छिद्रयुक्त कार्बन छिद्र संरचनाको अनुकूलन -Ⅱ

उत्पादन जानकारी र परामर्शको लागि हाम्रो वेबसाइटमा स्वागत छ।

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

 

भौतिक र रासायनिक सक्रियण विधि

भौतिक र रासायनिक सक्रियता विधिले माथिका दुई सक्रियता विधिहरू संयोजन गरेर छिद्रपूर्ण सामग्रीहरू तयार गर्ने विधिलाई जनाउँछ। सामान्यतया, पहिले रासायनिक सक्रियता गरिन्छ, र त्यसपछि भौतिक सक्रियता गरिन्छ। पहिले सेल्युलोजलाई ८५ ℃ मा २ घण्टाको लागि ६८% ~ ८५% H3PO4 घोलमा भिजाउनुहोस्, त्यसपछि यसलाई मफल भट्टीमा ४ घण्टाको लागि कार्बनाइज गर्नुहोस्, र त्यसपछि यसलाई CO2 ले सक्रिय गर्नुहोस्। प्राप्त सक्रिय कार्बनको विशिष्ट सतह क्षेत्रफल ३७००m2·g-१ जति उच्च थियो। कच्चा मालको रूपमा सिसल फाइबर प्रयोग गर्ने प्रयास गर्नुहोस्, र H3PO4 सक्रियताद्वारा प्राप्त सक्रिय कार्बन फाइबर (ACF) लाई एक पटक सक्रिय गर्नुहोस्, N2 सुरक्षा अन्तर्गत ८३० ℃ मा तताउनुहोस्, र त्यसपछि माध्यमिक सक्रियताको लागि सक्रियकर्ताको रूपमा पानीको वाष्प प्रयोग गर्नुहोस्। सक्रियताको ६० मिनेट पछि प्राप्त ACF को विशिष्ट सतह क्षेत्रफलमा उल्लेखनीय सुधार भयो।

 

सक्रिय को छिद्र संरचना प्रदर्शन को विशेषताकार्बन

 
सामान्यतया प्रयोग हुने सक्रिय कार्बन कार्यसम्पादन विशेषता विधिहरू र प्रयोग निर्देशनहरू तालिका २ मा देखाइएको छ। सामग्रीको छिद्र संरचना विशेषताहरू दुई पक्षहरूबाट परीक्षण गर्न सकिन्छ: डेटा विश्लेषण र छवि विश्लेषण।

 

सक्रिय कार्बनको छिद्र संरचना अनुकूलन प्रविधिको अनुसन्धान प्रगति

सक्रिय कार्बनमा धनी छिद्रहरू र विशाल विशिष्ट सतह क्षेत्र भए तापनि, धेरै क्षेत्रहरूमा यसको उत्कृष्ट प्रदर्शन छ। यद्यपि, यसको व्यापक कच्चा पदार्थ चयनशीलता र जटिल तयारी अवस्थाहरूको कारण, तयार उत्पादनहरूमा सामान्यतया अराजक छिद्र संरचना, फरक विशिष्ट सतह क्षेत्र, अव्यवस्थित छिद्र आकार वितरण, र सीमित सतह रासायनिक गुणहरूको बेफाइदाहरू हुन्छन्। त्यसकारण, बजार आवश्यकताहरू पूरा गर्न नसक्ने अनुप्रयोग प्रक्रियामा ठूलो मात्रा र साँघुरो अनुकूलन क्षमता जस्ता बेफाइदाहरू छन्। त्यसकारण, संरचनालाई अनुकूलन र नियमन गर्नु र यसको व्यापक उपयोग कार्यसम्पादन सुधार गर्नु धेरै व्यावहारिक महत्त्वको छ। छिद्र संरचनालाई अनुकूलन र नियमन गर्न सामान्यतया प्रयोग हुने विधिहरूमा रासायनिक नियमन, पोलिमर मिश्रण, र उत्प्रेरक सक्रियता नियमन समावेश छन्।

 

