אופטימיזציה של מבנה נקבוביות פחמן נקבובי-Ⅰ

ברוכים הבאים לאתר שלנו למידע וייעוץ בנוגע למוצרים.

אתר האינטרנט שלנו:https://www.vet-china.com/

 

מאמר זה מנתח את שוק הפחם הפעיל הנוכחי, מבצע ניתוח מעמיק של חומרי הגלם של פחם פעיל, מציג את שיטות אפיון מבנה הנקבוביות, שיטות הייצור, גורמי ההשפעה והתקדמות היישום של פחם פעיל, וסוקר את תוצאות המחקר של טכנולוגיית אופטימיזציה של מבנה הנקבוביות של פחם פעיל, במטרה לקדם את תפקידו של פחם פעיל ביישום טכנולוגיות ירוקות ודלות פחמן.

 

הכנת פחם פעיל

באופן כללי, הכנת פחם פעיל מחולקת לשני שלבים: פחמון ואקטיבציה

 

תהליך הקרבון

קרבוניזציה מתייחסת לתהליך של חימום פחם גולמי בטמפרטורה גבוהה תחת הגנה של גז אינרטי כדי לפרק את החומרים הנדיפים שלו ולקבל תוצרים מפוחמים ביניים. ניתן להשיג את המטרה הצפויה באמצעות הקרבוניזציה על ידי התאמת פרמטרי התהליך. מחקרים הראו שטמפרטורת השפעול היא פרמטר תהליך מפתח המשפיע על תכונות הקרבוניזציה. ג'יה צ'יאנג ועמיתיו חקרו את השפעת קצב חימום הקרבוניזציה על ביצועי הפחם הפעיל בכבשן אפל ומצאו שקצב נמוך יותר מסייע בשיפור התפוקה של חומרים מפוחמים ולייצר חומרים באיכות גבוהה.

 

תהליך ההפעלה

קרבון יכול לגרום לחומרי הגלם ליצור מבנה מיקרו-גבישי בדומה לגרפיט וליצור מבנה נקבוביות ראשוני. עם זאת, נקבוביות אלו אינן מסודרות או חסומות ונסגרות על ידי חומרים אחרים, וכתוצאה מכך נוצר שטח פנים ספציפי קטן הדורש הפעלה נוספת. הפעלה היא תהליך של העשרת מבנה הנקבוביות של המוצר המפוחם, המתבצע בעיקר באמצעות תגובה כימית בין המפעיל לחומר הגלם: זה יכול לקדם את היווצרות המבנה המיקרו-גבישי הנקבובי.

ההפעלה עוברת בעיקר שלושה שלבים בתהליך העשרת נקבוביות החומר:
(1) פתיחת הנקבוביות המקוריות הסגורות (דרך הנקבוביות);
(2) הגדלת הנקבוביות המקוריות (התרחבות נקבוביות);
(3) יצירת נקבוביות חדשות (יצירת נקבוביות);

שלוש השפעות אלו אינן מתבצעות בנפרד, אלא מתרחשות בו זמנית ובסינרגיה. באופן כללי, יצירת נקבוביות דרך הנקבוביות תורמים להגדלת מספר הנקבוביות, במיוחד מיקרו-נקבוביות, דבר מועיל להכנת חומרים נקבוביים בעלי נקבוביות גבוהה ושטח פנים סגולי גדול, בעוד שהתפשטות נקבוביות מוגזמת תגרום לנקבוביות להתמזג ולהתחבר, ולהמיר מיקרו-נקבוביות לנקבוביות גדולות יותר. לכן, על מנת להשיג חומרי פחם פעיל עם נקבוביות מפותחות ושטח פנים סגולי גדול, יש להימנע מהפעלה מוגזמת. שיטות הפעלת פחם פעיל נפוצות כוללות שיטה כימית, שיטה פיזיקלית ושיטה פיזיקוכימית.

 

שיטת הפעלה כימית

שיטת הפעלה כימית מתייחסת לשיטה של ​​הוספת ריאגנטים כימיים לחומרי הגלם, ולאחר מכן חימום שלהם על ידי החדרת גזים מגנים כגון N2 ו-Ar לכבשן חימום כדי לפחמן ולהפעיל אותם בו זמנית. אקטיבטורים נפוצים הם בדרך כלל NaOH, KOH ו-H3P04. לשיטת ההפעלה הכימית יתרונות של טמפרטורת הפעלה נמוכה ותפוקה גבוהה, אך יש לה גם בעיות כגון קורוזיה גדולה, קושי בהסרת ריאגנטים מפני השטח וזיהום סביבתי חמור.

 

שיטת הפעלה פיזית

שיטת ההפעלה הפיזית מתייחסת לפחמן חומרי הגלם ישירות בתוך התנור, ולאחר מכן תגובה עם גזים כמו CO2 ו-H20 המוכנסים בטמפרטורה גבוהה כדי להשיג את המטרה של הגדלת הנקבוביות והרחבתן, אך לשיטת ההפעלה הפיזית יש יכולת בקרה ירודה של מבנה הנקבוביות. ביניהם, CO2 נמצא בשימוש נרחב בהכנת פחם פעיל מכיוון שהוא נקי, קל להשגה ועלות נמוכה. השתמשו בקליפת קוקוס מפוחמת כחומר גלם והפעלתם עם CO2 כדי להכין פחם פעיל עם מיקרו-נקבוביות מפותחות, עם שטח פנים ספציפי ונפח נקבוביות כולל של 1653 מ"ר ו-0.1045 סמ"ק, בהתאמה. הביצועים הגיעו לתקן השימוש של פחם פעיל עבור קבלים דו-שכבתיים.

הפעלת אבן שסק עם CO2 להכנת פחם פעיל-על, לאחר הפעלה ב-1100 מעלות צלזיוס למשך 30 דקות, שטח הפנים הסגולי ונפח הנקבוביות הכולל הגיעו ל-3500 מ"ר גרם-1 ו-1.84 סמ"ק גרם-1, בהתאמה. השתמשו ב-CO2 לביצוע הפעלה משנית על פחם פעיל מסחרי מקליפת קוקוס. לאחר ההפעלה, המיקרו-נקבוביות של המוצר המוגמר הצטמצמו, נפח המיקרו-נקבוביות גדל מ-0.21 סמ"ק גרם-1 ל-0.27 סמ"ק גרם-1, שטח הפנים הסגולי גדל מ-627.22 מ"ר גרם-1 ל-822.71 מ"ר גרם-1, ויכולת הספיחה של פנול גדלה ב-23.77%.

חוקרים אחרים חקרו את גורמי הבקרה העיקריים של תהליך הפעלת CO2. מוחמד ועמיתיו [21] מצאו כי הטמפרטורה היא גורם המשפיע העיקרי כאשר משתמשים ב-CO2 להפעלת נסורת גומי. שטח הפנים הסגולי, נפח הנקבוביות והמיקרו-נקבוביות של המוצר המוגמר גדלו תחילה ולאחר מכן ירדו עם עליית הטמפרטורה. צ'נג סונג ועמיתיו [22] השתמשו במתודולוגיית משטח תגובה כדי לנתח את תהליך הפעלת CO2 של קליפות אגוזי מקדמיה. התוצאות הראו כי לטמפרטורת ההפעלה ולזמן ההפעלה יש את ההשפעה הגדולה ביותר על התפתחות מיקרו-נקבוביות של פחם פעיל.