Dobrodošli na našu web stranicu za informacije o proizvodima i konsultacije.
Naša web stranica:https://www.vet-china.com/
Metoda fizičke i hemijske aktivacije
Metoda fizičke i hemijske aktivacije odnosi se na metodu pripreme poroznih materijala kombinovanjem gore navedene dvije metode aktivacije. Generalno, prvo se vrši hemijska aktivacija, a zatim fizička aktivacija. Prvo se celuloza potopi u 68%~85% rastvor H3PO4 na 85℃ tokom 2 sata, zatim se karbonizuje u mufl peći tokom 4 sata, a potom aktivira sa CO2. Specifična površina dobijenog aktivnog uglja bila je visoka čak 3700m2·g-1. Pokušajte koristiti sisal vlakna kao sirovinu i aktivirajte aktivna ugljična vlakna (ACF) dobijena aktivacijom H3PO4 jednom, zagrijte ih na 830℃ pod zaštitom N2, a zatim koristite vodenu paru kao aktivator za sekundarnu aktivaciju. Specifična površina ACF dobijenog nakon 60 minuta aktivacije značajno se poboljšala.
Karakterizacija performansi strukture pora aktiviranogugljik
Uobičajeno korištene metode karakterizacije performansi aktivnog uglja i upute za primjenu prikazane su u Tabeli 2. Karakteristike strukture pora materijala mogu se testirati iz dva aspekta: analize podataka i analize slike.
Napredak istraživanja tehnologije optimizacije strukture pora aktivnog uglja
Iako aktivni ugalj ima bogate pore i ogromnu specifičnu površinu, ima odlične performanse u mnogim oblastima. Međutim, zbog široke selektivnosti sirovina i složenih uslova pripreme, gotovi proizvodi uglavnom imaju nedostatke haotične strukture pora, različite specifične površine, neuređene raspodjele veličine pora i ograničenih hemijskih svojstava površine. Stoga postoje nedostaci poput velikih doza i uske prilagodljivosti u procesu primjene, što ne može zadovoljiti zahtjeve tržišta. Stoga je od velikog praktičnog značaja optimizirati i regulirati strukturu i poboljšati njene sveobuhvatne performanse korištenja. Uobičajeno korištene metode za optimizaciju i regulaciju strukture pora uključuju hemijsku regulaciju, miješanje polimera i regulaciju katalitičke aktivacije.
Tehnologija hemijske regulacije
Tehnologija hemijske regulacije odnosi se na proces sekundarne aktivacije (modifikacije) poroznih materijala dobijenih nakon aktivacije hemijskim reagensima, erodirajući originalne pore, proširujući mikropore ili dalje stvarajući nove mikropore kako bi se povećala specifična površina i struktura pora materijala. Generalno govoreći, gotov proizvod jedne aktivacije se uglavnom uranja u 0,5~4 puta veći hemijski rastvor kako bi se regulisala struktura pora i povećala specifična površina. Sve vrste kiselih i alkalnih rastvora mogu se koristiti kao reagensi za sekundarnu aktivaciju.
Tehnologija modifikacije površinske oksidacije kiselina
Modifikacija površinske oksidacije kiselinom je često korištena metoda regulacije. Na odgovarajućoj temperaturi, kiseli oksidansi mogu obogatiti pore unutar aktivnog uglja, poboljšati njegovu veličinu pora i očistiti začepljene pore. Trenutno se domaća i strana istraživanja uglavnom fokusiraju na modifikaciju neorganskih kiselina. HN03 je često korišteni oksidans, a mnogi naučnici koriste HN03 za modifikaciju aktivnog uglja. Tong Li i saradnici [28] su otkrili da HN03 može povećati sadržaj funkcionalnih grupa koje sadrže kisik i dušik na površini aktivnog uglja i poboljšati adsorpcijski učinak žive.
Modifikacijom aktivnog uglja sa HN03, specifična površina aktivnog uglja smanjena je sa 652 m2·g-1 na 241 m2·g-1, prosječna veličina pora povećana je sa 1,27 nm na 1,641 nm, a adsorpcijski kapacitet benzofenona u simuliranom benzinu povećan je za 33,7%. Modifikacija aktivnog uglja od drveta sa 10% i 70% volumske koncentracije HN03, respektivno. Rezultati pokazuju da se specifična površina aktivnog uglja modificiranog sa 10% HN03 povećala sa 925,45 m2·g-1 na 960,52 m2·g-1; nakon modifikacije sa 70% HN03, specifična površina smanjena je na 935,89 m2·g-1. Brzine uklanjanja Cu2+ aktivnim ugljem modificiranim sa dvije koncentracije HN03 bile su iznad 70% i 90%, respektivno.
