Selamat datang ke laman web kami untuk maklumat dan konsultasi produk.
Laman web kami:https://www.vet-china.com/
Kaedah pengaktifan fizikal dan kimia
Kaedah pengaktifan fizikal dan kimia merujuk kepada kaedah penyediaan bahan berliang dengan menggabungkan dua kaedah pengaktifan di atas. Secara amnya, pengaktifan kimia dilakukan terlebih dahulu, dan kemudian pengaktifan fizikal dilakukan. Pertama, rendam selulosa dalam larutan H3PO4 68% ~ 85% pada suhu 85℃ selama 2 jam, kemudian karbonisasikannya dalam relau muffle selama 4 jam, dan kemudian aktifkannya dengan CO2. Luas permukaan spesifik karbon teraktif yang diperoleh adalah setinggi 3700m2·g-1. Cuba gunakan gentian sisal sebagai bahan mentah, dan aktifkan gentian karbon teraktif (ACF) yang diperoleh melalui pengaktifan H3PO4 sekali, panaskannya hingga 830℃ di bawah perlindungan N2, dan kemudian gunakan wap air sebagai pengaktif untuk pengaktifan sekunder. Luas permukaan spesifik ACF yang diperoleh selepas 60 minit pengaktifan telah bertambah baik dengan ketara.
Pencirian prestasi struktur liang bagi bahan yang diaktifkankarbon
Kaedah pencirian prestasi karbon aktif yang biasa digunakan dan arahan aplikasi ditunjukkan dalam Jadual 2. Ciri-ciri struktur liang bahan boleh diuji dari dua aspek: analisis data dan analisis imej.
Kemajuan penyelidikan teknologi pengoptimuman struktur liang karbon teraktif
Walaupun karbon teraktif mempunyai liang yang kaya dan luas permukaan spesifik yang besar, ia mempunyai prestasi yang sangat baik dalam pelbagai bidang. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh pemilihan bahan mentah yang luas dan keadaan penyediaan yang kompleks, produk siap secara amnya mempunyai kelemahan struktur liang yang huru-hara, luas permukaan spesifik yang berbeza, taburan saiz liang yang tidak teratur, dan sifat kimia permukaan yang terhad. Oleh itu, terdapat kelemahan seperti dos yang besar dan kebolehsuaian yang sempit dalam proses aplikasi, yang tidak dapat memenuhi keperluan pasaran. Oleh itu, adalah sangat penting untuk mengoptimumkan dan mengawal selia struktur dan meningkatkan prestasi penggunaannya yang komprehensif. Kaedah yang biasa digunakan untuk mengoptimumkan dan mengawal selia struktur liang termasuk pengawalaturan kimia, pengadunan polimer, dan pengawalaturan pengaktifan pemangkin.
Teknologi pengawalaturan kimia
Teknologi pengawalaturan kimia merujuk kepada proses pengaktifan sekunder (pengubahsuaian) bahan berliang yang diperoleh selepas pengaktifan dengan reagen kimia, menghakis liang asal, mengembangkan liang mikro, atau mewujudkan liang mikro baharu untuk meningkatkan luas permukaan spesifik dan struktur liang bahan. Secara amnya, produk siap daripada satu pengaktifan biasanya direndam dalam 0.5 ~ 4 kali larutan kimia untuk mengawal struktur liang dan meningkatkan luas permukaan spesifik. Semua jenis larutan asid dan alkali boleh digunakan sebagai reagen untuk pengaktifan sekunder.
Teknologi pengubahsuaian pengoksidaan permukaan asid
Pengubahsuaian pengoksidaan permukaan asid merupakan kaedah pengawalaturan yang biasa digunakan. Pada suhu yang sesuai, pengoksida asid boleh memperkayakan liang di dalam karbon aktif, meningkatkan saiz liangnya, dan mengeruk liang yang tersumbat. Pada masa ini, penyelidikan domestik dan asing tertumpu terutamanya pada pengubahsuaian asid bukan organik. HN03 merupakan pengoksida yang biasa digunakan, dan ramai sarjana menggunakan HN03 untuk mengubah suai karbon aktif. Tong Li et al. [28] mendapati bahawa HN03 boleh meningkatkan kandungan kumpulan berfungsi yang mengandungi oksigen dan nitrogen pada permukaan karbon aktif dan meningkatkan kesan penjerapan merkuri.
