Optimalisasi struktur pori karbon berpori -Ⅱ

Sugeng rawuh ing situs web kami kanggo informasi lan konsultasi produk.

Situs web kita:https://www.vet-china.com/

 

Cara aktivasi fisik lan kimia

Cara aktivasi fisik lan kimia nuduhake cara nyiyapake bahan berpori kanthi nggabungake rong cara aktivasi ing ndhuwur. Umumé, aktivasi kimia ditindakake dhisik, banjur aktivasi fisik ditindakake. Kapisan, rendhem selulosa ing larutan H3PO4 68% ~ 85% ing suhu 85℃ sajrone 2 jam, banjur dikarbonisasi ing tungku muffle sajrone 4 jam, banjur diaktifake nganggo CO2. Luas permukaan spesifik karbon aktif sing dipikolehi yaiku 3700m2·g-1. Coba gunakake serat sisal minangka bahan mentah, lan aktifake serat karbon aktif (ACF) sing dipikolehi kanthi aktivasi H3PO4 sapisan, dipanasake nganti 830℃ ing sangisore perlindungan N2, banjur gunakake uap banyu minangka aktivator kanggo aktivasi sekunder. Luas permukaan spesifik ACF sing dipikolehi sawise aktivasi 60 menit saya apik.

 

Karakterisasi kinerja struktur pori saka zat aktifkarbon

 
Cara karakterisasi kinerja karbon aktif sing umum digunakake lan pandhuan aplikasi dituduhake ing Tabel 2. Karakteristik struktur pori bahan bisa diuji saka rong aspek: analisis data lan analisis gambar.

 

Kemajuan riset teknologi optimalisasi struktur pori karbon aktif

Senajan karbon aktif nduweni pori-pori sing akeh lan area permukaan spesifik sing gedhe, nanging nduweni kinerja sing apik banget ing pirang-pirang bidang. Nanging, amarga selektivitas bahan mentah sing jembar lan kondisi persiapan sing kompleks, produk sing wis rampung umume nduweni kekurangan yaiku struktur pori sing kacau, area permukaan spesifik sing beda, distribusi ukuran pori sing ora teratur, lan sifat kimia permukaan sing winates. Mulane, ana kekurangan kayata dosis sing gedhe lan adaptasi sing sempit ing proses aplikasi, sing ora bisa memenuhi syarat pasar. Mulane, penting banget kanggo ngoptimalake lan ngatur struktur lan ningkatake kinerja pemanfaatan sing komprehensif. Cara sing umum digunakake kanggo ngoptimalake lan ngatur struktur pori kalebu regulasi kimia, pencampuran polimer, lan regulasi aktivasi katalitik.

 

Teknologi pangaturan kimia

Teknologi regulasi kimia nuduhake proses aktivasi sekunder (modifikasi) bahan berpori sing dipikolehi sawise aktivasi nganggo reagen kimia, ngikis pori-pori asli, ngembangake mikropori, utawa nggawe mikropori anyar kanggo nambah area permukaan spesifik lan struktur pori bahan kasebut. Umumé, produk rampung saka siji aktivasi umume dicelupake ing larutan kimia 0,5 ~ 4 kali kanggo ngatur struktur pori lan nambah area permukaan spesifik. Kabeh jinis larutan asam lan alkali bisa digunakake minangka reagen kanggo aktivasi sekunder.

 

Teknologi modifikasi oksidasi permukaan asam

Modifikasi oksidasi permukaan asam minangka metode regulasi sing umum digunakake. Ing suhu sing cocog, oksidan asam bisa nambah pori-pori ing njero karbon aktif, nambah ukuran pori-pori, lan ngeruk pori-pori sing tersumbat. Saiki, riset domestik lan manca negara utamane fokus ing modifikasi asam anorganik. HN03 minangka oksidan sing umum digunakake, lan akeh sarjana nggunakake HN03 kanggo modifikasi karbon aktif. Tong Li et al. [28] nemokake manawa HN03 bisa nambah isi gugus fungsi sing ngemot oksigen lan nitrogen ing permukaan karbon aktif lan nambah efek adsorpsi merkuri.

