Bienvenido a nuestra página web para obtener información sobre nuestros productos y solicitar asesoramiento.
Nuestro sitio web:https://www.vet-china.com/
Este artículo analiza el mercado actual del carbón activado, realiza un análisis exhaustivo de las materias primas del carbón activado, presenta los métodos de caracterización de la estructura de poros, los métodos de producción, los factores que influyen en ella y el progreso de su aplicación, y revisa los resultados de la investigación sobre la tecnología de optimización de la estructura de poros del carbón activado, con el objetivo de promover que este desempeñe un papel más importante en la aplicación de tecnologías ecológicas y bajas en carbono.
Preparación de carbón activado
En términos generales, la preparación del carbón activado se divide en dos etapas: carbonización y activación.
Proceso de carbonización
La carbonización se refiere al proceso de calentar el carbón crudo a alta temperatura bajo la protección de un gas inerte para descomponer su materia volátil y obtener productos carbonizados intermedios. La carbonización puede lograrse ajustando los parámetros del proceso. Diversos estudios han demostrado que la temperatura de activación es un parámetro clave que afecta las propiedades de carbonización. Jie Qiang et al. estudiaron el efecto de la velocidad de calentamiento de la carbonización en el rendimiento del carbón activado en un horno de mufla y encontraron que una velocidad menor ayuda a mejorar el rendimiento de los materiales carbonizados y a producir materiales de alta calidad.
Proceso de activación
La carbonización puede hacer que las materias primas formen una estructura microcristalina similar al grafito y generen una estructura de poros primaria. Sin embargo, estos poros pueden estar desordenados o bloqueados por otras sustancias, lo que resulta en una pequeña superficie específica y requiere una activación adicional. La activación es el proceso de enriquecer aún más la estructura de poros del producto carbonizado, que se lleva a cabo principalmente mediante la reacción química entre el activador y la materia prima: puede promover la formación de una estructura microcristalina porosa.
La activación se lleva a cabo principalmente a través de tres etapas en el proceso de enriquecimiento de los poros del material:
(1) Abrir los poros originalmente cerrados (a través de los poros);
(2) Agrandamiento de los poros originales (expansión de poros);
(3) Formación de nuevos poros (creación de poros);
Estos tres efectos no se producen de forma aislada, sino simultánea y sinérgica. En general, la formación de poros favorece el aumento de su número, especialmente de microporos, lo cual es beneficioso para la obtención de materiales porosos con alta porosidad y gran superficie específica. Por otro lado, una expansión excesiva de los poros provoca su fusión y conexión, transformando los microporos en poros de mayor tamaño. Por consiguiente, para obtener materiales de carbón activado con poros bien desarrollados y gran superficie específica, es necesario evitar una activación excesiva. Los métodos de activación de carbón activado más comunes incluyen métodos químicos, físicos y fisicoquímicos.
Método de activación química
El método de activación química consiste en añadir reactivos químicos a las materias primas y calentarlas en un horno mediante la introducción de gases protectores como N₂ y Ar para carbonizarlas y activarlas simultáneamente. Los activadores más comunes son NaOH, KOH y H₃PO₄. Este método presenta ventajas como una baja temperatura de activación y un alto rendimiento, pero también problemas como una corrosión considerable, la dificultad para eliminar los reactivos superficiales y una grave contaminación ambiental.
Método de activación física
El método de activación física se refiere a la carbonización directa de las materias primas en el horno, seguida de la reacción con gases como CO2 y H2O introducidos a alta temperatura para lograr el aumento y la expansión de los poros. Sin embargo, este método presenta un control deficiente de la estructura porosa. Entre ellos, el CO2 se utiliza ampliamente en la preparación de carbón activado debido a su limpieza, fácil obtención y bajo costo. Se utilizó cáscara de coco carbonizada como materia prima y se activó con CO2 para preparar carbón activado con microporos desarrollados, con un área superficial específica y un volumen total de poros de 1653 m2·g-1 y 0,1045 cm3·g-1, respectivamente. El rendimiento alcanzó el estándar de uso de carbón activado para capacitores de doble capa.
Se activó la semilla de níspero con CO2 para preparar carbón activado de alta pureza. Tras la activación a 1100 ℃ durante 30 minutos, el área superficial específica y el volumen total de poros alcanzaron hasta 3500 m2·g-1 y 1,84 cm3·g-1, respectivamente. Se utilizó CO2 para realizar una activación secundaria en carbón activado comercial de cáscara de coco. Tras la activación, los microporos del producto final se estrecharon, el volumen de microporos aumentó de 0,21 cm3·g-1 a 0,27 cm3·g-1, el área superficial específica aumentó de 627,22 m2·g-1 a 822,71 m2·g-1, y la capacidad de adsorción de fenol aumentó un 23,77 %.
Otros investigadores han estudiado los principales factores de control del proceso de activación con CO2. Mohammad et al. [21] encontraron que la temperatura es el factor principal que influye cuando se utiliza CO2 para activar el aserrín de caucho. El área superficial específica, el volumen de poros y la microporosidad del producto final primero aumentaron y luego disminuyeron con el aumento de la temperatura. Cheng Song et al. [22] utilizaron la metodología de superficie de respuesta para analizar el proceso de activación con CO2 de las cáscaras de nuez de macadamia. Los resultados mostraron que la temperatura y el tiempo de activación tienen la mayor influencia en el desarrollo de los microporos del carbón activado.
Fecha de publicación: 27 de agosto de 2024