Çêtirkirina avahiya porên karbonê yên poroz -Ⅱ

Ji bo agahdarî û şêwirmendiya hilberan bi xêr hatin malpera me.

Malpera me:https://www.vet-china.com/

 

Rêbaza aktîvkirina fîzîkî û kîmyewî

Rêbaza aktîvkirina fîzîkî û kîmyewî behsa rêbaza amadekirina materyalên poroz dike bi hevberkirina her du rêbazên aktîvkirinê yên jorîn. Bi gelemperî, aktîvkirina kîmyewî pêşî tê kirin, û dû re aktîvkirina fîzîkî tê kirin. Pêşî selulozê di çareseriya H3PO4 ya %68~85 de li 85℃ ji bo 2 saetan dihêlin, paşê di firineke muffle de ji bo 4 saetan karbonîze dikin, û dû re bi CO2 aktîv dikin. Rûbera taybetî ya karbona aktîvkirî ya bidestxistî digihîje 3700m2·g-1. Hewl didin ku fîbera sîsal wekî madeya xav bikar bînin, û fîbera karbona aktîvkirî (ACF) ya bi aktîvkirina H3PO4 carekê aktîv dikin, di bin parastina N2 de heta 830℃ germ dikin, û dû re buxara avê wekî aktîvator ji bo aktîvkirina duyemîn bikar tînin. Rûbera taybetî ya ACF ya bidestxistî piştî 60 hûrdem aktîvkirinê bi girîngî baştir dibe.

 

Taybetmendiya performansa avahiya porê ya çalakkirîkarbonat

 
Rêbazên taybetmendiya performansa karbona çalakkirî yên ku bi gelemperî têne bikar anîn û rêwerzên serîlêdanê di Tabloya 2-an de têne nîşandan. Taybetmendiyên avahiya porê materyalê dikarin ji du aliyan ve werin ceribandin: analîza daneyan û analîza wêneyê.

 

Pêşveçûna lêkolînê ya teknolojiya çêtirkirina avahiya poran a karbona çalakkirî

Her çend karbona çalakkirî xwedî porên dewlemend û rûbera rûyê taybetî ya mezin be jî, di gelek waran de performansek pir baş heye. Lêbelê, ji ber hilbijartina wê ya fireh a madeya xav û şert û mercên amadekariyê yên tevlihev, berhemên qedandî bi gelemperî dezavantajên avahiya porên kaotîk, rûbera rûyê taybetî ya cûda, belavbûna mezinahiya poran a bêserûber, û taybetmendiyên kîmyewî yên rûyê sînorkirî hene. Ji ber vê yekê, dezavantajên wekî dozaja mezin û adaptebûna teng di pêvajoya serîlêdanê de hene, ku nikarin hewcedariyên bazarê bicîh bînin. Ji ber vê yekê, çêtirkirin û rêkûpêkkirina avahiyê û baştirkirina performansa karanîna wê ya berfireh ji hêla pratîkî ve girîngiyek mezin heye. Rêbazên ku bi gelemperî ji bo çêtirkirin û rêkûpêkkirina avahiya poran têne bikar anîn rêziknameya kîmyewî, tevlihevkirina polîmer, û rêziknameya çalakkirina katalîtîk in.

 

Teknolojiya rêkxistina kîmyayî

Teknolojiya rêkxistina kîmyayî behsa pêvajoya aktîvkirina duyemîn (guherandin) a materyalên poroz ên ku piştî aktîvkirinê bi reagentên kîmyayî, xişandina porên eslî, firehkirina mîkroporan, an jî çêkirina mîkroporên nû dike da ku rûbera rûyê taybetî û avahiya porê ya materyalê zêde bike, dike. Bi gelemperî, berhema qedandî ya yek aktîvkirinê bi gelemperî 0,5~4 caran di çareseriya kîmyayî de tê avêtin da ku avahiya porê rêk bixe û rûbera rûyê taybetî zêde bike. Her cûre çareseriyên asîd û alkalî dikarin wekî reagentan ji bo aktîvkirina duyemîn werin bikar anîn.

