ფოროვანი ნახშირბადის ფოროვანი სტრუქტურის ოპტიმიზაცია-Ⅰ

კეთილი იყოს თქვენი მობრძანება ჩვენს ვებგვერდზე, სადაც შეგიძლიათ მიიღოთ ინფორმაცია პროდუქტის შესახებ და კონსულტაცია.

ჩვენი ვებსაიტი:https://www.vet-china.com/

 

ნაშრომი აანალიზებს გააქტიურებული ნახშირბადის ამჟამინდელ ბაზარს, ატარებს გააქტიურებული ნახშირბადის ნედლეულის სიღრმისეულ ანალიზს, წარმოგვიდგენს ფორების სტრუქტურის დახასიათების მეთოდებს, წარმოების მეთოდებს, გავლენის ფაქტორებს და გააქტიურებული ნახშირბადის გამოყენების პროგრესს და განიხილავს გააქტიურებული ნახშირბადის ფორების სტრუქტურის ოპტიმიზაციის ტექნოლოგიის კვლევის შედეგებს, რომლის მიზანია გააქტიურებული ნახშირბადის უფრო დიდი როლის შესრულება მწვანე და დაბალნახშირბადიანი ტექნოლოგიების გამოყენებაში.

 

გააქტიურებული ნახშირბადის მომზადება

ზოგადად, გააქტიურებული ნახშირბადის მომზადება ორ ეტაპად იყოფა: კარბონიზაცია და გააქტიურება.

 

კარბონიზაციის პროცესი

კარბონიზაცია გულისხმობს ნედლი ნახშირის მაღალ ტემპერატურაზე ინერტული აირის დაცვის ქვეშ გაცხელების პროცესს, მისი აქროლადი ნივთიერების დაშლისა და შუალედური კარბონიზებული პროდუქტების მისაღებად. კარბონიზაციის შედეგად მოსალოდნელი მიზნის მიღწევა შესაძლებელია პროცესის პარამეტრების რეგულირებით. კვლევებმა აჩვენა, რომ აქტივაციის ტემპერატურა პროცესის ძირითადი პარამეტრია, რომელიც გავლენას ახდენს კარბონიზაციის თვისებებზე. ჯიე ციანგმა და სხვებმა შეისწავლეს კარბონიზაციის გათბობის სიჩქარის გავლენა გააქტიურებული ნახშირის მუშაობაზე მუფელურ ღუმელში და აღმოაჩინეს, რომ უფრო დაბალი სიჩქარე ხელს უწყობს კარბონიზებული მასალების მოსავლიანობის გაუმჯობესებას და მაღალი ხარისხის მასალების წარმოებას.

 

გააქტიურების პროცესი

კარბონიზაციამ შეიძლება ნედლეული გრაფიტის მსგავსი მიკროკრისტალური სტრუქტურის წარმოქმნა გამოიწვიოს და პირველადი ფორების სტრუქტურა წარმოქმნას. თუმცა, ეს ფორები სხვა ნივთიერებებით არის არეული ან დაბლოკილი და დახურული, რაც იწვევს მცირე სპეციფიკური ზედაპირის ფართობს და საჭიროებს შემდგომ აქტივაციას. აქტივაცია არის კარბონიზებული პროდუქტის ფორების სტრუქტურის შემდგომი გამდიდრების პროცესი, რომელიც ძირითადად აქტივატორსა და ნედლეულს შორის ქიმიური რეაქციის გზით ხორციელდება: მას შეუძლია ხელი შეუწყოს ფოროვანი მიკროკრისტალური სტრუქტურის ფორმირებას.

მასალის ფორების გამდიდრების პროცესში გააქტიურება ძირითადად სამ ეტაპს გადის:
(1) თავდაპირველი დახურული ფორების გახსნა (ფორების გავლით);
(2) საწყისი ფორების გაფართოება (ფორების გაფართოება);
(3) ახალი ფორების წარმოქმნა (ფორების შექმნა);

ეს სამი ეფექტი ცალ-ცალკე არ ხორციელდება, არამედ ერთდროულად და სინერგიულად ხდება. ზოგადად, ფორებისა და ფორების შექმნის გზით იზრდება ფორების რაოდენობა, განსაკუთრებით მიკროფორების, რაც სასარგებლოა მაღალი ფორიანობისა და დიდი სპეციფიკური ზედაპირის მქონე ფოროვანი მასალების მოსამზადებლად, მაშინ როდესაც ფორების გადაჭარბებული გაფართოება გამოიწვევს ფორების შერწყმას და შეერთებას, რაც მიკროფორებს უფრო დიდ ფორებად გარდაქმნის. ამიტომ, განვითარებული ფორებისა და დიდი სპეციფიკური ზედაპირის მქონე გააქტიურებული ნახშირბადის მასალების მისაღებად აუცილებელია ზედმეტი აქტივაციის თავიდან აცილება. გააქტიურებული ნახშირბადის გააქტიურების ხშირად გამოყენებად მეთოდებს შორისაა ქიმიური მეთოდი, ფიზიკური მეთოდი და ფიზიკოქიმიური მეთოდი.

