Huokoisen hiilihuokosrakenteen optimointi-Ⅰ

Tervetuloa verkkosivuillemme tuotetietoa ja konsultaatiota varten.

Verkkosivustomme:https://www.vet-china.com/

 

Tässä artikkelissa analysoidaan aktiivihiilen nykyisiä markkinoita, tehdään perusteellinen analyysi aktiivihiilen raaka-aineista, esitellään aktiivihiilen huokosrakenteen karakterisointimenetelmät, tuotantomenetelmät, vaikuttavat tekijät ja käytön edistyminen sekä tarkastellaan aktiivihiilen huokosrakenteen optimointiteknologian tutkimustuloksia tavoitteena edistää aktiivihiilen roolia vihreiden ja vähähiilisten teknologioiden soveltamisessa.

 

Aktiivihiilen valmistus

Yleisesti ottaen aktiivihiilen valmistus jaetaan kahteen vaiheeseen: hiilestämiseen ja aktivointiin.

 

Hiilisointiprosessi

Hiilestyksellä tarkoitetaan raakahiilen kuumentamista korkeassa lämpötilassa inertin kaasun suojassa sen haihtuvien aineiden hajottamiseksi ja hiiltyneiden välituotteiden saamiseksi. Hiilestyksellä voidaan saavuttaa odotettu tavoite säätämällä prosessiparametreja. Tutkimukset ovat osoittaneet, että aktivointilämpötila on keskeinen prosessiparametri, joka vaikuttaa hiiltymisominaisuuksiin. Jie Qiang ym. tutkivat hiiltymiskuumennusnopeuden vaikutusta aktiivihiilen suorituskykyyn muhveliuunissa ja havaitsivat, että alhaisempi nopeus auttaa parantamaan hiiltyneiden materiaalien saantoa ja tuottamaan korkealaatuisia materiaaleja.

 

Aktivointiprosessi

Hiilistäminen voi saada raaka-aineet muodostamaan grafiitin kaltaisen mikrokiteisen rakenteen ja synnyttämään primaarisen huokosrakenteen. Nämä huokoset ovat kuitenkin epäjärjestyksessä tai tukkeutuneet ja sulkeutuneet muiden aineiden vaikutuksesta, mikä johtaa pieneen ominaispinta-alaan ja vaatii lisäaktivointia. Aktivointi on prosessi, jossa hiiltyneen tuotteen huokosrakennetta rikastetaan edelleen, ja se tapahtuu pääasiassa aktivaattorin ja raaka-aineen välisen kemiallisen reaktion kautta: se voi edistää huokoisen mikrokiteisen rakenteen muodostumista.

Aktivointi tapahtuu pääasiassa kolmen vaiheen kautta materiaalin huokosten rikastusprosessissa:
(1) Alkuperäisten suljettujen huokosten avaaminen (huokosten kautta);
(2) Alkuperäisten huokosten suurentaminen (huokosten laajeneminen);
(3) Uusien huokosten muodostuminen (huokosten luominen);

Nämä kolme vaikutusta eivät tapahdu yksinään, vaan ne tapahtuvat samanaikaisesti ja synergistisesti. Yleisesti ottaen huokosten läpivienti ja niiden muodostuminen lisäävät huokosten, erityisesti mikrohuokosten, määrää, mikä on hyödyllistä korkean huokoisuuden ja suuren ominaispinta-alan omaavien huokoisten materiaalien valmistuksessa. Liiallinen huokosten laajeneminen puolestaan ​​aiheuttaa huokosten yhdistymisen ja yhteyden muodostumisen, jolloin mikrohuokoset muuttuvat suuremmiksi huokosiksi. Siksi aktiivihiilimateriaalien saamiseksi, joilla on kehittyneet huokoset ja suuri ominaispinta-ala, on vältettävä liiallista aktivointia. Yleisesti käytettyjä aktiivihiilen aktivointimenetelmiä ovat kemiallinen menetelmä, fysikaalinen menetelmä ja fysikaalis-kemiallinen menetelmä.

 

Kemiallinen aktivointimenetelmä

Kemiallinen aktivointimenetelmä viittaa menetelmään, jossa raaka-aineisiin lisätään kemiallisia reagensseja ja niitä sitten lämmitetään lisäämällä suojakaasuja, kuten N2:ta ja Ar:ia, lämmitysuuniin, jotta ne hiilestyisivät ja aktivoituisivat samanaikaisesti. Yleisesti käytettyjä aktivaattoreita ovat yleensä NaOH, KOH ja H3PO4. Kemiallisen aktivointimenetelmän etuna on alhainen aktivointilämpötila ja korkea saanto, mutta sillä on myös ongelmia, kuten voimakas korroosio, vaikeat pintareagenssit ja vakava ympäristön saastuminen.

 

Fyysinen aktivointimenetelmä

Fysikaalisella aktivointimenetelmällä tarkoitetaan raaka-aineiden hiilestamista suoraan uunissa ja sen jälkeen reagointia korkeassa lämpötilassa johdettujen kaasujen, kuten CO2:n ja H20:n, kanssa huokosten suurentamiseksi ja laajentamiseksi. Fysikaalisella aktivointimenetelmällä huokosrakenteen hallittavuus on kuitenkin heikko. CO2:ta käytetään laajalti aktiivihiilen valmistuksessa, koska se on puhdasta, helppoa saada ja edullista. Raaka-aineena käytetään hiiletettyä kookospähkinänkuorta, joka aktivoidaan CO2:lla, jolloin saadaan aktiivihiiltä, ​​jolla on kehittyneitä mikrohuokosia. Ominaispinta-ala on 1653 m2·g-1 ja kokonaishuokostilavuus 0,1045 cm3·g-1. Suorituskyky saavutti aktiivihiilen käyttöstandardin kaksikerroksisissa kondensaattoreissa.

Aktivoimalla misperilohiiltä hiilidioksidilla valmistettiin superaktiivihiiltä. Aktivoinnin jälkeen 1100 ℃:ssa 30 minuutin ajan ominaispinta-ala ja kokonaishuokostilavuus nousivat arvoon 3500 m²·g-1 ja 1,84 cm³·g-1. Kaupallisen kookospähkinänkuoren aktiivihiilen toissijainen aktivointi tehtiin hiilidioksidilla. Aktivoinnin jälkeen valmiin tuotteen mikrohuokoset kapenivat, mikrohuokostilavuus kasvoi 0,21 cm³·g-1:stä 0,27 cm³·g-1:een, ominaispinta-ala kasvoi 627,22 m²·g-1:stä 822,71 m²·g-1:een ja fenolin adsorptiokyky kasvoi 23,77 %.

Muut tutkijat ovat tutkineet CO2-aktivointiprosessin tärkeimpiä säätötekijöitä. Mohammad ym. [21] havaitsivat, että lämpötila on tärkein vaikuttava tekijä, kun CO2:ta käytetään kumisahanpurun aktivoimiseen. Valmiin tuotteen ominaispinta-ala, huokostilavuus ja mikrohuokoisuus ensin kasvoivat ja sitten laskivat lämpötilan noustessa. Cheng Song ym. [22] käyttivät vastepintamenetelmää analysoidakseen makadamiapähkinöiden kuorien CO2-aktivointiprosessia. Tulokset osoittivat, että aktivointilämpötilalla ja aktivointiajalla on suurin vaikutus aktiivihiilen mikrohuokosten kehittymiseen.