सच्छिद्र कार्बनच्या छिद्र संरचनेचे इष्टतमीकरण-Ⅰ

उत्पादनाविषयी माहिती आणि सल्ल्यासाठी आमच्या वेबसाइटवर आपले स्वागत आहे.

आमची वेबसाइट:https://www.vet-china.com/

 

हा शोधनिबंध सध्याच्या सक्रिय कार्बन बाजाराचे विश्लेषण करतो, सक्रिय कार्बनच्या कच्च्या मालाचे सखोल विश्लेषण करतो, सक्रिय कार्बनच्या छिद्र संरचना वैशिष्ट्यीकरण पद्धती, उत्पादन पद्धती, प्रभाव टाकणारे घटक आणि अनुप्रयोगातील प्रगती यांचा परिचय करून देतो, तसेच सक्रिय कार्बन छिद्र संरचना अनुकूलन तंत्रज्ञानाच्या संशोधन परिणामांचा आढावा घेतो, ज्याचा उद्देश हरित आणि कमी-कार्बन तंत्रज्ञानाच्या अनुप्रयोगात सक्रिय कार्बनला अधिक मोठी भूमिका बजावण्यासाठी प्रोत्साहन देणे आहे.

 

सक्रिय कार्बनची निर्मिती

सर्वसाधारणपणे, सक्रिय कार्बनची निर्मिती दोन टप्प्यांमध्ये विभागली जाते: कार्बनीकरण आणि सक्रियकरण.

 

कार्बनीकरण प्रक्रिया

कार्बनीकरण म्हणजे कच्च्या कोळशाला निष्क्रिय वायूच्या संरक्षणाखाली उच्च तापमानावर गरम करून त्यातील बाष्पशील पदार्थांचे विघटन करण्याची आणि मध्यवर्ती कार्बनीकृत उत्पादने मिळवण्याची प्रक्रिया होय. प्रक्रियेचे मापदंड समायोजित करून कार्बनीकरणाद्वारे अपेक्षित ध्येय साध्य करता येते. अभ्यासातून असे दिसून आले आहे की सक्रियकरण तापमान हा कार्बनीकरणाच्या गुणधर्मांवर परिणाम करणारा एक महत्त्वाचा प्रक्रिया मापदंड आहे. जी कियांग आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी मफल फर्नेसमध्ये सक्रिय कार्बनच्या कामगिरीवर कार्बनीकरण तापवण्याच्या दराच्या परिणामाचा अभ्यास केला आणि असे आढळले की कमी दरामुळे कार्बनीकृत सामग्रीचे उत्पादन वाढण्यास आणि उच्च-गुणवत्तेची सामग्री तयार करण्यास मदत होते.

 

सक्रियकरण प्रक्रिया

कार्बनीकरणामुळे कच्च्या मालामध्ये ग्रॅफाइटसारखी सूक्ष्मस्फटिकी रचना तयार होऊ शकते आणि प्राथमिक छिद्र संरचना निर्माण होऊ शकते. तथापि, ही छिद्रे अव्यवस्थित असतात किंवा इतर पदार्थांमुळे अवरुद्ध आणि बंद होतात, ज्यामुळे विशिष्ट पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ कमी होते आणि पुढील सक्रियतेची आवश्यकता भासते. सक्रियकरण ही कार्बनीकृत उत्पादनाच्या छिद्र संरचनेला अधिक समृद्ध करण्याची प्रक्रिया आहे, जी प्रामुख्याने सक्रियक आणि कच्चा माल यांच्यातील रासायनिक अभिक्रियेद्वारे पार पाडली जाते: यामुळे सच्छिद्र सूक्ष्मस्फटिकी संरचनेच्या निर्मितीस चालना मिळू शकते.

पदार्थाची छिद्रे समृद्ध करण्याच्या प्रक्रियेत सक्रियकरण मुख्यत्वे तीन टप्प्यांतून जाते:
(1) मूळ बंद असलेली छिद्रे उघडणे (छिद्रांमधून);
(2) मूळ छिद्रे मोठी करणे (छिद्र विस्तार);
(3) नवीन छिद्रे तयार करणे (छिद्र निर्मिती);

हे तीन परिणाम स्वतंत्रपणे घडत नाहीत, तर एकाच वेळी आणि सहक्रियात्मकरित्या घडतात. सर्वसाधारणपणे, छिद्रांची निर्मिती आणि छिद्रनिर्मितीमुळे छिद्रांची, विशेषतः सूक्ष्म छिद्रांची संख्या वाढण्यास मदत होते, जे उच्च सच्छिद्रता आणि मोठे विशिष्ट पृष्ठभाग क्षेत्र असलेल्या सच्छिद्र पदार्थांच्या निर्मितीसाठी फायदेशीर ठरते. याउलट, छिद्रांचा अत्यधिक विस्तार झाल्यास छिद्रे एकमेकांत विलीन होऊन जोडली जातात, ज्यामुळे सूक्ष्म छिद्रांचे मोठ्या छिद्रांमध्ये रूपांतर होते. म्हणून, विकसित छिद्रे आणि मोठे विशिष्ट पृष्ठभाग क्षेत्र असलेले सक्रिय कार्बन पदार्थ मिळवण्यासाठी, अत्यधिक सक्रियकरण टाळणे आवश्यक आहे. सामान्यतः वापरल्या जाणाऱ्या सक्रिय कार्बन सक्रियकरण पद्धतींमध्ये रासायनिक पद्धत, भौतिक पद्धत आणि भौतिक-रासायनिक पद्धत यांचा समावेश होतो.