रासायनिक नियमन प्रविधि

रासायनिक नियमन प्रविधिले रासायनिक अभिकर्मकहरूसँग सक्रियता पछि प्राप्त हुने छिद्रयुक्त पदार्थहरूको माध्यमिक सक्रियता (परिमार्जन) को प्रक्रियालाई जनाउँछ, मूल छिद्रहरू मेटाउने, माइक्रोपोरहरू विस्तार गर्ने, वा सामग्रीको विशिष्ट सतह क्षेत्र र छिद्र संरचना बढाउन नयाँ सूक्ष्म छिद्रहरू सिर्जना गर्ने। सामान्यतया, एक सक्रियताको समाप्त उत्पादनलाई सामान्यतया छिद्र संरचनालाई नियमित गर्न र विशिष्ट सतह क्षेत्र बढाउन रासायनिक घोलको ०.५ ~ ४ गुणा डुबाइन्छ। माध्यमिक सक्रियताको लागि सबै प्रकारका एसिड र क्षार समाधानहरू अभिकर्मकको रूपमा प्रयोग गर्न सकिन्छ।

 

एसिड सतह अक्सिडेशन परिमार्जन प्रविधि

एसिड सतह अक्सिडेशन परिमार्जन एक सामान्य रूपमा प्रयोग हुने नियमन विधि हो। उपयुक्त तापक्रममा, एसिड अक्सिडेन्टहरूले सक्रिय कार्बन भित्रका छिद्रहरूलाई समृद्ध बनाउन, यसको छिद्र आकार सुधार गर्न र अवरुद्ध छिद्रहरू ड्रेज गर्न सक्छन्। हाल, स्वदेशी र विदेशी अनुसन्धान मुख्यतया अजैविक एसिडहरूको परिमार्जनमा केन्द्रित छ। HN03 एक सामान्य रूपमा प्रयोग हुने अक्सिडेन्ट हो, र धेरै विद्वानहरूले सक्रिय कार्बन परिमार्जन गर्न HN03 प्रयोग गर्छन्। टोङ ली एट अल। [28] ले पत्ता लगाए कि HN03 ले सक्रिय कार्बनको सतहमा अक्सिजन-युक्त र नाइट्रोजन-युक्त कार्यात्मक समूहहरूको सामग्री बढाउन सक्छ र पाराको सोखना प्रभावलाई सुधार गर्न सक्छ।

HN03 सँग सक्रिय कार्बन परिमार्जन गर्दा, परिमार्जन पछि, सक्रिय कार्बनको विशिष्ट सतह क्षेत्रफल 652m2·g-1 बाट 241m2·g-1 मा घट्यो, औसत छिद्र आकार 1.27nm बाट 1.641nm मा बढ्यो, र सिमुलेटेड पेट्रोलमा बेन्जोफेनोनको सोखन क्षमता 33.7% ले बढ्यो। HN03 को क्रमशः 10% र 70% भोल्युम सांद्रताको साथ काठ सक्रिय कार्बन परिमार्जन गर्दा। परिणामहरूले देखाउँछन् कि 10% HN03 सँग परिमार्जित सक्रिय कार्बनको विशिष्ट सतह क्षेत्रफल 925.45m2·g-1 बाट 960.52m2·g-1 मा बढ्यो; 70% HN03 सँग परिमार्जन पछि, विशिष्ट सतह क्षेत्रफल 935.89m2·g-1 मा घट्यो। HN03 को दुई सांद्रता संग परिमार्जित सक्रिय कार्बन द्वारा Cu2+ को हटाउने दर क्रमशः 70% र 90% भन्दा माथि थियो।

