ছিদ্রযুক্ত কার্বনের ছিদ্র কাঠামোর অপ্টিমাইজেশন-Ⅰ

পণ্য সম্পর্কিত তথ্য ও পরামর্শের জন্য আমাদের ওয়েবসাইটে আপনাকে স্বাগতম।

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

 

এই গবেষণাপত্রটি বর্তমান অ্যাক্টিভেটেড কার্বন বাজার বিশ্লেষণ করে, অ্যাক্টিভেটেড কার্বনের কাঁচামাল নিয়ে গভীর বিশ্লেষণ পরিচালনা করে, অ্যাক্টিভেটেড কার্বনের ছিদ্র কাঠামো বৈশিষ্ট্যায়ন পদ্ধতি, উৎপাদন পদ্ধতি, প্রভাবকসমূহ এবং প্রয়োগের অগ্রগতি তুলে ধরে এবং অ্যাক্টিভেটেড কার্বনের ছিদ্র কাঠামো অপ্টিমাইজেশন প্রযুক্তির গবেষণালব্ধ ফলাফল পর্যালোচনা করে, যার লক্ষ্য হলো সবুজ ও স্বল্প-কার্বন প্রযুক্তির প্রয়োগে অ্যাক্টিভেটেড কার্বনের ভূমিকাকে আরও জোরালো করা।

 

সক্রিয় কার্বনের প্রস্তুতি

সাধারণত, সক্রিয় কার্বন তৈরির প্রক্রিয়াকে দুটি পর্যায়ে ভাগ করা হয়: কার্বনাইজেশন এবং অ্যাক্টিভেশন।

 

কার্বনাইজেশন প্রক্রিয়া

কার্বনাইজেশন বলতে নিষ্ক্রিয় গ্যাসের সুরক্ষায় কাঁচা কয়লাকে উচ্চ তাপমাত্রায় উত্তপ্ত করে এর উদ্বায়ী পদার্থকে বিয়োজিত করা এবং মধ্যবর্তী কার্বনাইজড পণ্য পাওয়ার প্রক্রিয়াকে বোঝায়। প্রক্রিয়ার প্যারামিটারগুলো সমন্বয় করে কার্বনাইজেশনের কাঙ্ক্ষিত লক্ষ্য অর্জন করা যায়। গবেষণায় দেখা গেছে যে, অ্যাক্টিভেশন তাপমাত্রা হলো একটি প্রধান প্রক্রিয়া প্যারামিটার যা কার্বনাইজেশনের বৈশিষ্ট্যকে প্রভাবিত করে। জিয়ে কিয়াং এবং তার সহকর্মীরা একটি মাফল ফার্নেসে অ্যাক্টিভেটেড কার্বনের কার্যকারিতার উপর কার্বনাইজেশন হিটিং রেটের প্রভাব নিয়ে গবেষণা করেছেন এবং দেখেছেন যে, কম হার কার্বনাইজড উপাদানের ফলন বাড়াতে এবং উচ্চ-মানের উপাদান তৈরি করতে সাহায্য করে।

 

সক্রিয়করণ প্রক্রিয়া

কার্বনাইজেশন প্রক্রিয়ার মাধ্যমে কাঁচামাল গ্রাফাইটের মতো একটি মাইক্রোক্রিস্টালাইন কাঠামো গঠন করতে পারে এবং একটি প্রাথমিক ছিদ্র কাঠামো তৈরি করতে পারে। তবে, এই ছিদ্রগুলি অগোছালো থাকে অথবা অন্যান্য পদার্থ দ্বারা অবরুদ্ধ ও বন্ধ থাকে, যার ফলে এর নির্দিষ্ট পৃষ্ঠতলের ক্ষেত্রফল কম হয় এবং আরও অ্যাক্টিভেশনের প্রয়োজন হয়। অ্যাক্টিভেশন হলো কার্বনাইজড পণ্যের ছিদ্র কাঠামোকে আরও সমৃদ্ধ করার একটি প্রক্রিয়া, যা প্রধানত অ্যাক্টিভেটর এবং কাঁচামালের মধ্যে রাসায়নিক বিক্রিয়ার মাধ্যমে সম্পন্ন করা হয়: এটি ছিদ্রযুক্ত মাইক্রোক্রিস্টালাইন কাঠামো গঠনে সহায়তা করতে পারে।

