Velkommen til vores hjemmeside for produktinformation og rådgivning.
Vores hjemmeside:https://www.vet-china.com/
Fysisk og kemisk aktiveringsmetode
Fysisk-kemisk aktiveringsmetode refererer til metoden til fremstilling af porøse materialer ved at kombinere de to ovenstående aktiveringsmetoder. Generelt udføres kemisk aktivering først, og derefter udføres fysisk aktivering. Først iblødsættes cellulose i 68%~85% H3PO4-opløsning ved 85 ℃ i 2 timer, derefter karboniseres det i en muffelovn i 4 timer, og derefter aktiveres det med CO2. Det specifikke overfladeareal af det opnåede aktive kul var så højt som 3700m2·g-1. Prøv at bruge sisalfibre som råmateriale, og aktivér den aktive kulfiber (ACF) opnået ved H3PO4-aktivering én gang, opvarme den til 830 ℃ under N2-beskyttelse, og brug derefter vanddamp som aktivator til sekundær aktivering. Det specifikke overfladeareal af ACF opnået efter 60 minutters aktivering blev betydeligt forbedret.
Karakterisering af porestrukturens ydeevne hos aktiveredekulstof
Almindeligt anvendte metoder til karakterisering af aktivt kuls ydeevne og anvendelsesvejledninger er vist i tabel 2. Materialets porestrukturegenskaber kan testes ud fra to aspekter: dataanalyse og billedanalyse.
Forskningsfremskridt inden for teknologi til optimering af porestruktur i aktivt kul
Selvom aktivt kul har rige porer og et enormt specifikt overfladeareal, har det fremragende ydeevne på mange områder. På grund af dets brede råmaterialeselektivitet og komplekse fremstillingsbetingelser har de færdige produkter generelt ulemperne ved kaotisk porestruktur, forskelligt specifikt overfladeareal, uordnet porestørrelsesfordeling og begrænsede overfladekemiske egenskaber. Derfor er der ulemper såsom stor dosering og snæver tilpasningsevne i anvendelsesprocessen, som ikke kan opfylde markedets krav. Derfor er det af stor praktisk betydning at optimere og regulere strukturen og forbedre dens omfattende udnyttelsesevne. Almindeligt anvendte metoder til optimering og regulering af porestruktur omfatter kemisk regulering, polymerblanding og katalytisk aktiveringsregulering.
Kemisk reguleringsteknologi
Kemisk reguleringsteknologi refererer til processen med sekundær aktivering (modifikation) af porøse materialer opnået efter aktivering med kemiske reagenser, hvorved de oprindelige porer eroderes, mikroporerne udvides eller nye mikroporer skabes for at øge materialets specifikke overfladeareal og porestruktur. Generelt nedsænkes det færdige produkt fra én aktivering i 0,5~4 gange kemisk opløsning for at regulere porestrukturen og øge det specifikke overfladeareal. Alle former for syre- og alkaliopløsninger kan anvendes som reagenser til sekundær aktivering.
Teknologi til modifikation af syreoverfladeoxidation
Modifikation af syreoverfladeoxidation er en almindeligt anvendt reguleringsmetode. Ved en passende temperatur kan syreoxidanter berige porerne i aktivt kul, forbedre dets porestørrelse og fjerne tilstoppede porer. I øjeblikket fokuserer indenlandsk og udenlandsk forskning primært på modifikation af uorganiske syrer. HN03 er et almindeligt anvendt oxidationsmiddel, og mange forskere bruger HN03 til at modificere aktivt kul. Tong Li et al. [28] fandt, at HN03 kan øge indholdet af iltholdige og nitrogenholdige funktionelle grupper på overfladen af aktivt kul og forbedre adsorptionseffekten af kviksølv.
Ved modifikation af aktivt kul med HN03 faldt det specifikke overfladeareal af aktivt kul efter modifikationen fra 652 m2·g-1 til 241 m2·g-1, den gennemsnitlige porestørrelse steg fra 1,27 nm til 1,641 nm, og adsorptionskapaciteten af benzophenon i simuleret benzin steg med 33,7%. Modifikation af træaktivt kul med henholdsvis 10% og 70% volumenkoncentration af HN03. Resultaterne viser, at det specifikke overfladeareal af aktivt kul modificeret med 10% HN03 steg fra 925,45 m2·g-1 til 960,52 m2·g-1; efter modifikation med 70% HN03 faldt det specifikke overfladeareal til 935,89 m2·g-1. Fjernelsesraterne for Cu2+ med aktivt kul modificeret med to koncentrationer af HN03 var over henholdsvis 70% og 90%.