Kod aktivnog uglja koji se koristi u oblasti adsorpcije, adsorpcijski efekat ne zavisi samo od strukture pora, već i od površinskih hemijskih svojstava adsorbenta. Struktura pora određuje specifičnu površinu i adsorpcijski kapacitet aktivnog uglja, dok površinska hemijska svojstva utiču na interakciju između aktivnog uglja i adsorbata. Konačno, utvrđeno je da modifikacija aktivnim ugljem kiselinom ne samo da može prilagoditi strukturu pora unutar aktivnog uglja i očistiti blokirane pore, već i povećati sadržaj kiselih grupa na površini materijala i poboljšati polarnost i hidrofilnost površine. Adsorpcijski kapacitet EDTA-e modificiranim aktivnim ugljem sa HCI povećao se za 49,5% u poređenju sa onim prije modifikacije, što je bilo bolje od modifikacije sa HNO3.
Modifikovani komercijalni aktivni ugalj sa HNO3 i H2O2 respektivno! Specifične površine nakon modifikacije bile su 91,3% i 80,8% one prije modifikacije. Nove funkcionalne grupe koje sadrže kisik, kao što su karboksil, karbonil i fenol, dodane su na površinu. Adsorpcijski kapacitet nitrobenzena modifikacijom HNO3 bio je najbolji, što je bilo 3,3 puta više nego prije modifikacije. Utvrđeno je da povećanje sadržaja funkcionalnih grupa koje sadrže kisik u aktivnom uglju nakon modifikacije kiselinom dovodi do povećanja broja površinski aktivnih tačaka, što je direktno uticalo na poboljšanje adsorpcijskog kapaciteta ciljnog adsorbata.
U poređenju sa neorganskim kiselinama, postoji malo izvještaja o modifikaciji aktivnog uglja organskim kiselinama. Uporedite efekte modifikacije organskim kiselinama na svojstva strukture pora aktivnog uglja i adsorpciju metanola. Nakon modifikacije, specifična površina i ukupni volumen pora aktivnog uglja su se smanjili. Što je jača kiselost, to je smanjenje veće. Nakon modifikacije oksalnom kiselinom, vinskom kiselinom i limunskom kiselinom, specifična površina aktivnog uglja se smanjila sa 898,59 m2·g-1 na 788,03 m2·g-1, 685,16 m2·g-1 i 622,98 m2·g-1 respektivno. Međutim, mikroporoznost aktivnog uglja se povećala nakon modifikacije. Mikroporoznost aktivnog uglja modificiranog limunskom kiselinom se povećala sa 75,9% na 81,5%.
Modifikacija oksalnom i vinskom kiselinom je korisna za adsorpciju metanola, dok limunska kiselina ima inhibitorni učinak. Međutim, J.Paul Chen i saradnici [35] su otkrili da aktivni ugalj modificiran limunskom kiselinom može poboljšati adsorpciju iona bakra. Lin Tang i saradnici [36] su modificirali komercijalni aktivni ugalj mravljom kiselinom, oksalnom kiselinom i aminosulfonskom kiselinom. Nakon modifikacije, specifična površina i volumen pora su smanjeni. Funkcionalne grupe koje sadrže kisik, kao što su 0-HC-0, C-0 i S=0, formirane su na površini gotovog proizvoda, a pojavili su se neravnomjerni urezani kanali i bijeli kristali. Ravnotežni kapacitet adsorpcije acetona i izopropanola također se značajno povećao.
