Ottimizzazzjoni tal-istruttura tal-pori tal-karbonju porużi -Ⅱ

Merħba fil-websajt tagħna għal informazzjoni u konsultazzjoni dwar il-prodott.

Il-websajt tagħna:https://www.vet-china.com/

 

Metodu ta' attivazzjoni fiżika u kimika

Il-metodu ta' attivazzjoni fiżika u kimika jirreferi għall-metodu ta' tħejjija ta' materjali porużi billi jiġu kkombinati ż-żewġ metodi ta' attivazzjoni ta' hawn fuq. Ġeneralment, l-attivazzjoni kimika titwettaq l-ewwel, u mbagħad titwettaq l-attivazzjoni fiżika. L-ewwelnett, ixxarrab iċ-ċelluloża f'soluzzjoni ta' 68%~85% H3PO4 f'85℃ għal sagħtejn, imbagħad karbonizzaha f'forn tal-muffle għal 4 sigħat, u mbagħad attivaha bis-CO2. L-erja tal-wiċċ speċifika tal-karbonju attivat miksub kienet għolja daqs 3700m2·g-1. Ipprova uża fibra tas-sisal bħala materja prima, u attiva l-fibra tal-karbonju attivat (ACF) miksuba bl-attivazzjoni tal-H3PO4 darba, saħħanha sa 830℃ taħt protezzjoni N2, u mbagħad uża fwar tal-ilma bħala attivatur għal attivazzjoni sekondarja. L-erja tal-wiċċ speċifika tal-ACF miksuba wara 60 minuta ta' attivazzjoni tjiebet b'mod sinifikanti.

 

Karatterizzazzjoni tal-prestazzjoni tal-istruttura tal-pori ta' attivatkarbonju

 
Il-metodi ta' karatterizzazzjoni tal-prestazzjoni tal-karbonju attivat li jintużaw b'mod komuni u d-direzzjonijiet tal-applikazzjoni huma murija fit-Tabella 2. Il-karatteristiċi tal-istruttura tal-pori tal-materjal jistgħu jiġu ttestjati minn żewġ aspetti: l-analiżi tad-dejta u l-analiżi tal-immaġni.

 

Progress fir-riċerka tat-teknoloġija tal-ottimizzazzjoni tal-istruttura tal-pori tal-karbonju attivat

Għalkemm il-karbonju attivat għandu pori rikki u erja tal-wiċċ speċifika enormi, għandu prestazzjoni eċċellenti f'ħafna oqsma. Madankollu, minħabba s-selettività wiesgħa tal-materja prima tiegħu u l-kundizzjonijiet kumplessi ta' preparazzjoni, il-prodotti lesti ġeneralment ikollhom l-iżvantaġġi ta' struttura kaotika tal-pori, erja tal-wiċċ speċifika differenti, distribuzzjoni diżordinata tad-daqs tal-pori, u proprjetajiet kimiċi tal-wiċċ limitati. Għalhekk, hemm żvantaġġi bħal dożaġġ kbir u adattabilità dejqa fil-proċess ta' applikazzjoni, li ma jistgħux jissodisfaw ir-rekwiżiti tas-suq. Għalhekk, huwa ta' sinifikat prattiku kbir li tiġi ottimizzata u regolata l-istruttura u tittejjeb il-prestazzjoni komprensiva tal-użu tagħha. Metodi komunement użati għall-ottimizzazzjoni u r-regolazzjoni tal-istruttura tal-pori jinkludu regolazzjoni kimika, taħlit ta' polimeri, u regolazzjoni ta' attivazzjoni katalitika.

 

Teknoloġija tar-regolazzjoni kimika

It-teknoloġija tar-regolazzjoni kimika tirreferi għall-proċess ta' attivazzjoni sekondarja (modifika) ta' materjali porużi miksuba wara l-attivazzjoni b'reaġenti kimiċi, li tnaqqar il-pori oriġinali, tespandi l-mikropori, jew toħloq aktar mikropori ġodda biex iżżid l-erja tal-wiċċ speċifika u l-istruttura tal-pori tal-materjal. Ġeneralment, il-prodott lest ta' attivazzjoni waħda ġeneralment jiġi mgħaddas f'0.5 ~ 4 darbiet ta' soluzzjoni kimika biex tirregola l-istruttura tal-pori u żżid l-erja tal-wiċċ speċifika. Kull tip ta' soluzzjonijiet ta' aċidu u alkali jistgħu jintużaw bħala reaġenti għall-attivazzjoni sekondarja.

