високата концентрация на разтвор на Na0H ще корозира въглеродния скелет и голям брой пори ще се срутят.
Приготвяне на високоефективен активен въглен чрез смесване на полимери. Прекурсорите са фурфурална смола и фурфурилов алкохол, а етиленгликолът е порообразуващият агент. Структурата на порите е контролирана чрез регулиране на съдържанието на трите полимера и е получен порест материал с размер на порите между 0,008 и 5 μm. Някои учени са доказали, че полиуретан-имидният филм (PUI) може да бъде карбонизиран, за да се получи въглероден филм, а структурата на порите може да бъде контролирана чрез промяна на молекулната структура на полиуретановия (PU) преполимер [41]. Когато PUI се нагрее до 200°C, се генерират PU и полиимид (PI). Когато температурата на термична обработка се повиши до 400°C, пиролизата на PU произвежда газ, което води до образуването на пореста структура върху PI филма. След карбонизация се получава въглероден филм. Освен това, методът на смесване на полимери може също да подобри до известна степен някои физични и механични свойства на материала.
Технология за регулиране на каталитичното активиране
Технологията за регулиране на каталитичната активация всъщност е комбинация от метод за химическа активация и метод за активиране с газ при висока температура. Обикновено към суровините се добавят химични вещества като катализатори, а катализаторите се използват за подпомагане на процеса на карбонизация или активиране, за да се получат порести въглеродни материали. Най-общо казано, металите имат каталитичен ефект, но той варира.
Всъщност, обикновено няма очевидна граница между регулирането на химичната активация и регулирането на каталитичната активация на порести материали. Това е така, защото и двата метода добавят реагенти по време на процеса на карбонизация и активиране. Специфичната роля на тези реагенти определя дали методът принадлежи към категорията на каталитичната активация.
Структурата на самия порест въглероден материал, физичните и химичните свойства на катализатора, условията на каталитичната реакция и методът на зареждане на катализатора могат да имат различна степен на влияние върху регулаторния ефект. Използването на битуминозни въглища като суровина, Mn(N03)2 и Cu(N03)2 като катализатори може да доведе до получаване на порести материали, съдържащи метални оксиди. Подходящото количество метални оксиди може да подобри порьозността и обема на порите, но каталитичните ефекти на различните метали са малко по-различни. Cu(N03)2 може да стимулира развитието на пори в диапазона от 1,5~2,0 nm. Освен това, металните оксиди и неорганичните соли, съдържащи се в пепелта на суровината, също ще играят каталитична роля в процеса на активиране. Xie Qiang et al. [42] смятат, че каталитичната реакция на активиране на елементи като калций и желязо в неорганичната материя може да стимулира развитието на пори. Когато съдържанието на тези два елемента е твърде високо, делът на средните и големите пори в продукта се увеличава значително.
Заключение
Въпреки че активният въглен, като най-широко използваният зелен порест въглероден материал, играе важна роля в индустрията и живота, той все още има голям потенциал за подобрение в разширяването на суровините, намаляването на разходите, подобряването на качеството, подобряването на енергията, удължаването на живота и подобряването на здравината. Намирането на висококачествени и евтини суровини от активен въглен, разработването на чиста и ефективна технология за производство на активен въглен, както и оптимизирането и регулирането на порестата структура на активния въглен според различните области на приложение, ще бъде важна насока за подобряване на качеството на продуктите от активен въглен и насърчаване на висококачественото развитие на индустрията за активен въглен.
Време на публикуване: 27 август 2024 г.