Tehnologija modifikacije alkalnih rastvora
Neki naučnici su također koristili alkalni rastvor za izvođenje sekundarne aktivacije aktivnog uglja. Impregnirajte domaći aktivni ugalj na bazi uglja rastvorom Na0H različitih koncentracija kako biste kontrolisali strukturu pora. Rezultati su pokazali da niža koncentracija alkalije pogoduje povećanju i širenju pora. Najbolji efekat je postignut kada je masena koncentracija bila 20%. Aktivni ugalj je imao najveću specifičnu površinu (681 m2·g-1) i zapreminu pora (0,5916 cm3·g-1). Kada masena koncentracija Na0H pređe 20%, struktura pora aktivnog uglja se uništava i parametri strukture pora počinju da se smanjuju. To je zato što će visoka koncentracija rastvora Na0H korodirati ugljenični skelet i veliki broj pora će se urušiti.
Priprema visokoučinkovitog aktivnog uglja miješanjem polimera. Prekursori su bili furfuralna smola i furfurilni alkohol, a etilen glikol je bio sredstvo za formiranje pora. Struktura pora je kontrolirana podešavanjem sadržaja tri polimera, te je dobiven porozni materijal s veličinom pora između 0,008 i 5 μm. Neki naučnici su dokazali da se poliuretan-imidni film (PUI) može karbonizirati kako bi se dobio ugljični film, a struktura pora se može kontrolirati promjenom molekularne strukture poliuretanskog (PU) prepolimera [41]. Kada se PUI zagrije na 200°C, generirat će se PU i poliimid (PI). Kada temperatura toplinske obrade poraste na 400°C, piroliza PU proizvodi plin, što rezultira stvaranjem strukture pora na PI filmu. Nakon karbonizacije dobiva se ugljični film. Osim toga, metoda miješanja polimera može također do određene mjere poboljšati neka fizička i mehanička svojstva materijala.
Tehnologija regulacije katalitičke aktivacije
Tehnologija regulacije katalitičke aktivacije zapravo je kombinacija metode hemijske aktivacije i metode aktivacije gasom na visokim temperaturama. Generalno, hemijske supstance se dodaju sirovinama kao katalizatori, a katalizatori se koriste za pomoć procesu karbonizacije ili aktivacije kako bi se dobili porozni ugljenični materijali. Generalno govoreći, metali uglavnom imaju katalitičke efekte, ali katalitički efekti variraju.
U stvari, obično ne postoji očigledna granica između regulacije hemijske aktivacije i regulacije katalitičke aktivacije poroznih materijala. To je zato što obje metode dodaju reagense tokom procesa karbonizacije i aktivacije. Specifična uloga ovih reagensa određuje da li metoda pripada kategoriji katalitičke aktivacije.
Sama struktura poroznog ugljičnog materijala, fizička i hemijska svojstva katalizatora, uslovi katalitičke reakcije i metoda punjenja katalizatora mogu imati različite stepene uticaja na efekat regulacije. Korištenjem bitumenskog uglja kao sirovine, Mn(N03)2 i Cu(N03)2 kao katalizatora mogu se pripremiti porozni materijali koji sadrže metalne okside. Odgovarajuća količina metalnih oksida može poboljšati poroznost i volumen pora, ali katalitički efekti različitih metala se malo razlikuju. Cu(N03)2 može podstaći razvoj pora u rasponu od 1,5~2,0 nm. Pored toga, metalni oksidi i neorganske soli sadržane u pepelu sirovine također će igrati katalitičku ulogu u procesu aktivacije. Xie Qiang i saradnici [42] vjerovali su da katalitička reakcija aktivacije elemenata poput kalcija i željeza u neorganskoj materiji može podstaći razvoj pora. Kada je sadržaj ova dva elementa previsok, udio srednjih i velikih pora u proizvodu značajno se povećava.
Zaključak
Iako je aktivni ugalj, kao najčešće korišteni zeleni porozni ugljični materijal, odigrao važnu ulogu u industriji i životu, on i dalje ima veliki potencijal za poboljšanje u širenju sirovina, smanjenju troškova, poboljšanju kvalitete, poboljšanju energije, produženju vijeka trajanja i poboljšanju čvrstoće. Pronalaženje visokokvalitetnih i jeftinih sirovina za aktivni ugalj, razvoj čiste i efikasne tehnologije proizvodnje aktivnog uglja te optimizacija i regulacija strukture pora aktivnog uglja prema različitim područjima primjene bit će važan smjer za poboljšanje kvalitete proizvoda od aktivnog uglja i promoviranje visokokvalitetnog razvoja industrije aktivnog uglja.
Vrijeme objave: 27. avg. 2024.