 

Teknolojiya guhertina oksîdasyona rûyê asîdê

Guhertina oksîdasyona rûyê asîdê rêbazek rêkûpêkkirinê ya ku bi gelemperî tê bikar anîn e. Di germahiyek guncaw de, oksîdantên asîdê dikarin kunên di hundurê karbona çalakkirî de dewlemend bikin, mezinahiya kunên wê baştir bikin û kunên girtî derxînin. Niha, lêkolînên navxweyî û biyanî bi giranî li ser guhertina asîdên neorganîk disekinin. HN03 oksîdantek ku bi gelemperî tê bikar anîn e, û gelek zanyar HN03 bikar tînin da ku karbona çalakkirî biguherînin. Tong Li û yên din [28] dîtin ku HN03 dikare naveroka komên fonksiyonel ên ku oksîjen û nîtrojen tê de hene li ser rûyê karbona çalakkirî zêde bike û bandora adsorpsiyona cîvayê baştir bike.

Guhertina karbona çalakkirî bi HN03, piştî guherandinê, rûbera taybetî ya karbona çalakkirî ji 652m2·g-1 daket 241m2·g-1, mezinahiya navînî ya poran ji 1.27nm zêde bû 1.641nm, û kapasîteya adsorpsiyona benzofenonê di benzîna ​​simulasyonkirî de bi rêjeya %33.7 zêde bû. Guhertina karbona çalakkirî ya darê bi rêjeya %10 û %70 ya HN03, bi rêzê ve. Encam nîşan didin ku rûbera taybetî ya karbona çalakkirî ya bi rêjeya %10 HN03 ji 925.45m2·g-1 zêde bû 960.52m2·g-1; piştî guherandinê bi %70 HN03, rûbera taybetî daket 935.89m2·g-1. Rêjeyên rakirina Cu2+ ji hêla karbona çalakkirî ya bi du rêjeyên HN03 ve hatî guhertin, bi rêzê ve ji %70 û %90 jortir bûn.

Ji bo karbona çalakkirî ya ku di qada adsorpsiyonê de tê bikar anîn, bandora adsorpsiyonê ne tenê bi avahiya poran ve girêdayî ye, lê di heman demê de bi taybetmendiyên kîmyewî yên rûyê adsorbent ve jî girêdayî ye. Avahiya poran rûbera rûyê taybetî û kapasîteya adsorpsiyonê ya karbona çalakkirî diyar dike, lê taybetmendiyên kîmyewî yên rûyê bandorê li têkiliya di navbera karbona çalakkirî û adsorbatê de dikin. Di dawiyê de hat dîtin ku guherîna asîdî ya karbona çalakkirî ne tenê dikare avahiya poran di hundurê karbona çalakkirî de rast bike û porên girtî paqij bike, lê di heman demê de naveroka komên asîdî li ser rûyê materyalê zêde bike û polarîte û hîdrofîlîtiya rûyê zêde bike. Kapasîteya adsorpsiyonê ya EDTA bi karbona çalakkirî ya ku bi HCI ve hatî guherandin li gorî ya berî guherînê %49,5 zêde bû, ku ji ya guherîna HNO3 çêtir bû.

Karbona çalakkirî ya bazirganî ya guherandî bi rêzê ve bi HNO3 û H2O2! Rûberên rûyê yên taybetî piştî guherînê bi rêzê ve %91.3 û %80.8 yên berî guherînê bûn. Komên fonksiyonel ên nû yên ku oksîjen tê de hene wekî karboksîl, karbonîl û fenol li rûyê hatin zêdekirin. Kapasîteya adsorpsiyonê ya nîtrobenzenê bi guherîna HNO3-ê ya herî baş bû, ku 3.3 qat ji berî guherînê bû. Hat dîtin ku zêdebûna naveroka komên fonksiyonel ên ku oksîjen tê de hene di karbona çalakkirî de piştî guherîna asîdê bû sedema zêdebûna hejmara xalên çalak ên rûyê, ku bandorek rasterast li ser baştirkirina kapasîteya adsorpsiyonê ya adsorbata hedef kir.

