ছিদ্রযুক্ত কার্বন ছিদ্র কাঠামোর অপ্টিমাইজেশন -Ⅱ

পণ্য সম্পর্কিত তথ্য এবং পরামর্শের জন্য আমাদের ওয়েবসাইটে স্বাগতম।

আমাদের ওয়েবসাইট:https://www.vet-china.com/

 

ভৌত এবং রাসায়নিক সক্রিয়করণ পদ্ধতি

ভৌত এবং রাসায়নিক সক্রিয়করণ পদ্ধতি বলতে উপরের দুটি সক্রিয়করণ পদ্ধতি একত্রিত করে ছিদ্রযুক্ত পদার্থ প্রস্তুত করার পদ্ধতি বোঝায়। সাধারণত, প্রথমে রাসায়নিক সক্রিয়করণ করা হয় এবং তারপরে ভৌত সক্রিয়করণ করা হয়। প্রথমে সেলুলোজকে 68%~85% H3PO4 দ্রবণে 85℃ তাপমাত্রায় 2 ঘন্টা ভিজিয়ে রাখুন, তারপর এটিকে একটি মাফল ফার্নেসে 4 ঘন্টা কার্বনাইজ করুন এবং তারপর CO2 দিয়ে সক্রিয় করুন। প্রাপ্ত সক্রিয় কার্বনের নির্দিষ্ট পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল 3700m2·g-1 পর্যন্ত ছিল। কাঁচামাল হিসাবে সিসাল ফাইবার ব্যবহার করার চেষ্টা করুন, এবং H3PO4 সক্রিয়করণ দ্বারা প্রাপ্ত সক্রিয় কার্বন ফাইবার (ACF) একবার সক্রিয় করুন, N2 সুরক্ষার অধীনে এটি 830℃ এ উত্তপ্ত করুন এবং তারপরে সেকেন্ডারি সক্রিয়করণের জন্য অ্যাক্টিভেটর হিসাবে জলীয় বাষ্প ব্যবহার করুন। 60 মিনিট সক্রিয়করণের পরে প্রাপ্ত ACF এর নির্দিষ্ট পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত হয়েছে।

 

সক্রিয় পদার্থের ছিদ্র কাঠামোর কর্মক্ষমতার বৈশিষ্ট্যকার্বন

 
সাধারণত ব্যবহৃত সক্রিয় কার্বন কর্মক্ষমতা বৈশিষ্ট্য নির্ধারণ পদ্ধতি এবং প্রয়োগের দিকনির্দেশনা সারণি 2 এ দেখানো হয়েছে। উপাদানের ছিদ্র কাঠামোর বৈশিষ্ট্য দুটি দিক থেকে পরীক্ষা করা যেতে পারে: তথ্য বিশ্লেষণ এবং চিত্র বিশ্লেষণ।

 

সক্রিয় কার্বনের ছিদ্র কাঠামো অপ্টিমাইজেশন প্রযুক্তির গবেষণা অগ্রগতি

যদিও সক্রিয় কার্বনের ছিদ্র সমৃদ্ধ এবং বিশাল নির্দিষ্ট পৃষ্ঠতল এলাকা রয়েছে, তবুও এটি অনেক ক্ষেত্রেই চমৎকার কর্মক্ষমতা অর্জন করে। তবে, এর বিস্তৃত কাঁচামাল নির্বাচন এবং জটিল প্রস্তুতির অবস্থার কারণে, সমাপ্ত পণ্যগুলির সাধারণত বিশৃঙ্খল ছিদ্র কাঠামো, বিভিন্ন নির্দিষ্ট পৃষ্ঠতল এলাকা, বিশৃঙ্খল ছিদ্র আকার বিতরণ এবং সীমিত পৃষ্ঠতল রাসায়নিক বৈশিষ্ট্যের অসুবিধা রয়েছে। অতএব, প্রয়োগ প্রক্রিয়ায় বৃহৎ ডোজ এবং সংকীর্ণ অভিযোজনযোগ্যতার মতো অসুবিধা রয়েছে, যা বাজারের প্রয়োজনীয়তা পূরণ করতে পারে না। অতএব, কাঠামোটি অপ্টিমাইজ এবং নিয়ন্ত্রণ করা এবং এর ব্যাপক ব্যবহার কর্মক্ষমতা উন্নত করা অত্যন্ত ব্যবহারিক তাৎপর্যপূর্ণ। ছিদ্র কাঠামো অপ্টিমাইজ এবং নিয়ন্ত্রণের জন্য সাধারণভাবে ব্যবহৃত পদ্ধতিগুলির মধ্যে রয়েছে রাসায়নিক নিয়ন্ত্রণ, পলিমার মিশ্রণ এবং অনুঘটক সক্রিয়করণ নিয়ন্ত্রণ।

