Welkom op onze website voor productinformatie en advies.
Onze website:https://www.vet-china.com/
Fysische en chemische activeringsmethode
Fysische en chemische activeringsmethoden verwijzen naar de methode voor het bereiden van poreuze materialen door de bovenstaande twee activeringsmethoden te combineren. Over het algemeen wordt eerst chemische activering uitgevoerd en vervolgens fysische activering. Eerst wordt cellulose 2 uur geweekt in een 68%~85% H3PO4-oplossing bij 85 °C, vervolgens 4 uur gecarboniseerd in een moffeloven en vervolgens geactiveerd met CO2. Het specifieke oppervlak van de verkregen actieve kool bedroeg maar liefst 3700 m²·g-1. Probeer sisalvezel als grondstof te gebruiken en activeer de actieve koolvezel (ACF) verkregen door H3PO4-activering eenmaal, verhit deze tot 830 °C onder N2-bescherming en gebruik vervolgens waterdamp als activator voor secundaire activering. Het specifieke oppervlak van de ACF verkregen na 60 minuten activering was aanzienlijk verbeterd.
Karakterisering van de poriestructuurprestaties van geactiveerdekoolstof
De meestgebruikte methoden voor het karakteriseren van de prestaties van actieve kool en de toepassingsrichtlijnen worden weergegeven in Tabel 2. De poriënstructuurkarakteristieken van het materiaal kunnen vanuit twee oogpunten worden getest: data-analyse en beeldanalyse.
Onderzoeksvoortgang van de technologie voor de optimalisatie van de poriënstructuur van actieve kool
Hoewel actieve kool rijke poriën en een enorm specifiek oppervlak heeft, presteert het uitstekend in veel toepassingen. Door de brede grondstofselectiviteit en de complexe bereidingsomstandigheden hebben de eindproducten echter over het algemeen de nadelen van een chaotische poriestructuur, een afwijkend specifiek oppervlak, een ongeordende poriegrootteverdeling en beperkte chemische oppervlakte-eigenschappen. Dit brengt nadelen met zich mee, zoals een hoge dosering en een beperkte aanpasbaarheid in het applicatieproces, die niet aan de markteisen voldoen. Daarom is het van groot praktisch belang om de structuur te optimaliseren en te reguleren en de algehele benuttingsprestaties te verbeteren. Veelgebruikte methoden voor het optimaliseren en reguleren van de poriestructuur zijn onder andere chemische regulering, polymeermenging en katalytische activeringsregulatie.
Technologie voor chemische regulering
Chemische regulatietechnologie verwijst naar het proces van secundaire activering (modificatie) van poreuze materialen die ontstaan na activering met chemische reagentia. Hierbij worden de oorspronkelijke poriën geërodeerd, de microporiën vergroot of worden nieuwe microporiën gecreëerd om het specifieke oppervlak en de poriestructuur van het materiaal te vergroten. Over het algemeen wordt het eindproduct van één activering ondergedompeld in een chemische oplossing van 0,5 tot 4 keer de concentratie om de poriestructuur te reguleren en het specifieke oppervlak te vergroten. Allerlei zure en alkalische oplossingen kunnen worden gebruikt als reagentia voor secundaire activering.
Technologie voor modificatie van zure oppervlakteoxidatie
Modificatie van zure oppervlakteoxidatie is een veelgebruikte regulatiemethode. Bij een geschikte temperatuur kunnen zure oxidanten de poriën in actieve kool verrijken, de poriegrootte verbeteren en verstopte poriën baggeren. Momenteel richt binnen- en buitenlands onderzoek zich voornamelijk op de modificatie van anorganische zuren. HN03 is een veelgebruikt oxidatiemiddel en veel wetenschappers gebruiken HN03 om actieve kool te modificeren. Tong Li et al. [28] ontdekten dat HN03 het gehalte aan zuurstofhoudende en stikstofhoudende functionele groepen op het oppervlak van actieve kool kan verhogen en het adsorptie-effect van kwik kan verbeteren.
Modificatie van actieve kool met HN03: na modificatie nam het specifieke oppervlak van actieve kool af van 652 m²·g-1 tot 241 m²·g-1, nam de gemiddelde poriegrootte toe van 1,27 nm tot 1,641 nm en nam de adsorptiecapaciteit van benzofenon in gesimuleerde benzine met 33,7% toe. Modificatie van houtactieve kool met respectievelijk 10% en 70% volumeconcentratie HN03: de resultaten tonen aan dat het specifieke oppervlak van actieve kool, gemodificeerd met 10% HN03, toenam van 925,45 m²·g-1 tot 960,52 m²·g-1; na modificatie met 70% HN03 nam het specifieke oppervlak af tot 935,89 m²·g-1. De verwijderingspercentages van Cu2+ door actieve kool, gemodificeerd met twee concentraties HN03, lagen respectievelijk boven de 70% en 90%.
Bij actieve kool die gebruikt wordt in de adsorptiesector, hangt het adsorptie-effect niet alleen af van de poriestructuur, maar ook van de oppervlaktechemische eigenschappen van het adsorbens. De poriestructuur bepaalt het specifieke oppervlak en de adsorptiecapaciteit van actieve kool, terwijl de oppervlaktechemische eigenschappen de interactie tussen actieve kool en adsorbaat beïnvloeden. Uiteindelijk werd ontdekt dat zuurmodificatie van actieve kool niet alleen de poriestructuur in de actieve kool kan aanpassen en de verstopte poriën kan vrijmaken, maar ook het gehalte aan zure groepen op het oppervlak van het materiaal kan verhogen en de polariteit en hydrofiliteit van het oppervlak kan verbeteren. De adsorptiecapaciteit van EDTA door actieve kool gemodificeerd met HCl nam met 49,5% toe ten opzichte van vóór de modificatie, wat beter was dan die van HNO3-modificatie.