Pengubahsuaian karbon teraktif dengan HN03, selepas pengubahsuaian, luas permukaan spesifik karbon teraktif menurun daripada 652m2·g-1 kepada 241m2·g-1, saiz liang purata meningkat daripada 1.27nm kepada 1.641nm, dan kapasiti penjerapan benzofenon dalam petrol simulasi meningkat sebanyak 33.7%. Pengubahsuaian karbon teraktif kayu dengan kepekatan isipadu 10% dan 70% HN03, masing-masing. Keputusan menunjukkan bahawa luas permukaan spesifik karbon teraktif yang diubah suai dengan 10% HN03 meningkat daripada 925.45m2·g-1 kepada 960.52m2·g-1; selepas pengubahsuaian dengan 70% HN03, luas permukaan spesifik menurun kepada 935.89m2·g-1. Kadar penyingkiran Cu2+ oleh karbon teraktif yang diubah suai dengan dua kepekatan HN03 masing-masing adalah melebihi 70% dan 90%.
Bagi karbon teraktif yang digunakan dalam medan penjerapan, kesan penjerapan bukan sahaja bergantung pada struktur liang tetapi juga pada sifat kimia permukaan penjerap. Struktur liang menentukan luas permukaan khusus dan kapasiti penjerapan karbon teraktif, manakala sifat kimia permukaan mempengaruhi interaksi antara karbon teraktif dan penjerap. Akhirnya didapati bahawa pengubahsuaian asid karbon teraktif bukan sahaja boleh melaraskan struktur liang di dalam karbon teraktif dan membersihkan liang yang tersumbat, tetapi juga meningkatkan kandungan kumpulan berasid pada permukaan bahan dan meningkatkan kekutuban dan hidrofilik permukaan. Kapasiti penjerapan EDTA oleh karbon teraktif yang diubah suai oleh HCI meningkat sebanyak 49.5% berbanding sebelum pengubahsuaian, yang lebih baik daripada pengubahsuaian HNO3.
Karbon teraktif komersial yang diubah suai dengan HNO3 dan H2O2 masing-masing! Luas permukaan spesifik selepas pengubahsuaian adalah 91.3% dan 80.8% daripada luas permukaan sebelum pengubahsuaian. Kumpulan berfungsi yang mengandungi oksigen baharu seperti karboksil, karbonil dan fenol telah ditambah ke permukaan. Kapasiti penjerapan nitrobenzena melalui pengubahsuaian HNO3 adalah yang terbaik, iaitu 3.3 kali ganda daripada sebelum pengubahsuaian. Didapati bahawa peningkatan kandungan kumpulan berfungsi yang mengandungi oksigen dalam karbon teraktif selepas pengubahsuaian asid menyebabkan peningkatan bilangan titik aktif permukaan, yang mempunyai kesan langsung terhadap peningkatan kapasiti penjerapan penjerap sasaran.
Berbanding dengan asid tak organik, terdapat sedikit laporan mengenai pengubahsuaian asid organik karbon teraktif. Bandingkan kesan pengubahsuaian asid organik terhadap sifat struktur liang karbon teraktif dan penjerapan metanol. Selepas pengubahsuaian, luas permukaan spesifik dan jumlah isipadu liang karbon teraktif menurun. Semakin kuat keasidan, semakin besar penurunan. Selepas pengubahsuaian dengan asid oksalik, asid tartarik dan asid sitrik, luas permukaan spesifik karbon teraktif menurun daripada 898.59m2·g-1 kepada 788.03m2·g-1, 685.16m2·g-1 dan 622.98m2·g-1 masing-masing. Walau bagaimanapun, mikroporositi karbon teraktif meningkat selepas pengubahsuaian. Mikroporositi karbon teraktif yang diubah suai dengan asid sitrik meningkat daripada 75.9% kepada 81.5%.
Pengubahsuaian asid oksalik dan asid tartarik bermanfaat untuk penjerapan metanol, manakala asid sitrik mempunyai kesan perencatan. Walau bagaimanapun, J.Paul Chen et al. [35] mendapati bahawa karbon teraktif yang diubah suai dengan asid sitrik boleh meningkatkan penjerapan ion kuprum. Lin Tang et al. [36] karbon teraktif komersial yang diubah suai dengan asid formik, asid oksalik dan asid aminosulfonik. Selepas pengubahsuaian, luas permukaan spesifik dan isipadu liang berkurangan. Kumpulan berfungsi yang mengandungi oksigen seperti 0-HC-0, C-0 dan S=0 terbentuk pada permukaan produk siap, dan saluran terukir yang tidak sekata dan kristal putih muncul. Kapasiti penjerapan keseimbangan aseton dan isopropanol juga meningkat dengan ketara.
Teknologi pengubahsuaian larutan alkali
Sesetengah sarjana juga menggunakan larutan alkali untuk melakukan pengaktifan sekunder pada karbon teraktif. Mengimpregasi karbon teraktif berasaskan arang batu buatan sendiri dengan larutan Na0H dengan kepekatan yang berbeza untuk mengawal struktur liang. Keputusan menunjukkan bahawa kepekatan alkali yang lebih rendah kondusif untuk peningkatan dan pengembangan liang. Kesan terbaik dicapai apabila kepekatan jisim adalah 20%. Karbon teraktif mempunyai luas permukaan tentu tertinggi (681m2·g-1) dan isipadu liang (0.5916cm3·g-1). Apabila kepekatan jisim Na0H melebihi 20%, struktur liang karbon teraktif musnah dan parameter struktur liang mula berkurangan. Ini kerana kepekatan larutan Na0H yang tinggi akan menghakis rangka karbon dan sebilangan besar liang akan runtuh.