 

রাসায়নিক নিয়ন্ত্রণ প্রযুক্তি

রাসায়নিক নিয়ন্ত্রণ প্রযুক্তি বলতে রাসায়নিক বিকারক দিয়ে সক্রিয়করণের পরে প্রাপ্ত ছিদ্রযুক্ত পদার্থের সেকেন্ডারি অ্যাক্টিভেশন (পরিবর্তন) প্রক্রিয়া বোঝায়, মূল ছিদ্রগুলি ক্ষয় করে, মাইক্রোপোরগুলি প্রসারিত করে, অথবা আরও নতুন মাইক্রোপোর তৈরি করে উপাদানের নির্দিষ্ট পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল এবং ছিদ্র কাঠামো বৃদ্ধি করে। সাধারণভাবে বলতে গেলে, একটি সক্রিয়করণের সমাপ্ত পণ্যটি সাধারণত ছিদ্র কাঠামো নিয়ন্ত্রণ করতে এবং নির্দিষ্ট পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল বৃদ্ধি করতে 0.5~4 গুণ রাসায়নিক দ্রবণে ডুবিয়ে রাখা হয়। সেকেন্ডারি অ্যাক্টিভেশনের জন্য সব ধরণের অ্যাসিড এবং ক্ষারীয় দ্রবণ বিকারক হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে।

 

অ্যাসিড পৃষ্ঠ জারণ পরিবর্তন প্রযুক্তি

অ্যাসিড পৃষ্ঠের জারণ পরিবর্তন একটি সাধারণভাবে ব্যবহৃত নিয়ন্ত্রণ পদ্ধতি। উপযুক্ত তাপমাত্রায়, অ্যাসিড অক্সিডেন্টগুলি সক্রিয় কার্বনের ভিতরের ছিদ্রগুলিকে সমৃদ্ধ করতে পারে, এর ছিদ্রের আকার উন্নত করতে পারে এবং অবরুদ্ধ ছিদ্রগুলি ড্রেজ করতে পারে। বর্তমানে, দেশী এবং বিদেশী গবেষণা মূলত অজৈব অ্যাসিডের পরিবর্তনের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে। HN03 একটি সাধারণভাবে ব্যবহৃত অক্সিডেন্ট, এবং অনেক পণ্ডিত সক্রিয় কার্বন পরিবর্তন করতে HN03 ব্যবহার করেন। টং লি এবং অন্যান্যরা [28] দেখেছেন যে HN03 সক্রিয় কার্বনের পৃষ্ঠে অক্সিজেন-ধারণকারী এবং নাইট্রোজেন-ধারণকারী কার্যকরী গোষ্ঠীর পরিমাণ বৃদ্ধি করতে পারে এবং পারদের শোষণ প্রভাব উন্নত করতে পারে।