উপাদানের ছিদ্রসমূহকে সমৃদ্ধ করার প্রক্রিয়ায় সক্রিয়করণ প্রধানত তিনটি পর্যায়ে সম্পন্ন হয়:
(1) মূল বন্ধ ছিদ্রগুলিকে (ছিদ্রের মাধ্যমে) খোলা;
(2) মূল ছিদ্রগুলিকে বড় করা (ছিদ্র প্রসারণ);
(3) নতুন ছিদ্র গঠন (ছিদ্র সৃষ্টি);

এই তিনটি প্রভাব এককভাবে কাজ করে না, বরং একযোগে এবং সমন্বিতভাবে ঘটে। সাধারণভাবে বলতে গেলে, ছিদ্রের মধ্য দিয়ে যাওয়া এবং ছিদ্র তৈরি করা ছিদ্রের সংখ্যা, বিশেষ করে মাইক্রোপোর, বাড়াতে সহায়ক, যা উচ্চ ছিদ্রতা এবং বৃহৎ নির্দিষ্ট পৃষ্ঠতল ক্ষেত্রফলযুক্ত ছিদ্রযুক্ত উপাদান তৈরির জন্য উপকারী। অন্যদিকে, ছিদ্রের অতিরিক্ত প্রসারণের ফলে ছিদ্রগুলো একত্রিত ও সংযুক্ত হয়ে যায় এবং মাইক্রোপোরগুলো বড় ছিদ্রে রূপান্তরিত হয়। অতএব, উন্নত ছিদ্র এবং বৃহৎ নির্দিষ্ট পৃষ্ঠতল ক্ষেত্রফলযুক্ত সক্রিয় কার্বন উপাদান পেতে হলে, অতিরিক্ত সক্রিয়করণ পরিহার করা প্রয়োজন। সাধারণত ব্যবহৃত সক্রিয় কার্বন সক্রিয়করণ পদ্ধতিগুলোর মধ্যে রয়েছে রাসায়নিক পদ্ধতি, ভৌত পদ্ধতি এবং ভৌত-রাসায়নিক পদ্ধতি।

 

রাসায়নিক সক্রিয়করণ পদ্ধতি

রাসায়নিক সক্রিয়করণ পদ্ধতি বলতে এমন একটি পদ্ধতিকে বোঝায় যেখানে কাঁচামালের সাথে রাসায়নিক বিকারক যোগ করা হয় এবং তারপর একটি উত্তাপক চুল্লিতে N2 এবং Ar-এর মতো সুরক্ষামূলক গ্যাস প্রবেশ করিয়ে সেগুলোকে উত্তপ্ত করা হয়, যাতে একই সাথে সেগুলোকে কার্বনাইজ ও সক্রিয় করা যায়। সাধারণত ব্যবহৃত সক্রিয়কারকগুলো হলো NaOH, KOH এবং H3P04। রাসায়নিক সক্রিয়করণ পদ্ধতির সুবিধা হলো এর সক্রিয়করণ তাপমাত্রা কম এবং ফলন বেশি, কিন্তু এর কিছু সমস্যাও রয়েছে, যেমন—ব্যাপক ক্ষয়, পৃষ্ঠতল থেকে বিকারক অপসারণের অসুবিধা এবং গুরুতর পরিবেশ দূষণ।

 

