Dobrodošli na našu web stranicu za informacije o proizvodima i konzultacije.
Naša web stranica:https://www.vet-china.com/
Metoda fizikalne i kemijske aktivacije
Metoda fizikalne i kemijske aktivacije odnosi se na metodu pripreme poroznih materijala kombiniranjem gore navedene dvije metode aktivacije. Općenito se prvo provodi kemijska aktivacija, a zatim fizička aktivacija. Prvo se celuloza namače u 68%~85% otopini H3PO4 na 85 ℃ tijekom 2 sata, zatim se karbonizira u muflnoj peći tijekom 4 sata, a potom aktivira s CO2. Specifična površina dobivenog aktivnog ugljena iznosila je čak 3700 m2·g-1. Pokušajte koristiti sisal vlakna kao sirovinu i aktivirajte vlakna aktivnog ugljena (ACF) dobivena aktivacijom H3PO4 jednom, zagrijte ih na 830 ℃ pod zaštitom N2, a zatim upotrijebite vodenu paru kao aktivator za sekundarnu aktivaciju. Specifična površina ACF-a dobivenog nakon 60 minuta aktivacije značajno se poboljšala.
Karakterizacija performansi strukture pora aktiviranogugljik
Uobičajeno korištene metode karakterizacije performansi aktivnog ugljena i upute za primjenu prikazane su u Tablici 2. Karakteristike strukture pora materijala mogu se testirati s dva aspekta: analizom podataka i analizom slike.
Napredak istraživanja tehnologije optimizacije strukture pora aktivnog ugljena
Iako aktivni ugljen ima bogate pore i ogromnu specifičnu površinu, ima izvrsne performanse u mnogim područjima. Međutim, zbog široke selektivnosti sirovina i složenih uvjeta pripreme, gotovi proizvodi općenito imaju nedostatke kaotične strukture pora, različite specifične površine, neuređene raspodjele veličine pora i ograničenih kemijskih svojstava površine. Stoga postoje nedostaci poput velikih doza i uske prilagodljivosti u procesu primjene, što ne može zadovoljiti zahtjeve tržišta. Stoga je od velikog praktičnog značaja optimizirati i regulirati strukturu te poboljšati njezine sveobuhvatne performanse korištenja. Uobičajeno korištene metode za optimizaciju i regulaciju strukture pora uključuju kemijsku regulaciju, miješanje polimera i regulaciju katalitičke aktivacije.
Tehnologija kemijske regulacije
Tehnologija kemijske regulacije odnosi se na proces sekundarne aktivacije (modifikacije) poroznih materijala dobivenih nakon aktivacije kemijskim reagensima, erodirajući izvorne pore, proširujući mikropore ili daljnje stvarajući nove mikropore kako bi se povećala specifična površina i struktura pora materijala. Općenito govoreći, gotov proizvod jedne aktivacije općenito se uranja u 0,5~4 puta kemijsku otopinu kako bi se regulirala struktura pora i povećala specifična površina. Sve vrste kiselih i lužnatih otopina mogu se koristiti kao reagensi za sekundarnu aktivaciju.
Tehnologija modifikacije površinske oksidacije kiselinama
Modifikacija površinske oksidacije kiselinom je često korištena metoda regulacije. Na odgovarajućoj temperaturi, kiseli oksidansi mogu obogatiti pore unutar aktivnog ugljena, poboljšati njegovu veličinu pora i otvoriti začepljene pore. Trenutno se domaća i strana istraživanja uglavnom usredotočuju na modifikaciju anorganskih kiselina. HN03 je često korišteni oksidans, a mnogi znanstvenici koriste HN03 za modificiranje aktivnog ugljena. Tong Li i suradnici [28] otkrili su da HN03 može povećati sadržaj funkcionalnih skupina koje sadrže kisik i dušik na površini aktivnog ugljena i poboljšati adsorpcijski učinak žive.