Li gorî asîdên neorganîk, raporên kêm li ser guhertina asîda organîk a karbona çalakkirî hene. Bandorên guhertina asîda organîk li ser taybetmendiyên avahiya porê karbona çalakkirî û adsorpsiyona metanolê bidin ber hev. Piştî guhertinê, rûbera taybetî û qebareya tevahî ya porê ya karbona çalakkirî kêm bû. Çiqas asîdîtî xurttir be, kêmbûn jî mezintir dibe. Piştî guhertinê bi asîda oksalîk, asîda tartarîk û asîda sîtrîk, rûbera taybetî ya karbona çalakkirî ji 898.59m2·g-1 daket 788.03m2·g-1, 685.16m2·g-1 û 622.98m2·g-1. Lêbelê, mîkroporozîteya karbona çalakkirî piştî guhertinê zêde bû. Mîkroporozîteya karbona çalakkirî ya bi asîda sîtrîk hatî guhertin ji %75.9 zêde bû %81.5.

Guhertina asîda oksalîk û asîda tartarîk ji bo adsorpsiyona metanolê sûdmend e, di heman demê de asîda sîtrîk bandorek astengker heye. Lêbelê, J.Paul Chen û hevkarên wî [35] dîtin ku karbona çalakkirî ya bi asîda sîtrîk hatî guherandin dikare adsorpsiyona îyonên sifir zêde bike. Lin Tang û hevkarên wî [36] karbona çalakkirî ya bazirganî bi asîda formîk, asîda oksalîk û asîda amînosulfonîk guherand. Piştî guherandinê, rûbera taybetî û qebareya poran kêm bûn. Komên fonksiyonel ên ku oksîjen tê de hene wekî 0-HC-0, C-0 û S=0 li ser rûyê hilbera qedandî çêbûn, û kanalên neyeksan ên xêzkirî û krîstalên spî xuya bûn. Kapasîteya adsorpsiyona hevseng a aseton û îzopropanolê jî bi girîngî zêde bû.

 

Teknolojiya guherandina çareseriya alkalîn

Hin zanyar ji bo çalakkirina duyemîn a karbona çalakkirî çareseriya alkalîn jî bikar anîne. Karbona çalakkirî ya li ser bingeha komirê ya malê bi çareseriya Na0H ya bi konsantrasyonên cûda ve îzole bikin da ku avahiya poran kontrol bikin. Encam nîşan dan ku konsantrasyona alkalî ya kêmtir ji bo mezinbûn û berfirehbûna poran guncan bû. Bandora çêtirîn dema ku konsantrasyona girseyî %20 bû hate bidestxistin. Karbona çalakkirî xwedî rûbera taybetî ya herî bilind (681m2·g-1) û qebareya poran (0.5916cm3·g-1) bû. Dema ku konsantrasyona girseyî ya Na0H ji %20 derbas bibe, avahiya porê ya karbona çalakkirî tê hilweşandin û parametreyên avahiya poran dest bi kêmbûnê dikin. Ev ji ber ku konsantrasyona bilind a çareseriya Na0H dê îskeleta karbonê korozyon bike û hejmareke mezin ji poran dê hilweşin.

Amadekirina karbona çalakkirî ya performansa bilind bi tevlihevkirina polîmer. Pêşgir rezîna furfural û alkola furfuryl bûn, û etîlen glîkol ajana çêkirina poran bû. Avahiya poran bi verastkirina naveroka sê polîmeran hate kontrol kirin, û materyalek poroz bi mezinahiya poran di navbera 0.008 û 5 μm de hate bidestxistin. Hin zanyaran îspat kirine ku fîlma polîuretanî-îmîd (PUI) dikare were karbonîze kirin da ku fîlma karbonê were bidestxistin, û avahiya poran dikare bi guhertina avahiya molekulî ya pêşpolîmera polîuretanî (PU) were kontrol kirin [41]. Dema ku PUI heta 200°C tê germ kirin, PU û polîîmîd (PI) dê werin çêkirin. Dema ku germahiya dermankirina germê digihîje 400°C, pîrolîza PU gazê çêdike, di encamê de li ser fîlma PI avahiyek por çêdibe. Piştî karbonîzekirinê, fîlmek karbonê tê bidestxistin. Wekî din, rêbaza tevlihevkirina polîmer dikare hin taybetmendiyên fîzîkî û mekanîkî yên materyalê heta radeyekê baştir bike.