HN03 দিয়ে সক্রিয় কার্বন পরিবর্তন করার পর, সক্রিয় কার্বনের নির্দিষ্ট পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল 652m2·g-1 থেকে কমে 241m2·g-1 হয়, গড় ছিদ্রের আকার 1.27nm থেকে বেড়ে 1.641nm হয় এবং সিমুলেটেড পেট্রোলে বেনজোফেনোনের শোষণ ক্ষমতা 33.7% বৃদ্ধি পায়। কাঠের সক্রিয় কার্বন যথাক্রমে HN03 এর 10% এবং 70% আয়তনের ঘনত্বের সাথে পরিবর্তন করার ফলে। ফলাফল দেখায় যে 10% HN03 দিয়ে পরিবর্তিত সক্রিয় কার্বনের নির্দিষ্ট পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল 925.45m2·g-1 থেকে বেড়ে 960.52m2·g-1 হয়; 70% HN03 দিয়ে পরিবর্তন করার পর, নির্দিষ্ট পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল হ্রাস পেয়ে 935.89m2·g-1 হয়। HN03 এর দুটি ঘনত্বের সাথে পরিবর্তিত সক্রিয় কার্বন দ্বারা Cu2+ অপসারণের হার যথাক্রমে 70% এবং 90% এর উপরে ছিল।

শোষণ ক্ষেত্রে ব্যবহৃত সক্রিয় কার্বনের ক্ষেত্রে, শোষণ প্রভাব কেবল ছিদ্র কাঠামোর উপর নয় বরং শোষণকারীর পৃষ্ঠের রাসায়নিক বৈশিষ্ট্যের উপরও নির্ভর করে। ছিদ্র কাঠামো সক্রিয় কার্বনের নির্দিষ্ট পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল এবং শোষণ ক্ষমতা নির্ধারণ করে, অন্যদিকে পৃষ্ঠের রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য সক্রিয় কার্বন এবং শোষণকারীর মধ্যে মিথস্ক্রিয়াকে প্রভাবিত করে। অবশেষে দেখা গেল যে সক্রিয় কার্বনের অ্যাসিড পরিবর্তন কেবল সক্রিয় কার্বনের ভিতরে ছিদ্র কাঠামোকে সামঞ্জস্য করতে পারে না এবং অবরুদ্ধ ছিদ্রগুলি পরিষ্কার করতে পারে না, বরং উপাদানের পৃষ্ঠে অ্যাসিডিক গ্রুপের পরিমাণও বৃদ্ধি করে এবং পৃষ্ঠের পোলারিটি এবং হাইড্রোফিলিসিটি বাড়ায়। HCI দ্বারা পরিবর্তিত সক্রিয় কার্বন দ্বারা EDTA এর শোষণ ক্ষমতা পরিবর্তনের আগের তুলনায় 49.5% বৃদ্ধি পেয়েছে, যা HNO3 পরিবর্তনের চেয়ে ভালো ছিল।

পরিবর্তিত বাণিজ্যিক সক্রিয় কার্বন যথাক্রমে HNO3 এবং H2O2 দিয়ে তৈরি! পরিবর্তনের পরে নির্দিষ্ট পৃষ্ঠতলের ক্ষেত্রফল ছিল যথাক্রমে পরিবর্তনের আগেকার পৃষ্ঠতলের ক্ষেত্রফলের 91.3% এবং 80.8%। পৃষ্ঠতলের সাথে কার্বক্সিল, কার্বনিল এবং ফেনলের মতো নতুন অক্সিজেন-ধারণকারী কার্যকরী গোষ্ঠী যুক্ত করা হয়েছিল। HNO3 পরিবর্তনের মাধ্যমে নাইট্রোবেনজিনের শোষণ ক্ষমতা ছিল সর্বোত্তম, যা পরিবর্তনের আগের তুলনায় 3.3 গুণ বেশি। দেখা গেছে যে অ্যাসিড পরিবর্তনের পরে সক্রিয় কার্বনে অক্সিজেন-ধারণকারী কার্যকরী গোষ্ঠীর পরিমাণ বৃদ্ধির ফলে পৃষ্ঠতলের সক্রিয় বিন্দুর সংখ্যা বৃদ্ধি পায়, যা লক্ষ্য শোষণকারীর শোষণ ক্ষমতা উন্নত করার উপর সরাসরি প্রভাব ফেলে।