Modificiranjem aktivnog ugljena s HN03, specifična površina aktivnog ugljena smanjila se sa 652 m2·g-1 na 241 m2·g-1, prosječna veličina pora povećala se s 1,27 nm na 1,641 nm, a adsorpcijski kapacitet benzofenona u simuliranom benzinu povećao se za 33,7%. Modificiranjem drvenog aktivnog ugljena s 10% i 70% volumne koncentracije HN03, respektivno. Rezultati pokazuju da se specifična površina aktivnog ugljena modificiranog s 10% HN03 povećala s 925,45 m2·g-1 na 960,52 m2·g-1; nakon modifikacije sa 70% HN03, specifična površina smanjila se na 935,89 m2·g-1. Brzine uklanjanja Cu2+ aktivnim ugljenom modificiranim s dvije koncentracije HN03 bile su iznad 70% odnosno 90%.
Kod aktivnog ugljena koji se koristi u području adsorpcije, adsorpcijski učinak ne ovisi samo o strukturi pora već i o kemijskim svojstvima površine adsorbenta. Struktura pora određuje specifičnu površinu i adsorpcijski kapacitet aktivnog ugljena, dok kemijska svojstva površine utječu na interakciju između aktivnog ugljena i adsorbata. Konačno, utvrđeno je da modifikacija aktivnog ugljena kiselinom ne samo da može prilagoditi strukturu pora unutar aktivnog ugljena i očistiti začepljene pore, već i povećati sadržaj kiselih skupina na površini materijala te poboljšati polarnost i hidrofilnost površine. Adsorpcijski kapacitet EDTA-e modificirane aktivnim ugljenom s HCl povećao se za 49,5% u usporedbi s onim prije modifikacije, što je bilo bolje od modifikacije s HNO3.
Modificirani komercijalni aktivni ugljen s HNO3 i H2O2 respektivno! Specifične površine nakon modifikacije bile su 91,3% odnosno 80,8% onih prije modifikacije. Na površinu su dodane nove funkcionalne skupine koje sadrže kisik, poput karboksila, karbonila i fenola. Adsorpcijski kapacitet nitrobenzena modifikacijom HNO3 bio je najbolji, što je bilo 3,3 puta više nego prije modifikacije. Utvrđeno je da povećanje sadržaja funkcionalnih skupina koje sadrže kisik u aktivnom ugljenu nakon modifikacije kiselinom dovodi do povećanja broja površinski aktivnih točaka, što je izravno utjecalo na poboljšanje adsorpcijskog kapaciteta ciljanog adsorbata.
U usporedbi s anorganskim kiselinama, postoji malo izvješća o modifikaciji aktivnog ugljena organskom kiselinom. Usporedite učinke modifikacije organskom kiselinom na svojstva strukture pora aktivnog ugljena i adsorpciju metanola. Nakon modifikacije, specifična površina i ukupni volumen pora aktivnog ugljena smanjili su se. Što je jača kiselost, to je smanjenje veće. Nakon modifikacije oksalnom kiselinom, vinskom kiselinom i limunskom kiselinom, specifična površina aktivnog ugljena smanjila se s 898,59 m2·g-1 na 788,03 m2·g-1, 685,16 m2·g-1 odnosno 622,98 m2·g-1. Međutim, mikroporoznost aktivnog ugljena povećala se nakon modifikacije. Mikroporoznost aktivnog ugljena modificiranog limunskom kiselinom povećala se sa 75,9% na 81,5%.
Modifikacija oksalnom i vinskom kiselinom korisna je za adsorpciju metanola, dok limunska kiselina ima inhibitorni učinak. Međutim, J.Paul Chen i suradnici [35] otkrili su da aktivni ugljen modificiran limunskom kiselinom može poboljšati adsorpciju bakrenih iona. Lin Tang i suradnici [36] modificirali su komercijalni aktivni ugljen mravljom kiselinom, oksalnom kiselinom i aminosulfonskom kiselinom. Nakon modifikacije, specifična površina i volumen pora su smanjeni. Funkcionalne skupine koje sadrže kisik, poput 0-HC-0, C-0 i S=0, formirale su se na površini gotovog proizvoda, a pojavili su se neravni urezani kanali i bijeli kristali. Ravnotežni kapacitet adsorpcije acetona i izopropanola također se značajno povećao.