ভৌত সক্রিয়করণ পদ্ধতি

ভৌত সক্রিয়করণ পদ্ধতি বলতে কাঁচামালকে সরাসরি চুল্লিতে কার্বনাইজ করা এবং তারপর উচ্চ তাপমাত্রায় CO2 ও H2O-এর মতো গ্যাসের সাথে বিক্রিয়া ঘটিয়ে ছিদ্র বৃদ্ধি ও প্রসারণের উদ্দেশ্য সাধন করাকে বোঝায়, কিন্তু এই পদ্ধতিতে ছিদ্র কাঠামোর উপর নিয়ন্ত্রণ দুর্বল। এদের মধ্যে, সক্রিয় কার্বন তৈরিতে CO2 ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয় কারণ এটি পরিষ্কার, সহজলভ্য এবং স্বল্পমূল্যের। কাঁচামাল হিসেবে কার্বনাইজড নারকেলের খোসা ব্যবহার করে এবং এটিকে CO2 দ্বারা সক্রিয় করে উন্নত মাইক্রোপোরযুক্ত সক্রিয় কার্বন প্রস্তুত করা হয়, যার নির্দিষ্ট পৃষ্ঠতল ক্ষেত্রফল এবং মোট ছিদ্রের আয়তন যথাক্রমে 1653m2·g-1 এবং 0.1045cm3·g-1। এর কার্যক্ষমতা ডাবল-লেয়ার ক্যাপাসিটরের জন্য সক্রিয় কার্বনের ব্যবহারের মানদণ্ডে পৌঁছেছে।

CO2 দিয়ে লকেট ফলের আঁটি সক্রিয় করে সুপার অ্যাক্টিভেটেড কার্বন প্রস্তুত করা হয়। ১১০০℃ তাপমাত্রায় ৩০ মিনিট ধরে সক্রিয়করণের পর, এর নির্দিষ্ট পৃষ্ঠতল ক্ষেত্রফল এবং মোট ছিদ্রের আয়তন যথাক্রমে ৩৫০০ মি²·গ্রাম⁻¹ এবং ১.৮৪ সেমি³·গ্রাম⁻¹ পর্যন্ত পৌঁছায়। বাণিজ্যিক নারকেলের খোসার অ্যাক্টিভেটেড কার্বনের উপর CO2 ব্যবহার করে দ্বিতীয়বার সক্রিয়করণ করা হয়। সক্রিয়করণের পর, প্রস্তুতকৃত পণ্যের মাইক্রোপোরগুলো সংকুচিত হয়, মাইক্রোপোরের আয়তন ০.২১ সেমি³·গ্রাম⁻¹ থেকে বেড়ে ০.২৭ সেমি³·গ্রাম⁻¹ হয়, নির্দিষ্ট পৃষ্ঠতল ক্ষেত্রফল ৬২৭.২২ মি²·গ্রাম⁻¹ থেকে বেড়ে ৮২২.৭১ মি²·গ্রাম⁻¹ হয় এবং ফেনলের শোষণ ক্ষমতা ২৩.৭৭% বৃদ্ধি পায়।

অন্যান্য গবেষকরা CO2 অ্যাক্টিভেশন প্রক্রিয়ার প্রধান নিয়ন্ত্রক বিষয়গুলো নিয়ে গবেষণা করেছেন। মোহাম্মদ এবং অন্যান্যরা [21] দেখেছেন যে, যখন রাবার কাঠের গুঁড়ো সক্রিয় করতে CO2 ব্যবহার করা হয়, তখন তাপমাত্রাই প্রধান প্রভাবক। তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে চূড়ান্ত পণ্যের নির্দিষ্ট পৃষ্ঠতলের ক্ষেত্রফল, ছিদ্রের আয়তন এবং মাইক্রোপোরোসিটি প্রথমে বৃদ্ধি পায় এবং তারপর হ্রাস পায়। চেং সং এবং অন্যান্যরা [22] ম্যাকাডামিয়া বাদামের খোসার CO2 অ্যাক্টিভেশন প্রক্রিয়া বিশ্লেষণ করতে রেসপন্স সারফেস মেথডোলজি ব্যবহার করেছেন। ফলাফলে দেখা গেছে যে, সক্রিয় কার্বনের মাইক্রোপোর বিকাশের উপর অ্যাক্টিভেশন তাপমাত্রা এবং অ্যাক্টিভেশন সময়ের সবচেয়ে বেশি প্রভাব রয়েছে।