 

Teknoloġija ta' modifika tal-ossidazzjoni tal-wiċċ tal-aċidu

Il-modifika tal-ossidazzjoni tal-wiċċ bl-aċidu hija metodu ta' regolazzjoni użat komunement. F'temperatura xierqa, l-ossidanti tal-aċidu jistgħu jarrikkixxu l-pori ġewwa l-karbonju attivat, itejbu d-daqs tal-pori tiegħu, u jħammġu l-pori mblukkati. Bħalissa, ir-riċerka domestika u barranija tiffoka prinċipalment fuq il-modifika tal-aċidi inorganiċi. L-HN03 huwa ossidant użat komunement, u ħafna studjużi jużaw l-HN03 biex jimmodifikaw il-karbonju attivat. Tong Li et al. [28] sabu li l-HN03 jista' jżid il-kontenut ta' gruppi funzjonali li fihom l-ossiġnu u n-nitroġenu fuq il-wiċċ tal-karbonju attivat u jtejjeb l-effett ta' adsorbiment tal-merkurju.

Billi ġie modifikat il-karbonju attivat bl-HN03, wara l-modifika, l-erja tal-wiċċ speċifika tal-karbonju attivat naqset minn 652m2·g-1 għal 241m2·g-1, id-daqs medju tal-pori żdied minn 1.27nm għal 1.641nm, u l-kapaċità ta' adsorbiment tal-benzofenon fil-gażolina simulata żdiedet bi 33.7%. Billi ġie modifikat il-karbonju attivat tal-injam b'konċentrazzjoni ta' volum ta' 10% u 70% ta' HN03, rispettivament. Ir-riżultati juru li l-erja tal-wiċċ speċifika tal-karbonju attivat modifikat b'10% HN03 żdiedet minn 925.45m2·g-1 għal 960.52m2·g-1; wara l-modifika b'70% HN03, l-erja tal-wiċċ speċifika naqset għal 935.89m2·g-1. Ir-rati ta' tneħħija ta' Cu2+ permezz tal-karbonju attivat modifikat b'żewġ konċentrazzjonijiet ta' HN03 kienu 'l fuq minn 70% u 90%, rispettivament.

Għall-karbonju attivat użat fil-qasam tal-assorbiment, l-effett tal-assorbiment jiddependi mhux biss fuq l-istruttura tal-pori iżda wkoll fuq il-proprjetajiet kimiċi tal-wiċċ tal-assorbent. L-istruttura tal-pori tiddetermina l-erja speċifika tal-wiċċ u l-kapaċità ta' assorbiment tal-karbonju attivat, filwaqt li l-proprjetajiet kimiċi tal-wiċċ jaffettwaw l-interazzjoni bejn il-karbonju attivat u l-assorbat. Fl-aħħar instab li l-modifika tal-aċidu tal-karbonju attivat tista' mhux biss taġġusta l-istruttura tal-pori ġewwa l-karbonju attivat u tnaddaf il-pori mblukkati, iżda wkoll iżżid il-kontenut ta' gruppi aċidużi fuq il-wiċċ tal-materjal u ttejjeb il-polarità u l-idrofiliċità tal-wiċċ. Il-kapaċità ta' assorbiment tal-EDTA permezz tal-karbonju attivat modifikat bl-HCI żdiedet b'49.5% meta mqabbla ma' dik ta' qabel il-modifika, li kienet aħjar minn dik tal-modifika tal-HNO3.

Karbonju attivat kummerċjali modifikat b'HNO3 u H2O2 rispettivament! L-erjas speċifiċi tal-wiċċ wara l-modifika kienu 91.3% u 80.8% ta' dawk ta' qabel il-modifika, rispettivament. Gruppi funzjonali ġodda li fihom l-ossiġnu bħal karbossil, karbonil u fenol ġew miżjuda mal-wiċċ. Il-kapaċità ta' adsorbiment tan-nitrobenżin permezz tal-modifika tal-HNO3 kienet l-aħjar, li kienet 3.3 darbiet dik ta' qabel il-modifika. Instab li ż-żieda fil-kontenut ta' gruppi funzjonali li fihom l-ossiġnu fil-karbonju attivat wara l-modifika tal-aċidu wasslet għal żieda fin-numru ta' punti attivi tal-wiċċ, li kellhom effett dirett fuq it-titjib tal-kapaċità ta' adsorbiment tal-adsorbat fil-mira.