For aktivt kul, der anvendes inden for adsorptionsområdet, afhænger adsorptionseffekten ikke kun af porestrukturen, men også af adsorbentens overfladekemiske egenskaber. Porestrukturen bestemmer det specifikke overfladeareal og adsorptionskapaciteten af aktivt kul, mens de overfladekemiske egenskaber påvirker interaktionen mellem aktivt kul og adsorbat. Endelig blev det konstateret, at syremodifikation af aktivt kul ikke kun kan justere porestrukturen inde i det aktive kul og rense de blokerede porer, men også øge indholdet af sure grupper på materialets overflade og forbedre overfladens polaritet og hydrofilicitet. Adsorptionskapaciteten af EDTA med aktivt kul modificeret med HCI steg med 49,5% sammenlignet med før modifikationen, hvilket var bedre end HNO3-modifikationen.
Modificeret kommercielt aktivt kul med henholdsvis HNO3 og H2O2! De specifikke overfladearealer efter modifikation var henholdsvis 91,3 % og 80,8 % af dem før modifikationen. Nye iltholdige funktionelle grupper såsom carboxyl, carbonyl og phenol blev tilsat overfladen. Adsorptionskapaciteten af nitrobenzen ved HNO3-modifikation var den bedste, hvilket var 3,3 gange højere end før modifikationen. Det er konstateret, at stigningen i indholdet af iltholdige funktionelle grupper i aktivt kul efter syremodifikation førte til en stigning i antallet af overfladeaktive punkter, hvilket havde en direkte effekt på forbedringen af adsorptionskapaciteten af det ønskede adsorbat.
Sammenlignet med uorganiske syrer er der få rapporter om modifikation af aktivt kul med organiske syrer. Sammenlign virkningerne af modifikation af organiske syrer på porestrukturegenskaberne af aktivt kul og adsorptionen af methanol. Efter modifikationen faldt det specifikke overfladeareal og det samlede porevolumen af aktivt kul. Jo stærkere surhedsgraden er, desto større er faldet. Efter modifikation med oxalsyre, vinsyre og citronsyre faldt det specifikke overfladeareal af aktivt kul fra henholdsvis 898,59 m2·g-1 til 788,03 m2·g-1, 685,16 m2·g-1 og 622,98 m2·g-1. Mikroporøsiteten af aktivt kul steg dog efter modifikationen. Mikroporøsiteten af aktivt kul modificeret med citronsyre steg fra 75,9% til 81,5%.
Modifikation af oxalsyre og vinsyre er gavnlig for adsorptionen af methanol, mens citronsyre har en hæmmende effekt. J. Paul Chen et al. [35] fandt imidlertid, at aktivt kul modificeret med citronsyre kan forbedre adsorptionen af kobberioner. Lin Tang et al. [36] modificerede kommercielt aktivt kul med myresyre, oxalsyre og aminosulfonsyre. Efter modifikationen blev det specifikke overfladeareal og porevolumen reduceret. Iltholdige funktionelle grupper såsom 0-HC-0, C-0 og S=0 blev dannet på overfladen af det færdige produkt, og ujævne ætsede kanaler og hvide krystaller fremkom. Ligevægtsadsorptionskapaciteten af acetone og isopropanol steg også betydeligt.
Teknologi til modifikation af alkaliske opløsninger
Nogle forskere har også brugt alkalisk opløsning til at udføre sekundær aktivering på aktivt kul. Imprægnér hjemmelavet kulbaseret aktivt kul med Na0H-opløsning i forskellige koncentrationer for at kontrollere porestrukturen. Resultaterne viste, at en lavere alkalikoncentration var befordrende for poreforøgelse og -ekspansion. Den bedste effekt blev opnået, når massekoncentrationen var 20%. Det aktive kul havde det højeste specifikke overfladeareal (681m2·g-1) og porevolumen (0,5916cm3·g-1). Når massekoncentrationen af Na0H overstiger 20%, ødelægges porestrukturen af aktivt kul, og porestrukturparametrene begynder at falde. Dette skyldes, at den høje koncentration af Na0H-opløsning vil korrodere kulstofskelettet, og et stort antal porer vil kollapse.
