Benvidos á nosa páxina web para obter información e asesoramento sobre produtos.
O noso sitio web:https://www.vet-china.com/
Método de activación física e química
O método de activación física e química refírese ao método de preparación de materiais porosos combinando os dous métodos de activación anteriores. Xeralmente, a activación química realízase primeiro e despois a activación física. En primeiro lugar, mergúllase a celulosa nunha solución de H3PO4 ao 68 % ~ 85 % a 85 ℃ durante 2 h, carbonizase nun forno de mufla durante 4 h e, a continuación, actívase con CO2. A superficie específica do carbón activado obtido chegou aos 3700 m2·g-1. Intente usar fibra de sisal como materia prima e active a fibra de carbón activado (ACF) obtida mediante activación de H3PO4 unha vez, quéntaa a 830 ℃ baixo protección de N2 e, a continuación, use vapor de auga como activador para a activación secundaria. A superficie específica do ACF obtido despois de 60 minutos de activación mellorou significativamente.
Caracterización do rendemento da estrutura dos poros activadoscarbono
Os métodos de caracterización do rendemento do carbón activado máis empregados e as instrucións de aplicación móstranse na Táboa 2. As características da estrutura dos poros do material pódense probar desde dous aspectos: análise de datos e análise de imaxes.
Progreso da investigación na tecnoloxía de optimización da estrutura dos poros do carbón activado
Aínda que o carbón activado ten poros ricos e unha enorme superficie específica, ten un excelente rendemento en moitos campos. Non obstante, debido á súa ampla selectividade de materias primas e ás complexas condicións de preparación, os produtos acabados xeralmente presentan as desvantaxes dunha estrutura de poros caótica, unha superficie específica diferente, unha distribución desordenada do tamaño dos poros e propiedades químicas superficiais limitadas. Polo tanto, existen desvantaxes como unha gran dosificación e unha adaptabilidade estreita no proceso de aplicación, que non poden cumprir os requisitos do mercado. Polo tanto, é de gran importancia práctica optimizar e regular a estrutura e mellorar o seu rendemento de utilización integral. Os métodos comúns para optimizar e regular a estrutura dos poros inclúen a regulación química, a mestura de polímeros e a regulación da activación catalítica.
Tecnoloxía de regulación química
A tecnoloxía de regulación química refírese ao proceso de activación secundaria (modificación) de materiais porosos obtidos despois da activación con reactivos químicos, erosionando os poros orixinais, expandindo os microporos ou creando novos microporos para aumentar a superficie específica e a estrutura dos poros do material. En xeral, o produto acabado dunha activación adoita mergullarse en 0,5~4 veces de solución química para regular a estrutura dos poros e aumentar a superficie específica. Pódense usar todo tipo de solucións ácidas e alcalinas como reactivos para a activación secundaria.
Tecnoloxía de modificación da oxidación superficial ácida
A modificación da oxidación ácida da superficie é un método de regulación de uso común. A unha temperatura axeitada, os oxidantes ácidos poden enriquecer os poros dentro do carbón activado, mellorar o seu tamaño de poros e dragar os poros bloqueados. Na actualidade, a investigación nacional e estranxeira céntrase principalmente na modificación de ácidos inorgánicos. O HN03 é un oxidante de uso común e moitos estudosos usan o HN03 para modificar o carbón activado. Tong Li et al. [28] descubriron que o HN03 pode aumentar o contido de grupos funcionais que conteñen osíxeno e nitróxeno na superficie do carbón activado e mellorar o efecto de adsorción do mercurio.
Ao modificar o carbón activado con HN03, tras a modificación, a superficie específica do carbón activado diminuíu de 652 m2·g-1 a 241 m2·g-1, o tamaño medio dos poros aumentou de 1,27 nm a 1,641 nm e a capacidade de adsorción de benzofenona na gasolina simulada aumentou un 33,7 %. Ao modificar o carbón activado de madeira cunha concentración en volume de HN03 do 10 % e do 70 %, respectivamente. Os resultados mostran que a superficie específica do carbón activado modificado cun 10 % de HN03 aumentou de 925,45 m2·g-1 a 960,52 m2·g-1; tras a modificación cun 70 % de HN03, a superficie específica diminuíu a 935,89 m2·g-1. As taxas de eliminación de Cu2+ mediante carbón activado modificado con dúas concentracións de HN03 foron superiores ao 70 % e ao 90 %, respectivamente.