Meta mqabbel ma' aċidi inorganiċi, hemm ftit rapporti dwar il-modifika tal-aċidu organiku tal-karbonju attivat. Qabbel l-effetti tal-modifika tal-aċidu organiku fuq il-proprjetajiet tal-istruttura tal-pori tal-karbonju attivat u l-assorbiment tal-metanol. Wara l-modifika, l-erja tal-wiċċ speċifika u l-volum totali tal-pori tal-karbonju attivat naqsu. Iktar ma tkun qawwija l-aċidità, iktar ikun kbir it-tnaqqis. Wara l-modifika bl-aċidu ossaliku, l-aċidu tartariku u l-aċidu ċitriku, l-erja tal-wiċċ speċifika tal-karbonju attivat naqset minn 898.59m2·g-1 għal 788.03m2·g-1, 685.16m2·g-1 u 622.98m2·g-1 rispettivament. Madankollu, il-mikroporożità tal-karbonju attivat żdiedet wara l-modifika. Il-mikroporożità tal-karbonju attivat modifikat bl-aċidu ċitriku żdiedet minn 75.9% għal 81.5%.

Il-modifika tal-aċidu ossaliku u l-aċidu tartariku huma ta' benefiċċju għall-assorbiment tal-metanol, filwaqt li l-aċidu ċitriku għandu effett inibitorju. Madankollu, J.Paul Chen et al. [35] sabu li l-karbonju attivat modifikat bl-aċidu ċitriku jista' jtejjeb l-assorbiment tal-joni tar-ram. Lin Tang et al. [36] immodifikaw il-karbonju attivat kummerċjali bl-aċidu formiku, l-aċidu ossaliku u l-aċidu aminosulfoniku. Wara l-modifika, l-erja tal-wiċċ speċifika u l-volum tal-pori tnaqqsu. Gruppi funzjonali li fihom l-ossiġnu bħal 0-HC-0, C-0 u S=0 ġew iffurmati fuq il-wiċċ tal-prodott lest, u dehru kanali mnaqqxa irregolari u kristalli bojod. Il-kapaċità ta' assorbiment fl-ekwilibriju tal-aċetun u l-isopropanol żdiedet ukoll b'mod sinifikanti.

 

Teknoloġija ta' modifika ta' soluzzjoni alkalina

Xi studjużi użaw ukoll soluzzjoni alkalina biex iwettqu attivazzjoni sekondarja fuq il-karbonju attivat. Impregna l-karbonju attivat ibbażat fuq il-faħam magħmul id-dar b'soluzzjoni ta' Na0H ta' konċentrazzjonijiet differenti biex tikkontrolla l-istruttura tal-pori. Ir-riżultati wrew li konċentrazzjoni aktar baxxa ta' alkali kienet ta' benefiċċju għaż-żieda u l-espansjoni tal-pori. L-aħjar effett inkiseb meta l-konċentrazzjoni tal-massa kienet ta' 20%. Il-karbonju attivat kellu l-ogħla erja tal-wiċċ speċifika (681m2·g-1) u volum tal-pori (0.5916cm3·g-1). Meta l-konċentrazzjoni tal-massa ta' Na0H taqbeż l-20%, l-istruttura tal-pori tal-karbonju attivat tinqered u l-parametri tal-istruttura tal-pori jibdew jonqsu. Dan għaliex il-konċentrazzjoni għolja tas-soluzzjoni ta' Na0H se tikkorrodi l-iskeletru tal-karbonju u numru kbir ta' pori se jikkollassaw.

Tħejjija ta' karbonju attivat ta' prestazzjoni għolja permezz tat-taħlit tal-polimeri. Il-prekursuri kienu r-reżina furfurali u l-alkoħol furfuriliku, u l-etilen glikol kien l-aġent li jifforma l-pori. L-istruttura tal-pori ġiet ikkontrollata billi ġie aġġustat il-kontenut tat-tliet polimeri, u nkiseb materjal poruż b'daqs tal-pori bejn 0.008 u 5 μm. Xi studjużi wrew li l-film tal-poliuretan-imide (PUI) jista' jiġi karbonizzat biex jinkiseb film tal-karbonju, u l-istruttura tal-pori tista' tiġi kkontrollata billi tinbidel l-istruttura molekulari tal-prepolimeru tal-poliuretan (PU) [41]. Meta l-PUI jissaħħan sa 200°C, jiġu ġġenerati PU u poliimide (PI). Meta t-temperatura tat-trattament bis-sħana titla' għal 400°C, il-piroliżi tal-PU tipproduċi gass, li jirriżulta fil-formazzjoni ta' struttura tal-pori fuq il-film PI. Wara l-karbonizzazzjoni, jinkiseb film tal-karbonju. Barra minn hekk, il-metodu tat-taħlit tal-polimeri jista' wkoll itejjeb xi proprjetajiet fiżiċi u mekkaniċi tal-materjal sa ċertu punt.