অজৈব অ্যাসিডের সাথে তুলনা করলে, সক্রিয় কার্বনের জৈব অ্যাসিড পরিবর্তনের উপর খুব কম রিপোর্ট পাওয়া যায়। সক্রিয় কার্বনের ছিদ্র গঠন বৈশিষ্ট্য এবং মিথানলের শোষণের উপর জৈব অ্যাসিড পরিবর্তনের প্রভাব তুলনা করুন। পরিবর্তনের পরে, সক্রিয় কার্বনের নির্দিষ্ট পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল এবং মোট ছিদ্রের আয়তন হ্রাস পায়। অম্লতা যত বেশি হবে, হ্রাস তত বেশি হবে। অক্সালিক অ্যাসিড, টারটারিক অ্যাসিড এবং সাইট্রিক অ্যাসিড দিয়ে পরিবর্তনের পরে, সক্রিয় কার্বনের নির্দিষ্ট পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল যথাক্রমে 898.59m2·g-1 থেকে 788.03m2·g-1, 685.16m2·g-1 এবং 622.98m2·g-1 এ হ্রাস পায়। তবে, পরিবর্তনের পরে সক্রিয় কার্বনের মাইক্রোপোরোসিটি বৃদ্ধি পায়। সাইট্রিক অ্যাসিড দিয়ে পরিবর্তিত সক্রিয় কার্বনের মাইক্রোপোরোসিটি 75.9% থেকে 81.5% এ বৃদ্ধি পায়।

অক্সালিক অ্যাসিড এবং টারটারিক অ্যাসিড পরিবর্তন মিথানলের শোষণের জন্য উপকারী, অন্যদিকে সাইট্রিক অ্যাসিডের একটি প্রতিরোধমূলক প্রভাব রয়েছে। তবে, জে.পল চেন এবং অন্যান্যরা [35] দেখেছেন যে সাইট্রিক অ্যাসিড দিয়ে পরিবর্তিত সক্রিয় কার্বন তামার আয়নগুলির শোষণকে বাড়িয়ে তুলতে পারে। লিন ট্যাং এবং অন্যান্যরা [36] ফর্মিক অ্যাসিড, অক্সালিক অ্যাসিড এবং অ্যামিনোসালফোনিক অ্যাসিড দিয়ে বাণিজ্যিক সক্রিয় কার্বনকে পরিবর্তিত করেছেন। পরিবর্তনের পরে, নির্দিষ্ট পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল এবং ছিদ্রের আয়তন হ্রাস পেয়েছে। সমাপ্ত পণ্যের পৃষ্ঠে 0-HC-0, C-0 এবং S=0 এর মতো অক্সিজেন-ধারণকারী কার্যকরী গোষ্ঠী তৈরি হয়েছিল এবং অসম খোদাই করা চ্যানেল এবং সাদা স্ফটিক দেখা গিয়েছিল। অ্যাসিটোন এবং আইসোপ্রোপ্যানলের ভারসাম্য শোষণ ক্ষমতাও উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পেয়েছে।

 