Para o carbón activado empregado no campo da adsorción, o efecto de adsorción non só depende da estrutura dos poros, senón tamén das propiedades químicas superficiais do adsorbente. A estrutura dos poros determina a área superficial específica e a capacidade de adsorción do carbón activado, mentres que as propiedades químicas superficiais afectan á interacción entre o carbón activado e o adsorbato. Finalmente, descubriuse que a modificación ácida do carbón activado non só pode axustar a estrutura dos poros dentro do carbón activado e limpar os poros obstruídos, senón que tamén pode aumentar o contido de grupos ácidos na superficie do material e mellorar a polaridade e a hidrofilicidade da superficie. A capacidade de adsorción do EDTA mediante carbón activado modificado con HCI aumentou un 49,5 % en comparación coa anterior á modificación, o que foi mellor que a da modificación con HNO3.
Carbón activado comercial modificado con HNO3 e H2O2 respectivamente! As áreas superficiais específicas despois da modificación foron o 91,3 % e o 80,8 % das anteriores á modificación, respectivamente. Engadíronse á superficie novos grupos funcionais que conteñen osíxeno, como carboxilo, carbonilo e fenol. A capacidade de adsorción de nitrobenceno mediante a modificación con HNO3 foi a mellor, 3,3 veces maior que antes da modificación. Observouse que o aumento do contido de grupos funcionais que conteñen osíxeno no carbón activado despois da modificación con ácido levou a un aumento do número de puntos tensioactivos, o que tivo un efecto directo na mellora da capacidade de adsorción do adsorbato obxectivo.
En comparación cos ácidos inorgánicos, existen poucos informes sobre a modificación do carbón activado con ácidos orgánicos. Compare os efectos da modificación do ácido orgánico nas propiedades da estrutura dos poros do carbón activado e a adsorción de metanol. Despois da modificación, a superficie específica e o volume total dos poros do carbón activado diminuíron. Canto maior sexa a acidez, maior será a diminución. Despois da modificación con ácido oxálico, ácido tartárico e ácido cítrico, a superficie específica do carbón activado diminuíu de 898,59 m2·g-1 a 788,03 m2·g-1, 685,16 m2·g-1 e 622,98 m2·g-1 respectivamente. Non obstante, a microporosidade do carbón activado aumentou despois da modificación. A microporosidade do carbón activado modificado con ácido cítrico aumentou do 75,9 % ao 81,5 %.
A modificación con ácido oxálico e ácido tartárico é beneficiosa para a adsorción de metanol, mentres que o ácido cítrico ten un efecto inhibitorio. Non obstante, J. Paul Chen et al. [35] descubriron que o carbón activado modificado con ácido cítrico pode mellorar a adsorción de ións de cobre. Lin Tang et al. [36] modificaron o carbón activado comercial con ácido fórmico, ácido oxálico e ácido aminosulfónico. Tras a modificación, a superficie específica e o volume dos poros reducíronse. Formáronse grupos funcionais que conteñen osíxeno, como 0-HC-0, C-0 e S=0, na superficie do produto acabado, e apareceron canles gravadas irregulares e cristais brancos. A capacidade de adsorción de equilibrio da acetona e o isopropanol tamén aumentou significativamente.