सोखना क्षेत्रमा प्रयोग हुने सक्रिय कार्बनको लागि, सोखना प्रभाव केवल छिद्र संरचनामा मात्र नभई सोखनाको सतह रासायनिक गुणहरूमा पनि निर्भर गर्दछ। छिद्र संरचनाले सक्रिय कार्बनको विशिष्ट सतह क्षेत्र र सोखना क्षमता निर्धारण गर्दछ, जबकि सतह रासायनिक गुणहरूले सक्रिय कार्बन र सोखना बीचको अन्तरक्रियालाई असर गर्छ। अन्तमा यो पत्ता लाग्यो कि सक्रिय कार्बनको एसिड परिमार्जनले सक्रिय कार्बन भित्रको छिद्र संरचनालाई मात्र समायोजन गर्न र अवरुद्ध छिद्रहरू खाली गर्न सक्दैन, तर सामग्रीको सतहमा एसिडिक समूहहरूको सामग्री पनि बढाउन र सतहको ध्रुवता र हाइड्रोफिलिसिटी बढाउन सक्छ। HCI द्वारा परिमार्जित सक्रिय कार्बन द्वारा EDTA को सोखना क्षमता परिमार्जन अघिको तुलनामा ४९.५% ले बढ्यो, जुन HNO3 परिमार्जन भन्दा राम्रो थियो।

क्रमशः HNO3 र H2O2 सहितको परिमार्जित व्यावसायिक सक्रिय कार्बन! परिमार्जन पछिको विशिष्ट सतह क्षेत्रहरू परिमार्जन अघिको भन्दा क्रमशः 91.3% र 80.8% थिए। सतहमा कार्बोक्सिल, कार्बोनिल र फिनोल जस्ता नयाँ अक्सिजन-युक्त कार्यात्मक समूहहरू थपिएका थिए। HNO3 परिमार्जनद्वारा नाइट्रोबेन्जिनको सोखना क्षमता सबैभन्दा राम्रो थियो, जुन परिमार्जन अघिको भन्दा 3.3 गुणा थियो। एसिड परिमार्जन पछि सक्रिय कार्बनमा अक्सिजन-युक्त कार्यात्मक समूहहरूको सामग्रीमा वृद्धिले सतह सक्रिय बिन्दुहरूको संख्यामा वृद्धि भएको पाइएको छ, जसले लक्षित सोखनाको सोखना क्षमता सुधार गर्न प्रत्यक्ष प्रभाव पारेको थियो।

अजैविक एसिडको तुलनामा, सक्रिय कार्बनको जैविक एसिड परिमार्जनको बारेमा थोरै रिपोर्टहरू छन्। सक्रिय कार्बनको छिद्र संरचना गुणहरू र मिथेनोलको सोखनमा जैविक एसिड परिमार्जनको प्रभावहरूको तुलना गर्नुहोस्। परिमार्जन पछि, सक्रिय कार्बनको विशिष्ट सतह क्षेत्र र कुल छिद्रको मात्रा घट्यो। अम्लता जति बलियो हुन्छ, त्यति नै ठूलो कमी हुन्छ। अक्सालिक एसिड, टार्टरिक एसिड र साइट्रिक एसिडसँग परिमार्जन पछि, सक्रिय कार्बनको विशिष्ट सतह क्षेत्रफल क्रमशः ८९८.५९m२·g-१ बाट ७८८.०३m२·g-१, ६८५.१६m२·g-१ र ६२२.९८m२·g-१ मा घट्यो। यद्यपि, परिमार्जन पछि सक्रिय कार्बनको माइक्रोपोरोसिटी बढ्यो। साइट्रिक एसिडसँग परिमार्जित सक्रिय कार्बनको माइक्रोपोरोसिटी ७५.९% बाट ८१.५% मा बढ्यो।

अक्सालिक एसिड र टार्टारिक एसिड परिमार्जन मिथेनोलको सोखनको लागि लाभदायक हुन्छन्, जबकि साइट्रिक एसिडको अवरोधक प्रभाव हुन्छ। यद्यपि, जे.पल चेन एट अल. [35] ले पत्ता लगाए कि साइट्रिक एसिडले परिमार्जित सक्रिय कार्बनले तामा आयनहरूको सोखन बढाउन सक्छ। लिन टाङ एट अल. [36] ले फर्मिक एसिड, अक्सालिक एसिड र एमिनोसल्फोनिक एसिडको साथ व्यावसायिक सक्रिय कार्बन परिमार्जित गरे। परिमार्जन पछि, विशिष्ट सतह क्षेत्र र छिद्रको मात्रा घटाइयो। समाप्त उत्पादनको सतहमा 0-HC-0, C-0 र S=0 जस्ता अक्सिजन युक्त कार्यात्मक समूहहरू बनाइए, र असमान नक्काशी च्यानलहरू र सेतो क्रिस्टलहरू देखा परे। एसीटोन र आइसोप्रोपानोलको सन्तुलन सोखन क्षमता पनि उल्लेखनीय रूपमा बढ्यो।