ক্ষারীয় দ্রবণ পরিবর্তন প্রযুক্তি

কিছু পণ্ডিত সক্রিয় কার্বনের উপর সেকেন্ডারি অ্যাক্টিভেশন করার জন্য ক্ষারীয় দ্রবণও ব্যবহার করেছিলেন। ছিদ্র গঠন নিয়ন্ত্রণের জন্য বিভিন্ন ঘনত্বের Na0H দ্রবণ দিয়ে ঘরে তৈরি কয়লা-ভিত্তিক সক্রিয় কার্বনকে গর্ভধারণ করুন। ফলাফলগুলি দেখায় যে কম ক্ষারীয় ঘনত্ব ছিদ্র বৃদ্ধি এবং প্রসারণের জন্য সহায়ক ছিল। ভর ঘনত্ব 20% হলে সর্বোত্তম প্রভাব অর্জন করা হয়েছিল। সক্রিয় কার্বনের সর্বোচ্চ নির্দিষ্ট পৃষ্ঠতল ক্ষেত্রফল (681m2·g-1) এবং ছিদ্রের আয়তন (0.5916cm3·g-1) ছিল। যখন Na0H এর ভর ঘনত্ব 20% ছাড়িয়ে যায়, তখন সক্রিয় কার্বনের ছিদ্র কাঠামো ধ্বংস হয়ে যায় এবং ছিদ্র কাঠামোর পরামিতি হ্রাস পেতে শুরু করে। এর কারণ হল Na0H দ্রবণের উচ্চ ঘনত্ব কার্বন কঙ্কালকে ক্ষয় করবে এবং বিপুল সংখ্যক ছিদ্র ভেঙে পড়বে।

পলিমার মিশ্রণের মাধ্যমে উচ্চ-কার্যক্ষমতা সম্পন্ন সক্রিয় কার্বন প্রস্তুত করা। পূর্বসূরী ছিল ফুরফুরাল রজন এবং ফুরফুরিল অ্যালকোহল, এবং ইথিলিন গ্লাইকল ছিল ছিদ্র তৈরির এজেন্ট। তিনটি পলিমারের উপাদান সামঞ্জস্য করে ছিদ্র গঠন নিয়ন্ত্রণ করা হয়েছিল এবং 0.008 থেকে 5 μm এর মধ্যে ছিদ্র আকারের একটি ছিদ্রযুক্ত উপাদান পাওয়া গিয়েছিল। কিছু পণ্ডিত প্রমাণ করেছেন যে পলিউরেথেন-ইমাইড ফিল্ম (PUI) কার্বন ফিল্ম তৈরি করতে কার্বনাইজ করা যেতে পারে এবং পলিউরেথেন (PU) প্রিপলিমারের আণবিক কাঠামো পরিবর্তন করে ছিদ্র গঠন নিয়ন্ত্রণ করা যেতে পারে [41]। যখন PUI 200°C তাপমাত্রায় উত্তপ্ত করা হয়, তখন PU এবং পলিমাইড (PI) তৈরি হবে। যখন তাপ চিকিত্সার তাপমাত্রা 400°C এ বেড়ে যায়, তখন PU পাইরোলাইসিস গ্যাস তৈরি করে, যার ফলে PI ফিল্মে একটি ছিদ্র কাঠামো তৈরি হয়। কার্বনাইজেশনের পরে, একটি কার্বন ফিল্ম পাওয়া যায়। এছাড়াও, পলিমার মিশ্রণ পদ্ধতি উপাদানের কিছু ভৌত এবং যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলিকে কিছুটা উন্নত করতে পারে।

 

অনুঘটক সক্রিয়করণ নিয়ন্ত্রণ প্রযুক্তি

ক্যাটালিটিক অ্যাক্টিভেশন রেগুলেশন প্রযুক্তি আসলে রাসায়নিক অ্যাক্টিভেশন পদ্ধতি এবং উচ্চ-তাপমাত্রা গ্যাস অ্যাক্টিভেশন পদ্ধতির সংমিশ্রণ। সাধারণত, রাসায়নিক পদার্থগুলি কাঁচামালে অনুঘটক হিসাবে যোগ করা হয় এবং অনুঘটকগুলি ছিদ্রযুক্ত কার্বন পদার্থ প্রাপ্ত করার জন্য কার্বনাইজেশন বা অ্যাক্টিভেশন প্রক্রিয়ায় সহায়তা করার জন্য ব্যবহৃত হয়। সাধারণভাবে বলতে গেলে, ধাতুগুলির সাধারণত অনুঘটক প্রভাব থাকে, তবে অনুঘটক প্রভাবগুলি পরিবর্তিত হয়।