 

रासायनिक सक्रियकरण पद्धत

रासायनिक सक्रियकरण पद्धत म्हणजे कच्च्या मालामध्ये रासायनिक अभिकर्मक मिसळून, नंतर एका भट्टीमध्ये N2 आणि Ar सारखे संरक्षक वायू सोडून त्यांना तापवण्याची एक पद्धत आहे, ज्यामुळे त्यांचे एकाच वेळी कार्बनीकरण आणि सक्रियकरण होते. सामान्यतः वापरले जाणारे सक्रियक साधारणपणे NaOH, KOH आणि H3PO4 आहेत. रासायनिक सक्रियकरण पद्धतीचे फायदे म्हणजे कमी सक्रियकरण तापमान आणि जास्त उत्पादनक्षमता, परंतु त्यात मोठ्या प्रमाणात क्षरण, पृष्ठभागावरील अभिकर्मक काढण्यात अडचण आणि गंभीर पर्यावरणीय प्रदूषण यांसारख्या समस्या देखील आहेत.

 

शारीरिक सक्रियकरण पद्धत

भौतिक सक्रियकरण पद्धतीमध्ये कच्च्या मालाचे थेट भट्टीत कार्बनीकरण केले जाते आणि नंतर उच्च तापमानात CO2 आणि H2O सारख्या वायूंसोबत अभिक्रिया घडवून छिद्रे वाढवणे व त्यांचा विस्तार करणे समाविष्ट आहे, परंतु भौतिक सक्रियकरण पद्धतीमध्ये छिद्रांच्या संरचनेवर नियंत्रण ठेवणे कठीण असते. त्यापैकी, सक्रिय कार्बन तयार करण्यासाठी CO2 चा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो कारण तो स्वच्छ, सहज उपलब्ध होणारा आणि कमी खर्चाचा आहे. कार्बनीकृत नारळाच्या कवचाचा कच्चा माल म्हणून वापर करून आणि त्याला CO2 ने सक्रिय करून, विकसित सूक्ष्मछिद्र असलेला सक्रिय कार्बन तयार करण्यात आला, ज्याचे विशिष्ट पृष्ठभाग क्षेत्रफळ आणि एकूण छिद्र घनफळ अनुक्रमे 1653m2·g-1 आणि 0.1045cm3·g-1 आहे. याची कार्यक्षमता डबल-लेयर कपॅसिटरसाठी सक्रिय कार्बनच्या वापराच्या मानकांपर्यंत पोहोचली आहे.

सुपर ॲक्टिव्हेटेड कार्बन तयार करण्यासाठी लोक्वाटच्या बिया CO2 ने सक्रिय केल्या जातात. 1100℃ तापमानावर 30 मिनिटे सक्रिय केल्यानंतर, विशिष्ट पृष्ठभाग क्षेत्रफळ आणि एकूण छिद्रांचे प्रमाण अनुक्रमे 3500m2·g-1 आणि 1.84cm3·g-1 पर्यंत पोहोचले. व्यावसायिक नारळाच्या कवचापासून बनवलेल्या ॲक्टिव्हेटेड कार्बनवर दुय्यम सक्रियकरण करण्यासाठी CO2 चा वापर केला जातो. सक्रियकरणानंतर, तयार उत्पादनाची सूक्ष्म छिद्रे अरुंद झाली, सूक्ष्म छिद्रांचे प्रमाण 0.21 cm3·g-1 वरून 0.27 cm3·g-1 पर्यंत वाढले, विशिष्ट पृष्ठभाग क्षेत्रफळ 627.22 m2·g-1 वरून 822.71 m2·g-1 पर्यंत वाढले आणि फिनॉलची शोषण क्षमता 23.77% ने वाढली.

इतर विद्वानांनी CO2 सक्रियकरण प्रक्रियेच्या मुख्य नियंत्रण घटकांचा अभ्यास केला आहे. मोहम्मद आणि सहकाऱ्यांनी [21] असे आढळले की, जेव्हा रबराच्या भुशाला सक्रिय करण्यासाठी CO2 वापरला जातो, तेव्हा तापमान हा मुख्य प्रभाव टाकणारा घटक असतो. तयार उत्पादनाचे विशिष्ट पृष्ठभाग क्षेत्रफळ, छिद्रांचे प्रमाण आणि सूक्ष्मरंध्रता तापमान वाढल्याने प्रथम वाढली आणि नंतर कमी झाली. चेंग साँग आणि सहकाऱ्यांनी [22] मॅकाडॅमिया नटच्या कवचांच्या CO2 सक्रियकरण प्रक्रियेचे विश्लेषण करण्यासाठी रिस्पॉन्स सरफेस मेथोडॉलॉजीचा वापर केला. निकालांवरून असे दिसून आले की, सक्रिय कार्बनच्या सूक्ष्मरंध्रांच्या विकासावर सक्रियकरण तापमान आणि सक्रियकरण वेळेचा सर्वात मोठा प्रभाव असतो.