Modifikasi karbon aktif nganggo HN03, sawise modifikasi, area permukaan spesifik karbon aktif mudhun saka 652m2·g-1 dadi 241m2·g-1, ukuran pori rata-rata mundhak saka 1,27nm dadi 1,641nm, lan kapasitas adsorpsi benzofenon ing bensin simulasi mundhak 33,7%. Modifikasi karbon aktif kayu nganggo konsentrasi volume 10% lan 70% HN03. Asil kasebut nuduhake yen area permukaan spesifik karbon aktif sing dimodifikasi nganggo 10% HN03 mundhak saka 925,45m2·g-1 dadi 960,52m2·g-1; sawise modifikasi nganggo 70% HN03, area permukaan spesifik mudhun dadi 935,89m2·g-1. Tingkat penghapusan Cu2+ dening karbon aktif sing dimodifikasi nganggo rong konsentrasi HN03 luwih saka 70% lan 90%.

Kanggo karbon aktif sing digunakake ing bidang adsorpsi, efek adsorpsi ora mung gumantung marang struktur pori nanging uga marang sifat kimia permukaan adsorben. Struktur pori nemtokake area permukaan spesifik lan kapasitas adsorpsi karbon aktif, dene sifat kimia permukaan mengaruhi interaksi antarane karbon aktif lan adsorbat. Pungkasane ditemokake yen modifikasi asam karbon aktif ora mung bisa nyetel struktur pori ing njero karbon aktif lan ngresiki pori-pori sing tersumbat, nanging uga nambah isi gugus asam ing permukaan bahan lan nambah polaritas lan hidrofilisitas permukaan. Kapasitas adsorpsi EDTA dening karbon aktif sing dimodifikasi dening HCI tambah 49,5% dibandhingake karo sadurunge modifikasi, sing luwih apik tinimbang modifikasi HNO3.

Karbon aktif komersial sing dimodifikasi nganggo HNO3 lan H2O2! Luas permukaan spesifik sawise modifikasi yaiku 91,3% lan 80,8% saka sadurunge modifikasi. Gugus fungsi sing ngandhut oksigen anyar kayata karboksil, karbonil, lan fenol ditambahake ing permukaan. Kapasitas adsorpsi nitrobenzena kanthi modifikasi HNO3 minangka sing paling apik, yaiku 3,3 kali lipat sadurunge modifikasi. Ditemokake yen paningkatan isi gugus fungsi sing ngandhut oksigen ing karbon aktif sawise modifikasi asam nyebabake paningkatan jumlah titik aktif permukaan, sing duwe pengaruh langsung kanggo ningkatake kapasitas adsorpsi adsorbat target.

Dibandhingake karo asam anorganik, ana sawetara laporan babagan modifikasi asam organik saka karbon aktif. Bandhingake efek modifikasi asam organik ing sifat struktur pori karbon aktif lan adsorpsi metanol. Sawise modifikasi, area permukaan spesifik lan volume pori total karbon aktif mudhun. Sing luwih kuwat kaasaman, sing luwih gedhe penurunan. Sawise modifikasi nganggo asam oksalat, asam tartarat lan asam sitrat, area permukaan spesifik karbon aktif mudhun saka 898,59m2·g-1 dadi 788,03m2·g-1, 685,16m2·g-1 lan 622,98m2·g-1. Nanging, mikroporositas karbon aktif mundhak sawise modifikasi. Mikroporositas karbon aktif sing dimodifikasi nganggo asam sitrat mundhak saka 75,9% dadi 81,5%.

Modifikasi asam oksalat lan asam tartarat migunani kanggo adsorpsi metanol, dene asam sitrat nduweni efek penghambatan. Nanging, J.Paul Chen et al. [35] nemokake yen karbon aktif sing dimodifikasi nganggo asam sitrat bisa nambah adsorpsi ion tembaga. Lin Tang et al. [36] karbon aktif komersial sing dimodifikasi nganggo asam format, asam oksalat lan asam aminosulfonat. Sawise modifikasi, area permukaan spesifik lan volume pori suda. Gugus fungsi sing ngemot oksigen kayata 0-HC-0, C-0 lan S=0 dibentuk ing permukaan produk sing wis rampung, lan saluran sing ora rata lan kristal putih katon. Kapasitas adsorpsi keseimbangan aseton lan isopropanol uga tambah akeh.

