Optimización da estrutura dos poros de carbono poroso-III

Benvidos á nosa páxina web para obter información e asesoramento sobre produtos.

O noso sitio web:https://www.vet-china.com/

 

Este artigo analiza o mercado actual do carbón activado, realiza unha análise en profundidade das materias primas do carbón activado, introduce os métodos de caracterización da estrutura dos poros, os métodos de produción, os factores de influencia e o progreso da aplicación do carbón activado, e revisa os resultados da investigación da tecnoloxía de optimización da estrutura dos poros do carbón activado, co obxectivo de promover que o carbón activado desempeñe un papel máis importante na aplicación de tecnoloxías verdes e baixas en carbono.

 

Preparación de carbón activado

En termos xerais, a preparación do carbón activado divídese en dúas etapas: carbonización e activación.

 

Proceso de carbonización

A carbonización refírese ao proceso de quecemento do carbón bruto a alta temperatura baixo a protección dun gas inerte para descompoñer a súa materia volátil e obter produtos carbonizados intermedios. A carbonización pode acadar o obxectivo esperado axustando os parámetros do proceso. Os estudos demostraron que a temperatura de activación é un parámetro clave do proceso que afecta as propiedades de carbonización. Jie Qiang et al. estudaron o efecto da velocidade de quecemento da carbonización no rendemento do carbón activado nun forno de mufla e descubriron que unha velocidade máis baixa axuda a mellorar o rendemento dos materiais carbonizados e a producir materiais de alta calidade.

 

Proceso de activación

A carbonización pode facer que as materias primas formen unha estrutura microcristalina similar ao grafito e xeren unha estrutura de poros primaria. Non obstante, estes poros están desordenados ou bloqueados e pechados por outras substancias, o que resulta nunha pequena superficie específica e require unha maior activación. A activación é o proceso de enriquecemento adicional da estrutura de poros do produto carbonizado, que se leva a cabo principalmente mediante a reacción química entre o activador e a materia prima: pode promover a formación dunha estrutura microcristalina porosa.

A activación pasa principalmente por tres etapas no proceso de enriquecemento dos poros do material:
(1) Apertura dos poros pechados orixinais (a través dos poros);
(2) Ampliación dos poros orixinais (expansión dos poros);
(3) Formación de novos poros (creación de poros);

Estes tres efectos non se levan a cabo sós, senón que se producen simultaneamente e sinérxicamente. En xeral, a creación e a formación de poros favorecen o aumento do número de poros, especialmente de microporos, o que resulta beneficioso para a preparación de materiais porosos con alta porosidade e gran superficie específica, mentres que unha expansión excesiva dos poros provocará que os poros se fusionen e conecten, convertendo os microporos en poros máis grandes. Polo tanto, para obter materiais de carbón activado con poros desenvolvidos e gran superficie específica, é necesario evitar a activación excesiva. Os métodos de activación de carbón activado máis empregados inclúen o método químico, o método físico e o método fisicoquímico.

 

Método de activación química

O método de activación química refírese a un método de engadir reactivos químicos ás materias primas e despois quentalas introducindo gases protectores como N2 e Ar nun forno de quecemento para carbonizalas e activalas ao mesmo tempo. Os activadores que se usan habitualmente son xeralmente NaOH, KOH e H3PO4. O método de activación química ten as vantaxes dunha baixa temperatura de activación e un alto rendemento, pero tamén presenta problemas como unha gran corrosión, dificultade para eliminar reactivos superficiais e unha grave contaminación ambiental.

 

Método de activación física

O método de activación física refírese á carbonización das materias primas directamente no forno e, a continuación, á reacción con gases como o CO2 e o H20 introducidos a alta temperatura para lograr o propósito de aumentar os poros e expandir os poros, pero o método de activación física ten unha baixa controlabilidade da estrutura dos poros. Entre eles, o CO2 úsase amplamente na preparación de carbón activado porque é limpo, fácil de obter e de baixo custo. Úsase casca de coco carbonizada como materia prima e actívase con CO2 para preparar carbón activado con microporos desenvolvidos, cunha superficie específica e un volume total de poros de 1653 m2·g-1 e 0,1045 cm3·g-1, respectivamente. O rendemento alcanzou o estándar de uso de carbón activado para condensadores de dobre capa.

Activouse a pedra de níspero con CO2 para preparar carbón superactivado. Tras a activación a 1100 ℃ durante 30 minutos, a superficie específica e o volume total de poros alcanzaron os 3500 m2·g-1 e 1,84 cm3·g-1, respectivamente. Use CO2 para realizar unha activación secundaria no carbón activado de casca de coco comercial. Tras a activación, os microporos do produto acabado estreitáronse, o volume de microporos aumentou de 0,21 cm3·g-1 a 0,27 cm3·g-1, a superficie específica aumentou de 627,22 m2·g-1 a 822,71 m2·g-1 e a capacidade de adsorción do fenol aumentou nun 23,77 %.

Outros estudosos estudaron os principais factores de control do proceso de activación do CO2. Mohammad et al. [21] descubriron que a temperatura é o principal factor de influencia cando se usa CO2 para activar o serrín de goma. A superficie específica, o volume dos poros e a microporosidade do produto acabado primeiro aumentaron e despois diminuíron co aumento da temperatura. Cheng Song et al. [22] empregaron a metodoloxía da superficie de resposta para analizar o proceso de activación do CO2 das cascas de noces de macadamia. Os resultados mostraron que a temperatura de activación e o tempo de activación son os que máis influencia teñen no desenvolvemento de microporos de carbón activado.