 

क्षारीय घोल परिमार्जन प्रविधि

केही विद्वानहरूले सक्रिय कार्बनमा माध्यमिक सक्रियता गर्न क्षारीय घोल पनि प्रयोग गरे। छिद्र संरचना नियन्त्रण गर्न विभिन्न सांद्रताको Na0H घोलसँग घरमै बनाइएको कोइला-आधारित सक्रिय कार्बनलाई गर्भाधान गर्नुहोस्। नतिजाहरूले देखाए कि कम क्षारीय सांद्रता छिद्र वृद्धि र विस्तारको लागि अनुकूल थियो। द्रव्यमान सांद्रता २०% हुँदा सबैभन्दा राम्रो प्रभाव प्राप्त भयो। सक्रिय कार्बनमा उच्चतम विशिष्ट सतह क्षेत्र (६८१m२·g-१) र छिद्रको मात्रा (०.५९१६cm३·g-१) थियो। जब Na0H को द्रव्यमान सांद्रता २०% भन्दा बढी हुन्छ, सक्रिय कार्बनको छिद्र संरचना नष्ट हुन्छ र छिद्र संरचना प्यारामिटरहरू घट्न थाल्छन्। यो किनभने Na0H घोलको उच्च सांद्रताले कार्बन कंकाललाई क्षय गर्नेछ र ठूलो संख्यामा छिद्रहरू भत्कनेछन्।

पोलिमर मिश्रण गरेर उच्च-प्रदर्शन सक्रिय कार्बन तयार गर्दै। पूर्ववर्तीहरू फर्फुरल रेजिन र फर्फुरिल अल्कोहल थिए, र इथिलीन ग्लाइकोल पोर-फर्मिङ एजेन्ट थियो। तीन पोलिमरहरूको सामग्री समायोजन गरेर पोर संरचना नियन्त्रण गरिएको थियो, र ०.००८ र ५ μm बीचको पोर आकार भएको पोरस सामग्री प्राप्त गरिएको थियो। केही विद्वानहरूले प्रमाणित गरेका छन् कि पोलियुरेथेन-इमाइड फिल्म (PUI) लाई कार्बन फिल्म प्राप्त गर्न कार्बनाइज गर्न सकिन्छ, र पोर संरचनालाई पोलियुरेथेन (PU) प्रीपोलिमरको आणविक संरचना परिवर्तन गरेर नियन्त्रण गर्न सकिन्छ [41]। जब PUI लाई २००°C मा तताइन्छ, PU र पोलिइमाइड (PI) उत्पन्न हुनेछ। जब ताप उपचारको तापक्रम ४००°C मा बढ्छ, PU पाइरोलिसिसले ग्यास उत्पादन गर्छ, जसको परिणामस्वरूप PI फिल्ममा पोर संरचना बन्छ। कार्बोनाइजेशन पछि, कार्बन फिल्म प्राप्त हुन्छ। थप रूपमा, पोलिमर मिश्रण विधिले सामग्रीको केही भौतिक र यान्त्रिक गुणहरूलाई पनि केही हदसम्म सुधार गर्न सक्छ।

 

उत्प्रेरक सक्रियता नियमन प्रविधि

उत्प्रेरक सक्रियता नियमन प्रविधि वास्तवमा रासायनिक सक्रियता विधि र उच्च-तापमान ग्यास सक्रियता विधिको संयोजन हो। सामान्यतया, रासायनिक पदार्थहरू उत्प्रेरकको रूपमा कच्चा पदार्थहरूमा थपिन्छन्, र उत्प्रेरकहरू छिद्रपूर्ण कार्बन सामग्रीहरू प्राप्त गर्न कार्बनाइजेशन वा सक्रियता प्रक्रियालाई सहयोग गर्न प्रयोग गरिन्छ। सामान्यतया भन्नुपर्दा, धातुहरूमा सामान्यतया उत्प्रेरक प्रभावहरू हुन्छन्, तर उत्प्रेरक प्रभावहरू फरक हुन्छन्।