 

Teknologi modifikasi larutan alkali

Sawetara sarjana uga nggunakake larutan alkali kanggo nindakake aktivasi sekunder ing karbon aktif. Impregnasi karbon aktif berbasis batu bara krasan nganggo larutan Na0H kanthi konsentrasi sing beda-beda kanggo ngontrol struktur pori. Asil panliten nuduhake yen konsentrasi alkali sing luwih murah nyebabake peningkatan lan ekspansi pori. Efek paling apik digayuh nalika konsentrasi massa 20%. Karbon aktif duwe area permukaan spesifik paling dhuwur (681m2·g-1) lan volume pori (0,5916cm3·g-1). Nalika konsentrasi massa Na0H ngluwihi 20%, struktur pori karbon aktif bakal rusak lan parameter struktur pori wiwit mudhun. Iki amarga konsentrasi larutan Na0H sing dhuwur bakal ngrusak kerangka karbon lan akeh pori sing bakal ambruk.

Nyiapake karbon aktif kinerja dhuwur kanthi campuran polimer. Prekursor yaiku resin furfural lan alkohol furfuril, lan etilen glikol minangka agen pembentuk pori. Struktur pori dikontrol kanthi nyetel isi telung polimer, lan bahan keropos kanthi ukuran pori antarane 0,008 lan 5 μm dipikolehi. Sawetara sarjana wis mbuktekake manawa film poliuretan-imida (PUI) bisa dikarbonisasi kanggo entuk film karbon, lan struktur pori bisa dikontrol kanthi ngganti struktur molekul prepolimer poliuretan (PU) [41]. Nalika PUI dipanasake nganti 200°C, PU lan poliimida (PI) bakal diasilake. Nalika suhu perawatan panas mundhak nganti 400°C, pirolisis PU ngasilake gas, sing nyebabake pembentukan struktur pori ing film PI. Sawise karbonisasi, film karbon dipikolehi. Kajaba iku, metode campuran polimer uga bisa nambah sawetara sifat fisik lan mekanik bahan kasebut nganti tingkat tartamtu.

 

Teknologi regulasi aktivasi katalitik

Teknologi regulasi aktivasi katalitik sejatine minangka kombinasi saka metode aktivasi kimia lan metode aktivasi gas suhu dhuwur. Umumé, zat kimia ditambahake ing bahan mentah minangka katalis, lan katalis kasebut digunakake kanggo mbantu proses karbonisasi utawa aktivasi kanggo entuk bahan karbon berpori. Umumé, logam umume duwe efek katalitik, nanging efek katalitik beda-beda.

Nyatane, biasane ora ana wates sing jelas antarane regulasi aktivasi kimia lan regulasi aktivasi katalitik bahan berpori. Iki amarga kaloro metode kasebut nambahake reagen sajrone proses karbonisasi lan aktivasi. Peran khusus saka reagen kasebut nemtokake manawa metode kasebut kalebu kategori aktivasi katalitik.

Struktur bahan karbon berpori dhewe, sifat fisik lan kimia katalis, kondisi reaksi katalitik, lan metode pemuatan katalis kabeh bisa duwe pengaruh sing beda-beda marang efek regulasi. Nggunakake batu bara bitumen minangka bahan mentah, Mn(N03)2 lan Cu(N03)2 minangka katalis bisa nyiyapake bahan berpori sing ngemot oksida logam. Jumlah oksida logam sing cocog bisa nambah porositas lan volume pori, nanging efek katalitik saka logam sing beda-beda rada beda. Cu(N03)2 bisa ningkatake perkembangan pori-pori ing kisaran 1,5 ~ 2,0 nm. Kajaba iku, oksida logam lan uyah anorganik sing ana ing awu bahan mentah uga bakal nduweni peran katalitik ing proses aktivasi. Xie Qiang et al. [42] percaya yen reaksi aktivasi katalitik unsur-unsur kayata kalsium lan wesi ing bahan anorganik bisa ningkatake perkembangan pori-pori. Nalika isi rong unsur iki dhuwur banget, proporsi pori-pori medium lan gedhe ing produk kasebut mundhak sacara signifikan.

 

Dudutan

Senajan karbon aktif, minangka bahan karbon berpori ijo sing paling akeh digunakake, wis nduweni peran penting ing industri lan urip, isih nduweni potensi gedhe kanggo perbaikan ing ekspansi bahan mentah, pengurangan biaya, peningkatan kualitas, peningkatan energi, perpanjangan umur lan peningkatan kekuatan. Nggoleki bahan baku karbon aktif sing berkualitas tinggi lan murah, ngembangake teknologi produksi karbon aktif sing resik lan efisien, lan ngoptimalake lan ngatur struktur pori karbon aktif miturut macem-macem bidang aplikasi bakal dadi arah penting kanggo ningkatake kualitas produk karbon aktif lan ningkatake pangembangan industri karbon aktif sing berkualitas tinggi.