প্রকৃতপক্ষে, রাসায়নিক সক্রিয়করণ নিয়ন্ত্রণ এবং ছিদ্রযুক্ত পদার্থের অনুঘটক সক্রিয়করণ নিয়ন্ত্রণের মধ্যে সাধারণত কোনও স্পষ্ট সীমানা থাকে না। কারণ উভয় পদ্ধতিই কার্বনাইজেশন এবং সক্রিয়করণ প্রক্রিয়ার সময় বিকারক যুক্ত করে। এই বিকারকগুলির নির্দিষ্ট ভূমিকা নির্ধারণ করে যে পদ্ধতিটি অনুঘটক সক্রিয়করণের বিভাগের অন্তর্গত কিনা।

ছিদ্রযুক্ত কার্বন পদার্থের গঠন, অনুঘটকের ভৌত ও রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য, অনুঘটক বিক্রিয়ার অবস্থা এবং অনুঘটক লোডিং পদ্ধতি নিয়ন্ত্রণ প্রভাবের উপর বিভিন্ন মাত্রার প্রভাব ফেলতে পারে। কাঁচামাল হিসেবে বিটুমিনাস কয়লা ব্যবহার করে, Mn(N03)2 এবং Cu(N03)2 অনুঘটক হিসেবে ধাতব অক্সাইড ধারণকারী ছিদ্রযুক্ত পদার্থ প্রস্তুত করা যেতে পারে। ধাতব অক্সাইডের উপযুক্ত পরিমাণ ছিদ্র এবং ছিদ্রের আয়তন উন্নত করতে পারে, তবে বিভিন্ন ধাতুর অনুঘটক প্রভাব কিছুটা ভিন্ন। Cu(N03)2 1.5~2.0nm পরিসরে ছিদ্রের বিকাশকে উৎসাহিত করতে পারে। এছাড়াও, কাঁচামাল ছাইতে থাকা ধাতব অক্সাইড এবং অজৈব লবণও সক্রিয়করণ প্রক্রিয়ায় অনুঘটক ভূমিকা পালন করবে। Xie Qiang et al. [42] বিশ্বাস করতেন যে অজৈব পদার্থে ক্যালসিয়াম এবং লোহার মতো উপাদানের অনুঘটক সক্রিয়করণ বিক্রিয়া ছিদ্রের বিকাশকে উৎসাহিত করতে পারে। যখন এই দুটি উপাদানের পরিমাণ খুব বেশি হয়, তখন পণ্যে মাঝারি এবং বৃহৎ ছিদ্রের অনুপাত উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পায়।

 

উপসংহার

যদিও সর্বাধিক ব্যবহৃত সবুজ ছিদ্রযুক্ত কার্বন উপাদান হিসেবে সক্রিয় কার্বন শিল্প ও জীবনে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করেছে, তবুও কাঁচামাল সম্প্রসারণ, খরচ হ্রাস, গুণমান উন্নতি, শক্তি উন্নতি, আয়ু বৃদ্ধি এবং শক্তি উন্নতির ক্ষেত্রে এর প্রচুর সম্ভাবনা রয়েছে। উচ্চমানের এবং সস্তা সক্রিয় কার্বন কাঁচামাল খুঁজে বের করা, পরিষ্কার এবং দক্ষ সক্রিয় কার্বন উৎপাদন প্রযুক্তি বিকাশ করা এবং বিভিন্ন প্রয়োগ ক্ষেত্র অনুসারে সক্রিয় কার্বনের ছিদ্র কাঠামোকে অপ্টিমাইজ করা এবং নিয়ন্ত্রণ করা সক্রিয় কার্বন পণ্যের মান উন্নত করার এবং সক্রিয় কার্বন শিল্পের উচ্চমানের উন্নয়নের প্রচারের জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ দিক হবে।