 

Teknoloġija ta' regolazzjoni tal-attivazzjoni katalitika

It-teknoloġija tar-regolazzjoni tal-attivazzjoni katalitika hija fil-fatt taħlita ta' metodu ta' attivazzjoni kimika u metodu ta' attivazzjoni tal-gass f'temperatura għolja. Ġeneralment, sustanzi kimiċi jiżdiedu mal-materja prima bħala katalisti, u l-katalisti jintużaw biex jgħinu fil-proċess ta' karbonizzazzjoni jew attivazzjoni biex jinkisbu materjali tal-karbonju porużi. B'mod ġenerali, il-metalli ġeneralment għandhom effetti katalitiċi, iżda l-effetti katalitiċi jvarjaw.

Fil-fatt, ġeneralment ma jkun hemm l-ebda fruntiera ovvja bejn ir-regolazzjoni tal-attivazzjoni kimika u r-regolazzjoni tal-attivazzjoni katalitika ta' materjali porużi. Dan għaliex iż-żewġ metodi jżidu reaġenti matul il-proċess ta' karbonizzazzjoni u attivazzjoni. Ir-rwol speċifiku ta' dawn ir-reaġenti jiddetermina jekk il-metodu jappartjenix għall-kategorija ta' attivazzjoni katalitika.

L-istruttura tal-materjal poruż tal-karbonju nnifsu, il-proprjetajiet fiżiċi u kimiċi tal-katalist, il-kundizzjonijiet tar-reazzjoni katalitika u l-metodu tat-tagħbija tal-katalist jistgħu kollha jkollhom gradi differenti ta' influwenza fuq l-effett tar-regolazzjoni. Bl-użu tal-faħam bituminuż bħala materja prima, Mn(N03)2 u Cu(N03)2 bħala katalisti jistgħu jippreparaw materjali porużi li fihom ossidi tal-metall. L-ammont xieraq ta' ossidi tal-metall jista' jtejjeb il-porożità u l-volum tal-pori, iżda l-effetti katalitiċi ta' metalli differenti huma kemxejn differenti. Cu(N03)2 jista' jippromwovi l-iżvilupp ta' pori fil-medda ta' 1.5~2.0nm. Barra minn hekk, l-ossidi tal-metall u l-melħ inorganiku li jinsabu fl-irmied tal-materja prima se jkollhom ukoll rwol katalitiku fil-proċess ta' attivazzjoni. Xie Qiang et al. [42] jemmnu li r-reazzjoni ta' attivazzjoni katalitika ta' elementi bħall-kalċju u l-ħadid f'materja inorganika tista' tippromwovi l-iżvilupp ta' pori. Meta l-kontenut ta' dawn iż-żewġ elementi jkun għoli wisq, il-proporzjon ta' pori medji u kbar fil-prodott jiżdied b'mod sinifikanti.

 

Konklużjoni

Għalkemm il-karbonju attivat, bħala l-materjal tal-karbonju poruż aħdar l-aktar użat, kellu rwol importanti fl-industrija u l-ħajja, għad għandu potenzjal kbir għal titjib fl-espansjoni tal-materja prima, it-tnaqqis tal-ispejjeż, it-titjib tal-kwalità, it-titjib tal-enerġija, l-estensjoni tal-ħajja u t-titjib tas-saħħa. Is-sejba ta' materja prima tal-karbonju attivat ta' kwalità għolja u rħisa, l-iżvilupp ta' teknoloġija ta' produzzjoni tal-karbonju attivat nadifa u effiċjenti, u l-ottimizzazzjoni u r-regolazzjoni tal-istruttura tal-pori tal-karbonju attivat skont oqsma ta' applikazzjoni differenti se jkunu direzzjoni importanti għat-titjib tal-kwalità tal-prodotti tal-karbonju attivat u l-promozzjoni tal-iżvilupp ta' kwalità għolja tal-industrija tal-karbonju attivat.