Pengoptimuman struktur liang karbon berliang-Ⅰ

Selamat datang ke laman web kami untuk maklumat dan konsultasi produk.

Laman web kami:https://www.vet-china.com/

 

Kertas kerja ini menganalisis pasaran karbon aktif semasa, menjalankan analisis mendalam tentang bahan mentah karbon aktif, memperkenalkan kaedah pencirian struktur liang, kaedah pengeluaran, faktor pengaruh dan kemajuan aplikasi karbon aktif, dan mengkaji semula hasil penyelidikan teknologi pengoptimuman struktur liang karbon aktif, yang bertujuan untuk menggalakkan karbon aktif memainkan peranan yang lebih besar dalam aplikasi teknologi hijau dan rendah karbon.

 

Penyediaan karbon teraktif

Secara amnya, penyediaan karbon teraktif dibahagikan kepada dua peringkat: pengkarbonan dan pengaktifan

 

Proses pengkarbonan

Pengkarbonan merujuk kepada proses pemanasan arang batu mentah pada suhu tinggi di bawah perlindungan gas lengai untuk mengurai jirim meruapnya dan mendapatkan produk pengkarbonan perantaraan. Pengkarbonan boleh mencapai matlamat yang dijangkakan dengan melaraskan parameter proses. Kajian telah menunjukkan bahawa suhu pengaktifan merupakan parameter proses utama yang mempengaruhi sifat pengkarbonan. Jie Qiang et al. mengkaji kesan kadar pemanasan pengkarbonan terhadap prestasi karbon diaktifkan dalam relau muffle dan mendapati bahawa kadar yang lebih rendah membantu meningkatkan hasil bahan berkarbon dan menghasilkan bahan berkualiti tinggi.

 

Proses pengaktifan

Pengkarbonan boleh menjadikan bahan mentah membentuk struktur mikrokristalin yang serupa dengan grafit dan menghasilkan struktur liang primer. Walau bagaimanapun, liang-liang ini tidak teratur atau tersumbat dan ditutup oleh bahan lain, mengakibatkan luas permukaan spesifik yang kecil dan memerlukan pengaktifan selanjutnya. Pengaktifan ialah proses memperkayakan lagi struktur liang produk berkarbon, yang kebanyakannya dilakukan melalui tindak balas kimia antara pengaktif dan bahan mentah: ia boleh menggalakkan pembentukan struktur mikrokristalin berliang.

Pengaktifan terutamanya melalui tiga peringkat dalam proses memperkayakan liang bahan:
(1) Membuka liang pori asal yang tertutup (melalui liang pori);
(2) Membesarkan liang pori asal (pengembangan liang pori);
(3) Membentuk liang pori baharu (pembentukan liang pori);

Ketiga-tiga kesan ini tidak dijalankan secara bersendirian, tetapi berlaku secara serentak dan sinergi. Secara amnya, melalui liang dan pembentukan liang pori adalah kondusif untuk meningkatkan bilangan liang pori, terutamanya mikropori, yang bermanfaat untuk penyediaan bahan berliang dengan keliangan yang tinggi dan luas permukaan spesifik yang besar, manakala pengembangan liang pori yang berlebihan akan menyebabkan liang pori bergabung dan bersambung, menukar mikropori menjadi liang pori yang lebih besar. Oleh itu, untuk mendapatkan bahan karbon aktif dengan liang pori yang maju dan luas permukaan spesifik yang besar, adalah perlu untuk mengelakkan pengaktifan yang berlebihan. Kaedah pengaktifan karbon aktif yang biasa digunakan termasuk kaedah kimia, kaedah fizikal dan kaedah fizikokimia.

 

Kaedah pengaktifan kimia

Kaedah pengaktifan kimia merujuk kepada kaedah menambah reagen kimia kepada bahan mentah, dan kemudian memanaskannya dengan memasukkan gas pelindung seperti N2 dan Ar ke dalam relau pemanasan untuk mengkarbonkan dan mengaktifkannya pada masa yang sama. Pengaktif yang biasa digunakan biasanya NaOH, KOH dan H3P04. Kaedah pengaktifan kimia mempunyai kelebihan suhu pengaktifan yang rendah dan hasil yang tinggi, tetapi ia juga mempunyai masalah seperti kakisan yang besar, kesukaran dalam membuang reagen permukaan dan pencemaran alam sekitar yang serius.

 

Kaedah pengaktifan fizikal

Kaedah pengaktifan fizikal merujuk kepada pengkarbonan bahan mentah secara langsung di dalam relau, dan kemudian bertindak balas dengan gas seperti CO2 dan H20 yang diperkenalkan pada suhu tinggi untuk mencapai tujuan membesarkan liang dan mengembangkan liang, tetapi kaedah pengaktifan fizikal mempunyai kawalan struktur liang yang lemah. Antaranya, CO2 digunakan secara meluas dalam penyediaan karbon diaktifkan kerana ia bersih, mudah diperoleh dan berkos rendah. Gunakan tempurung kelapa yang dikarbonisasi sebagai bahan mentah dan aktifkannya dengan CO2 untuk menyediakan karbon diaktifkan dengan mikropori yang dibangunkan, dengan luas permukaan tertentu dan jumlah isipadu liang masing-masing 1653m2·g-1 dan 0.1045cm3·g-1. Prestasi tersebut mencapai piawaian penggunaan karbon diaktifkan untuk kapasitor dua lapisan.

Aktifkan batu loquat dengan CO2 untuk menyediakan karbon super aktif. Selepas pengaktifan pada suhu 1100℃ selama 30 minit, luas permukaan spesifik dan jumlah isipadu liang masing-masing mencapai sehingga 3500m2·g-1 dan 1.84cm3·g-1. Gunakan CO2 untuk melakukan pengaktifan sekunder pada karbon aktif tempurung kelapa komersial. Selepas pengaktifan, mikropori produk siap disempitkan, isipadu mikropori meningkat daripada 0.21 cm3·g-1 kepada 0.27 cm3·g-1, luas permukaan spesifik meningkat daripada 627.22 m2·g-1 kepada 822.71 m2·g-1, dan kapasiti penjerapan fenol meningkat sebanyak 23.77%.

Cendekiawan lain telah mengkaji faktor kawalan utama proses pengaktifan CO2. Mohammad et al. [21] mendapati bahawa suhu merupakan faktor pengaruh utama apabila CO2 digunakan untuk mengaktifkan habuk papan getah. Luas permukaan spesifik, isipadu liang dan mikroporositi produk siap mula-mula meningkat dan kemudian menurun dengan peningkatan suhu. Cheng Song et al. [22] menggunakan metodologi permukaan tindak balas untuk menganalisis proses pengaktifan CO2 cangkerang kacang macadamia. Keputusan menunjukkan bahawa suhu pengaktifan dan masa pengaktifan mempunyai pengaruh terbesar terhadap perkembangan mikropori karbon diaktifkan.