Tehnologija modifikacije alkalnih otopina
Neki znanstvenici su također koristili alkalnu otopinu za provođenje sekundarne aktivacije aktivnog ugljena. Domaći aktivni ugljen na bazi ugljena impregnirali su otopinom Na0H različitih koncentracija kako bi se kontrolirala struktura pora. Rezultati su pokazali da niža koncentracija alkalija pogoduje povećanju i širenju pora. Najbolji učinak postignut je kada je masena koncentracija bila 20%. Aktivni ugljen imao je najveću specifičnu površinu (681 m2·g-1) i volumen pora (0,5916 cm3·g-1). Kada masena koncentracija Na0H prelazi 20%, struktura pora aktivnog ugljena se uništava i parametri strukture pora počinju se smanjivati. To je zato što će visoka koncentracija otopine Na0H nagristi ugljični skelet i veliki broj pora će se urušiti.
Priprema visokoučinkovitog aktivnog ugljena miješanjem polimera. Prekursori su bili furfuralna smola i furfurilni alkohol, a etilen glikol je bio sredstvo za stvaranje pora. Struktura pora kontrolirana je podešavanjem sadržaja triju polimera, te je dobiven porozni materijal s veličinom pora između 0,008 i 5 μm. Neki znanstvenici su dokazali da se poliuretan-imidni film (PUI) može karbonizirati kako bi se dobio ugljični film, a struktura pora može se kontrolirati promjenom molekularne strukture poliuretanskog (PU) prepolimera [41]. Kada se PUI zagrije na 200 °C, nastaju PU i poliimid (PI). Kada temperatura toplinske obrade poraste na 400 °C, piroliza PU proizvodi plin, što rezultira stvaranjem strukture pora na PI filmu. Nakon karbonizacije dobiva se ugljični film. Osim toga, metoda miješanja polimera također može do određene mjere poboljšati neka fizikalna i mehanička svojstva materijala.
Tehnologija regulacije katalitičke aktivacije
Tehnologija regulacije katalitičke aktivacije zapravo je kombinacija metode kemijske aktivacije i metode aktivacije plinom na visokim temperaturama. Općenito, kemijske tvari se dodaju sirovinama kao katalizatori, a katalizatori se koriste za pomoć procesu karbonizacije ili aktivacije kako bi se dobili porozni ugljični materijali. Općenito govoreći, metali uglavnom imaju katalitičke učinke, ali katalitički učinci variraju.
Zapravo, obično ne postoji očita granica između regulacije kemijske aktivacije i regulacije katalitičke aktivacije poroznih materijala. To je zato što obje metode dodaju reagense tijekom procesa karbonizacije i aktivacije. Specifična uloga tih reagensa određuje pripada li metoda kategoriji katalitičke aktivacije.
Sama struktura poroznog ugljičnog materijala, fizikalna i kemijska svojstva katalizatora, uvjeti katalitičke reakcije i metoda punjenja katalizatora mogu imati različite stupnjeve utjecaja na učinak regulacije. Korištenjem bitumenskog ugljena kao sirovine, Mn(N03)2 i Cu(N03)2 kao katalizatora mogu se pripremiti porozni materijali koji sadrže metalne okside. Odgovarajuća količina metalnih oksida može poboljšati poroznost i volumen pora, ali katalitički učinci različitih metala malo se razlikuju. Cu(N03)2 može potaknuti razvoj pora u rasponu od 1,5~2,0 nm. Osim toga, metalni oksidi i anorganske soli sadržane u pepelu sirovine također će igrati katalitičku ulogu u procesu aktivacije. Xie Qiang i suradnici [42] vjerovali su da katalitička reakcija aktivacije elemenata poput kalcija i željeza u anorganskoj tvari može potaknuti razvoj pora. Kada je sadržaj ova dva elementa previsok, udio srednjih i velikih pora u proizvodu značajno se povećava.
Zaključak
Iako je aktivni ugljen, kao najčešće korišteni zeleni porozni ugljični materijal, odigrao važnu ulogu u industriji i životu, još uvijek ima veliki potencijal za poboljšanje u širenju sirovina, smanjenju troškova, poboljšanju kvalitete, poboljšanju energije, produljenju vijeka trajanja i poboljšanju čvrstoće. Pronalaženje visokokvalitetnih i jeftinih sirovina za aktivni ugljen, razvoj čiste i učinkovite tehnologije proizvodnje aktivnog ugljena te optimizacija i regulacija strukture pora aktivnog ugljena prema različitim područjima primjene bit će važan smjer za poboljšanje kvalitete proizvoda od aktivnog ugljena i promicanje visokokvalitetnog razvoja industrije aktivnog ugljena.
Vrijeme objave: 27. kolovoza 2024.