Menyediakan karbon teraktif berprestasi tinggi melalui pengadunan polimer. Prekursornya ialah resin furfural dan alkohol furfuril, dan etilena glikol ialah agen pembentuk liang. Struktur liang dikawal dengan melaraskan kandungan ketiga-tiga polimer, dan bahan berliang dengan saiz liang antara 0.008 dan 5 μm telah diperoleh. Sesetengah sarjana telah membuktikan bahawa filem poliuretana-imida (PUI) boleh dikarbonkan untuk mendapatkan filem karbon, dan struktur liang boleh dikawal dengan mengubah struktur molekul prapolimer poliuretana (PU) [41]. Apabila PUI dipanaskan hingga 200°C, PU dan poliimida (PI) akan dihasilkan. Apabila suhu rawatan haba meningkat kepada 400°C, pirolisis PU menghasilkan gas, mengakibatkan pembentukan struktur liang pada filem PI. Selepas pengkarbonan, filem karbon diperolehi. Di samping itu, kaedah pengadunan polimer juga boleh meningkatkan beberapa sifat fizikal dan mekanikal bahan sehingga tahap tertentu.
Teknologi pengawalaturan pengaktifan pemangkin
Teknologi pengawalaturan pengaktifan pemangkin sebenarnya merupakan gabungan kaedah pengaktifan kimia dan kaedah pengaktifan gas suhu tinggi. Secara amnya, bahan kimia ditambah kepada bahan mentah sebagai pemangkin, dan pemangkin digunakan untuk membantu proses pengkarbonan atau pengaktifan bagi mendapatkan bahan karbon berliang. Secara amnya, logam secara amnya mempunyai kesan pemangkin, tetapi kesan pemangkinannya berbeza-beza.
Malah, biasanya tiada sempadan yang jelas antara pengawalaturan pengaktifan kimia dan pengawalaturan pengaktifan pemangkin bahan berliang. Ini kerana kedua-dua kaedah menambah reagen semasa proses pengkarbonan dan pengaktifan. Peranan khusus reagen ini menentukan sama ada kaedah tersebut tergolong dalam kategori pengaktifan pemangkin.
Struktur bahan karbon berliang itu sendiri, sifat fizikal dan kimia mangkin, keadaan tindak balas pemangkin dan kaedah pemuatan mangkin semuanya boleh mempunyai tahap pengaruh yang berbeza terhadap kesan pengawalaturan. Menggunakan arang bitumen sebagai bahan mentah, Mn(N03)2 dan Cu(N03)2 sebagai mangkin boleh menyediakan bahan berliang yang mengandungi oksida logam. Jumlah oksida logam yang sesuai boleh meningkatkan keliangan dan isipadu liang, tetapi kesan pemangkinan logam yang berbeza adalah sedikit berbeza. Cu(N03)2 boleh menggalakkan perkembangan liang dalam julat 1.5~2.0nm. Di samping itu, oksida logam dan garam bukan organik yang terkandung dalam abu bahan mentah juga akan memainkan peranan pemangkinan dalam proses pengaktifan. Xie Qiang et al. [42] percaya bahawa tindak balas pengaktifan pemangkinan unsur-unsur seperti kalsium dan besi dalam bahan bukan organik boleh menggalakkan perkembangan liang. Apabila kandungan kedua-dua unsur ini terlalu tinggi, perkadaran liang sederhana dan besar dalam produk meningkat dengan ketara.
Kesimpulan
Walaupun karbon teraktif, sebagai bahan karbon berliang hijau yang paling banyak digunakan, telah memainkan peranan penting dalam industri dan kehidupan, ia masih mempunyai potensi besar untuk penambahbaikan dalam pengembangan bahan mentah, pengurangan kos, peningkatan kualiti, peningkatan tenaga, pemanjangan hayat dan peningkatan kekuatan. Mencari bahan mentah karbon teraktif yang berkualiti tinggi dan murah, membangunkan teknologi pengeluaran karbon teraktif yang bersih dan cekap, serta mengoptimumkan dan mengawal selia struktur liang karbon teraktif mengikut bidang aplikasi yang berbeza akan menjadi hala tuju penting untuk meningkatkan kualiti produk karbon teraktif dan mempromosikan pembangunan industri karbon teraktif yang berkualiti tinggi.
Masa siaran: 27 Ogos 2024