 

ქიმიური გააქტიურების მეთოდი

ქიმიური აქტივაციის მეთოდი გულისხმობს ნედლეულზე ქიმიური რეაგენტების დამატების მეთოდს და შემდეგ მათ გაცხელებას დამცავი აირების, როგორიცაა N2 და Ar, შეყვანით გამათბობელ ღუმელში, მათი ერთდროულად კარბონიზაციისა და გააქტიურების მიზნით. ხშირად გამოყენებული აქტივატორებია NaOH, KOH და H3P04. ქიმიური აქტივაციის მეთოდს აქვს დაბალი აქტივაციის ტემპერატურისა და მაღალი გამოსავლიანობის უპირატესობები, მაგრამ მას ასევე აქვს ისეთი პრობლემები, როგორიცაა დიდი კოროზია, ზედაპირული რეაგენტების მოცილების სირთულე და გარემოს სერიოზული დაბინძურება.

 

ფიზიკური გააქტიურების მეთოდი

ფიზიკური გააქტიურების მეთოდი გულისხმობს ნედლეულის პირდაპირ ღუმელში კარბონიზაციას და შემდეგ რეაქციას მაღალ ტემპერატურაზე შეყვანილ ისეთ აირებთან, როგორიცაა CO2 და H20, ფორების გაზრდისა და გაფართოების მიზნით, თუმცა ფიზიკური გააქტიურების მეთოდს ფორების სტრუქტურის კონტროლირებადობა სუსტად ახასიათებს. მათ შორის, CO2 ფართოდ გამოიყენება გააქტიურებული ნახშირბადის მომზადებაში, რადგან ის სუფთაა, ადვილად მოსაპოვებელი და დაბალი ღირებულებისაა. ნედლეულად გამოიყენება კარბონიზებული ქოქოსის ნაჭუჭი და CO2-ით გააქტიურებულია განვითარებული მიკროფორებით გააქტიურებული ნახშირბადის მისაღებად, სპეციფიკური ზედაპირის ფართობით და ფორების საერთო მოცულობით, შესაბამისად, 1653 მ2·გ-1 და 0.1045 სმ3·გ-1. ამ მაჩვენებელმა მიაღწია ორშრიანი კონდენსატორებისთვის გააქტიურებული ნახშირბადის გამოყენების სტანდარტს.

ლოკვატის ქვის CO2-ით გააქტიურების შემდეგ, სუპერაქტივირებული ნახშირის მისაღებად, 1100℃ ტემპერატურაზე 30 წუთის განმავლობაში გააქტიურების შემდეგ, სპეციფიკური ზედაპირის ფართობი და ფორების საერთო მოცულობა შესაბამისად 3500 მ2·გ-1-მდე და 1.84 სმ3·გ-1-მდე მიაღწია. კომერციული ქოქოსის ნაჭუჭის გააქტიურებულ ნახშირზე მეორადი გააქტიურების შესასრულებლად გამოიყენეთ CO2. გააქტიურების შემდეგ, მზა პროდუქტის მიკროფორები შევიწროდა, მიკროფორების მოცულობა 0.21 სმ3·გ-1-დან 0.27 სმ3·გ-1-მდე გაიზარდა, სპეციფიკური ზედაპირის ფართობი 627.22 მ2·გ-1-დან 822.71 მ2·გ-1-მდე გაიზარდა, ხოლო ფენოლის ადსორბციული უნარი 23.77%-ით გაიზარდა.

სხვა მეცნიერებმა შეისწავლეს CO2-ის გააქტიურების პროცესის ძირითადი კონტროლის ფაქტორები. მოჰამედმა და სხვებმა [21] აღმოაჩინეს, რომ ტემპერატურა მთავარი გავლენის ფაქტორია, როდესაც CO2 გამოიყენება რეზინის ნახერხის გასააქტიურებლად. მზა პროდუქტის სპეციფიკური ზედაპირის ფართობი, ფორების მოცულობა და მიკროფორიანობა თავდაპირველად იზრდებოდა და შემდეგ მცირდებოდა ტემპერატურის მატებასთან ერთად. ჩენგ სონგმა და სხვებმა [22] გამოიყენეს საპასუხო ზედაპირის მეთოდოლოგია მაკადამიის კაკლის ნაჭუჭების CO2-ის გააქტიურების პროცესის გასაანალიზებლად. შედეგებმა აჩვენა, რომ გააქტიურების ტემპერატურას და გააქტიურების დროს უდიდესი გავლენა აქვს გააქტიურებული ნახშირბადის მიკროფორების განვითარებაზე.