Tecnoloxía de modificación de solucións alcalinas
Algúns estudosos tamén empregaron unha solución alcalina para realizar unha activación secundaria do carbón activado. Impregnar carbón activado caseiro a base de carbón cunha solución de Na₂H de diferentes concentracións para controlar a estrutura dos poros. Os resultados mostraron que unha concentración de álcali máis baixa favorecía o aumento e a expansión dos poros. O mellor efecto conseguiuse cando a concentración en masa era do 20 %. O carbón activado tiña a maior superficie específica (681 m²·g-1) e volume de poros (0,5916 cm³·g-1). Cando a concentración en masa de Na₂H supera o 20 %, a estrutura dos poros do carbón activado destrúese e os parámetros da estrutura dos poros comezan a diminuír. Isto débese a que a alta concentración da solución de Na₂H corroerá o esqueleto de carbono e un gran número de poros colapsarán.
Preparación de carbón activado de alto rendemento mediante mestura de polímeros. Os precursores foron resina de furfural e alcohol furfurílico, e o axente formador de poros foi o etilenglicol. A estrutura dos poros controlouse axustando o contido dos tres polímeros e obtívose un material poroso cun tamaño de poro entre 0,008 e 5 μm. Algúns estudosos demostraron que a película de poliuretano-imida (PUI) pode carbonizarse para obter unha película de carbono e que a estrutura dos poros pode controlarse cambiando a estrutura molecular do prepolímero de poliuretano (PU) [41]. Cando o PUI se quenta a 200 °C, xérase PU e poliimida (PI). Cando a temperatura do tratamento térmico sobe a 400 °C, a pirólise do PU produce gas, o que resulta na formación dunha estrutura de poros na película de PI. Despois da carbonización, obtense unha película de carbono. Ademais, o método de mestura de polímeros tamén pode mellorar algunhas propiedades físicas e mecánicas do material ata certo punto.
Tecnoloxía de regulación da activación catalítica
A tecnoloxía de regulación da activación catalítica é en realidade unha combinación do método de activación química e o método de activación por gas a alta temperatura. Xeralmente, as substancias químicas engádense ás materias primas como catalizadores, e os catalizadores utilízanse para axudar no proceso de carbonización ou activación para obter materiais de carbono porosos. En xeral, os metais adoitan ter efectos catalíticos, pero estes varían.
De feito, non adoita haber unha fronteira obvia entre a regulación da activación química e a regulación da activación catalítica de materiais porosos. Isto débese a que ambos métodos engaden reactivos durante o proceso de carbonización e activación. O papel específico destes reactivos determina se o método pertence á categoría de activación catalítica.
A estrutura do propio material de carbono poroso, as propiedades físicas e químicas do catalizador, as condicións de reacción catalítica e o método de carga do catalizador poden ter diferentes graos de influencia no efecto de regulación. Usando carbón bituminoso como materia prima, o Mn(N03)2 e o Cu(N03)2 como catalizadores poden preparar materiais porosos que conteñen óxidos metálicos. A cantidade axeitada de óxidos metálicos pode mellorar a porosidade e o volume dos poros, pero os efectos catalíticos dos diferentes metais son lixeiramente diferentes. O Cu(N03)2 pode promover o desenvolvemento de poros no rango de 1,5~2,0 nm. Ademais, os óxidos metálicos e os sales inorgánicos contidos nas cinzas da materia prima tamén desempeñarán un papel catalítico no proceso de activación. Xie Qiang et al. [42] crían que a reacción de activación catalítica de elementos como o calcio e o ferro na materia inorgánica pode promover o desenvolvemento de poros. Cando o contido destes dous elementos é demasiado alto, a proporción de poros medianos e grandes no produto aumenta significativamente.
Conclusión
Aínda que o carbón activado, como o material de carbono poroso verde máis empregado, desempeñou un papel importante na industria e na vida, aínda ten un gran potencial de mellora na expansión das materias primas, a redución de custos, a mellora da calidade, a mellora da enerxía, a extensión da vida útil e a mellora da resistencia. Atopar materias primas de carbón activado de alta calidade e baratas, desenvolver unha tecnoloxía de produción de carbón activado limpa e eficiente e optimizar e regular a estrutura dos poros do carbón activado segundo os diferentes campos de aplicación será unha dirección importante para mellorar a calidade dos produtos de carbón activado e promover o desenvolvemento de alta calidade da industria do carbón activado.
Data de publicación: 27 de agosto de 2024