वास्तवमा, रासायनिक सक्रियता नियमन र छिद्रपूर्ण सामग्रीहरूको उत्प्रेरक सक्रियता नियमन बीच सामान्यतया कुनै स्पष्ट सीमा हुँदैन। यो किनभने दुवै विधिहरूले कार्बनाइजेशन र सक्रियता प्रक्रियाको क्रममा अभिकर्मकहरू थप्छन्। यी अभिकर्मकहरूको विशिष्ट भूमिकाले विधि उत्प्रेरक सक्रियताको श्रेणीमा पर्छ कि पर्दैन भनेर निर्धारण गर्दछ।

छिद्रयुक्त कार्बन पदार्थको संरचना, उत्प्रेरकको भौतिक र रासायनिक गुणहरू, उत्प्रेरक प्रतिक्रिया अवस्थाहरू र उत्प्रेरक लोडिङ विधि सबैले नियमन प्रभावमा फरक-फरक डिग्री प्रभाव पार्न सक्छन्। कच्चा पदार्थको रूपमा बिटुमिनस कोइला प्रयोग गर्दा, Mn(N03)2 र Cu(N03)2 उत्प्रेरकको रूपमा धातु अक्साइडहरू भएको छिद्रयुक्त पदार्थहरू तयार गर्न सकिन्छ। धातु अक्साइडहरूको उपयुक्त मात्राले छिद्र र छिद्रको मात्रा सुधार गर्न सक्छ, तर विभिन्न धातुहरूको उत्प्रेरक प्रभावहरू थोरै फरक हुन्छन्। Cu(N03)2 ले १.५~२.०nm को दायरामा छिद्रहरूको विकासलाई बढावा दिन सक्छ। थप रूपमा, कच्चा पदार्थको खरानीमा रहेको धातु अक्साइड र अजैविक लवणहरूले पनि सक्रियता प्रक्रियामा उत्प्रेरक भूमिका खेल्नेछन्। Xie Qiang et al. [42] विश्वास गर्थे कि अजैविक पदार्थमा क्याल्सियम र फलाम जस्ता तत्वहरूको उत्प्रेरक सक्रियता प्रतिक्रियाले छिद्रहरूको विकासलाई बढावा दिन सक्छ। जब यी दुई तत्वहरूको सामग्री धेरै उच्च हुन्छ, उत्पादनमा मध्यम र ठूला छिद्रहरूको अनुपात उल्लेखनीय रूपमा बढ्छ।

 

निष्कर्ष

यद्यपि सक्रिय कार्बन, सबैभन्दा व्यापक रूपमा प्रयोग हुने हरियो छिद्रयुक्त कार्बन सामग्रीको रूपमा, उद्योग र जीवनमा महत्त्वपूर्ण भूमिका खेलेको छ, यसमा अझै पनि कच्चा पदार्थ विस्तार, लागत घटाउने, गुणस्तर सुधार, ऊर्जा सुधार, जीवन विस्तार र शक्ति सुधारमा सुधारको ठूलो सम्भावना छ। उच्च-गुणस्तर र सस्तो सक्रिय कार्बन कच्चा पदार्थहरू फेला पार्ने, सफा र कुशल सक्रिय कार्बन उत्पादन प्रविधि विकास गर्ने, र विभिन्न अनुप्रयोग क्षेत्रहरू अनुसार सक्रिय कार्बनको छिद्र संरचनालाई अनुकूलन र नियमन गर्ने सक्रिय कार्बन उत्पादनहरूको गुणस्तर सुधार गर्न र सक्रिय कार्बन उद्योगको उच्च-गुणस्तरको विकासलाई प्रवर्द्धन गर्न महत्त्वपूर्ण दिशा हुनेछ।