 

Teknolojiya rêkxistina çalakkirina katalîtîk

Teknolojiya rêkxistina aktîvkirina katalîtîk di rastiyê de tevlîheviyek ji rêbaza aktîvkirina kîmyewî û rêbaza aktîvkirina gaza germahiya bilind e. Bi gelemperî, madeyên kîmyewî wekî katalîzator li madeyên xav têne zêdekirin, û katalîzator ji bo alîkariya pêvajoya karbonîzasyon an aktîvkirinê têne bikar anîn da ku materyalên karbonê yên poroz bi dest bixin. Bi gelemperî, metal bi gelemperî bandorên katalîtîk hene, lê bandorên katalîtîk diguherin.

Bi rastî, bi gelemperî sînorek eşkere di navbera rêkxistina aktîvkirina kîmyewî û rêkxistina aktîvkirina katalîtîk a materyalên poroz de tune. Ev ji ber ku her du rêbaz di dema karbonîzasyon û aktîvkirinê de reagentan zêde dikin. Rola taybetî ya van reagentan diyar dike ka rêbaz dikeve kategoriya aktîvkirina katalîtîk an na.

Pêkhateya materyalê karbonê yê poroz bi xwe, taybetmendiyên fîzîkî û kîmyewî yên katalîzator, şert û mercên reaksiyona katalîtîk û rêbaza barkirina katalîzator hemî dikarin astên cûda yên bandorê li ser bandora rêziknameyê bikin. Bi karanîna komirê bitumînoz wekî madeya xav, Mn(N03)2 û Cu(N03)2 wekî katalîzator dikarin materyalên poroz ên ku oksîdên metalan dihewînin amade bikin. Mîqdara guncaw a oksîdên metalan dikare porozîte û qebareya poran baştir bike, lê bandorên katalîtîk ên metalên cûda hinekî cûda ne. Cu(N03)2 dikare pêşveçûna poran di navbera 1.5~2.0nm de pêşve bibe. Wekî din, oksîdên metal û xwêyên neorganîk ên ku di xweliya madeya xav de hene jî dê di pêvajoya çalakkirinê de rolek katalîtîk bilîzin. Xie Qiang û yên din [42] bawer kirin ku reaksiyona çalakkirina katalîtîk a hêmanên wekî kalsiyûm û hesin di madeya neorganîk de dikare pêşveçûna poran pêşve bibe. Dema ku naveroka van her du hêmanan pir zêde be, rêjeya porên navîn û mezin di hilberê de bi girîngî zêde dibe.

 

Xelasî

Her çend karbona çalakkirî, wekî materyalê karbona poroz a kesk a herî berbelav tê bikar anîn, di pîşesazî û jiyanê de roleke girîng lîstibe jî, ew hîn jî xwedî potansiyeleke mezin e ji bo baştirkirina di berfirehkirina madeya xav, kêmkirina lêçûn, başkirina kalîteyê, başkirina enerjiyê, dirêjkirina jiyanê û başkirina hêzê de. Dîtina madeyên xav ên karbona çalakkirî yên bi kalîte û erzan, pêşxistina teknolojiya hilberîna karbona çalakkirî ya paqij û bibandor, û çêtirkirin û rêkxistina avahiya porê ya karbona çalakkirî li gorî qadên serîlêdanê yên cûda dê rêyek girîng be ji bo baştirkirina kalîteya hilberên karbona çalakkirî û pêşvebirina pêşkeftina bi kalîte ya pîşesaziya karbona çalakkirî.