Fremstilling af højtydende aktivt kul ved polymerblanding. Forstadierne var furfuralharpiks og furfurylalkohol, og ethylenglycol var det poredannende middel. Porestrukturen blev kontrolleret ved at justere indholdet af de tre polymerer, og der blev opnået et porøst materiale med en porestørrelse mellem 0,008 og 5 μm. Nogle forskere har bevist, at polyurethan-imidfilm (PUI) kan karboniseres for at opnå en kulfilm, og porestrukturen kan kontrolleres ved at ændre den molekylære struktur af polyurethan (PU) præpolymer [41]. Når PUI opvarmes til 200 °C, genereres PU og polyimid (PI). Når varmebehandlingstemperaturen stiger til 400 °C, producerer PU-pyrolyse gas, hvilket resulterer i dannelsen af en porestruktur på PI-filmen. Efter karbonisering opnås en kulfilm. Derudover kan polymerblandingsmetoden også forbedre nogle af materialets fysiske og mekaniske egenskaber i et vist omfang.
Teknologi til regulering af katalytisk aktivering
Teknologi til regulering af katalytisk aktivering er faktisk en kombination af kemisk aktiveringsmetode og højtemperaturgasaktiveringsmetode. Generelt tilsættes kemiske stoffer til råmaterialerne som katalysatorer, og katalysatorerne bruges til at understøtte karboniserings- eller aktiveringsprocessen for at opnå porøse kulstofmaterialer. Generelt har metaller generelt katalytiske effekter, men de katalytiske effekter varierer.
Faktisk er der normalt ingen klar grænse mellem kemisk aktiveringsregulering og katalytisk aktiveringsregulering af porøse materialer. Dette skyldes, at begge metoder tilsætter reagenser under karboniserings- og aktiveringsprocessen. Den specifikke rolle af disse reagenser bestemmer, om metoden tilhører kategorien katalytisk aktivering.
Strukturen af selve det porøse kulstofmateriale, katalysatorens fysiske og kemiske egenskaber, de katalytiske reaktionsbetingelser og katalysatorpåfyldningsmetoden kan alle have forskellig grad af indflydelse på reguleringseffekten. Ved at bruge bituminøst kul som råmateriale kan Mn(N03)2 og Cu(N03)2 som katalysatorer fremstille porøse materialer indeholdende metaloxider. Den passende mængde metaloxider kan forbedre porøsiteten og porevolumenet, men de katalytiske virkninger af forskellige metaller er en smule forskellige. Cu(N03)2 kan fremme udviklingen af porer i området 1,5~2,0 nm. Derudover vil metaloxiderne og de uorganiske salte, der er indeholdt i råmaterialeasken, også spille en katalytisk rolle i aktiveringsprocessen. Xie Qiang et al. [42] mente, at den katalytiske aktiveringsreaktion af elementer som calcium og jern i uorganisk materiale kan fremme udviklingen af porer. Når indholdet af disse to elementer er for højt, øges andelen af mellemstore og store porer i produktet betydeligt.
Konklusion
Selvom aktivt kul, som det mest anvendte grønne porøse kulstofmateriale, har spillet en vigtig rolle i industrien og livet, har det stadig et stort potentiale for forbedring af råmaterialeudvidelse, omkostningsreduktion, kvalitetsforbedring, energiforbedring, levetidsforlængelse og styrkeforbedring. At finde råmaterialer til aktivt kul af høj kvalitet og billigt, udvikle ren og effektiv produktionsteknologi til aktivt kul og optimere og regulere porestrukturen af aktivt kul i henhold til forskellige anvendelsesområder vil være en vigtig retning for at forbedre kvaliteten af produkter med aktivt kul og fremme udviklingen af høj kvalitet i industrien med aktivt kul.
Opslagstidspunkt: 27. august 2024