Gemodificeerde commerciële actieve kool met respectievelijk HNO3 en H₂O2! De specifieke oppervlakken na modificatie waren respectievelijk 91,3% en 80,8% van die vóór modificatie. Nieuwe zuurstofhoudende functionele groepen zoals carboxyl, carbonyl en fenol werden aan het oppervlak toegevoegd. De adsorptiecapaciteit van nitrobenzeen door HNO3-modificatie was het hoogst, namelijk 3,3 keer hoger dan vóór modificatie. Er is vastgesteld dat de toename van het gehalte aan zuurstofhoudende functionele groepen in actieve kool na zuurmodificatie leidde tot een toename van het aantal oppervlakteactieve punten, wat een direct effect had op de verbetering van de adsorptiecapaciteit van het doeladsorbaat.
Vergeleken met anorganische zuren zijn er weinig studies over de modificatie van actieve kool met organische zuren. Vergelijk de effecten van modificatie met organische zuren op de poriestructuur van actieve kool en de adsorptie van methanol. Na modificatie namen het specifieke oppervlak en het totale poriënvolume van actieve kool af. Hoe sterker de zuurgraad, hoe groter de afname. Na modificatie met oxaalzuur, wijnsteenzuur en citroenzuur nam het specifieke oppervlak van actieve kool af van 898,59 m²·g-1 tot respectievelijk 788,03 m²·g-1, 685,16 m²·g-1 en 622,98 m²·g-1. De microporositeit van actieve kool nam echter toe na modificatie. De microporositeit van actieve kool gemodificeerd met citroenzuur nam toe van 75,9% tot 81,5%.
Oxaalzuur- en wijnsteenzuurmodificatie zijn gunstig voor de adsorptie van methanol, terwijl citroenzuur een remmende werking heeft. J. Paul Chen et al. [35] ontdekten echter dat actieve kool gemodificeerd met citroenzuur de adsorptie van koperionen kan verbeteren. Lin Tang et al. [36] modificeerden commerciële actieve kool met mierenzuur, oxaalzuur en aminosulfonzuur. Na modificatie werden het specifieke oppervlak en het poriënvolume verminderd. Zuurstofbevattende functionele groepen zoals 0-HC-0, C-0 en S=0 werden gevormd op het oppervlak van het eindproduct, en er verschenen ongelijkmatige geëtste kanalen en witte kristallen. De evenwichtsadsorptiecapaciteit van aceton en isopropanol nam ook aanzienlijk toe.
Technologie voor het modificeren van alkalische oplossingen
Sommige wetenschappers gebruikten ook een alkalische oplossing om secundaire activering op actieve kool uit te voeren. Impregneer zelfgemaakte actieve kool op basis van steenkool met een Na0H-oplossing van verschillende concentraties om de poriënstructuur te controleren. De resultaten toonden aan dat een lagere alkaliconcentratie bevorderlijk was voor poriëngroei en -expansie. Het beste effect werd bereikt bij een massaconcentratie van 20%. De actieve kool had het hoogste specifieke oppervlak (681 m² · g-1) en poriënvolume (0,5916 cm³ · g-1). Wanneer de massaconcentratie van Na0H hoger is dan 20%, wordt de poriënstructuur van de actieve kool vernietigd en beginnen de parameters van de poriënstructuur af te nemen. Dit komt doordat de hoge concentratie Na0H-oplossing het koolstofskelet zal corroderen en een groot aantal poriën zal instorten.
Het bereiden van hoogwaardige actieve kool door middel van polymeermenging. De precursors waren furfuralhars en furfurylalcohol, en ethyleenglycol was het poriënvormende middel. De poriënstructuur werd gecontroleerd door het gehalte van de drie polymeren aan te passen, en er werd een poreus materiaal met een poriegrootte tussen 0,008 en 5 μm verkregen. Sommige wetenschappers hebben aangetoond dat polyurethaanimidefilm (PUI) kan worden gecarboniseerd om een koolstoffilm te verkrijgen, en de poriënstructuur kan worden gecontroleerd door de moleculaire structuur van het polyurethaan (PU) prepolymeer te wijzigen [41]. Wanneer PUI wordt verhit tot 200 °C, worden PU en polyimide (PI) gegenereerd. Wanneer de warmtebehandelingstemperatuur stijgt tot 400 °C, produceert PU-pyrolyse gas, wat resulteert in de vorming van een poriënstructuur op de PI-film. Na carbonisatie wordt een koolstoffilm verkregen. Bovendien kan de polymeermengmethode ook enkele fysische en mechanische eigenschappen van het materiaal tot op zekere hoogte verbeteren.
Technologie voor katalytische activeringsregeling
Katalytische activeringsregeltechnologie is in feite een combinatie van chemische activering en gasactivering bij hoge temperatuur. Over het algemeen worden chemische stoffen als katalysatoren aan de grondstoffen toegevoegd, die vervolgens worden gebruikt om het carbonisatie- of activeringsproces te ondersteunen en zo poreuze koolstofmaterialen te verkrijgen. Metalen hebben over het algemeen een katalytisch effect, maar de katalytische effecten variëren.
In feite is er meestal geen duidelijke grens tussen chemische activeringsregulatie en katalytische activeringsregulatie van poreuze materialen. Dit komt doordat beide methoden reagentia toevoegen tijdens het carbonisatie- en activeringsproces. De specifieke rol van deze reagentia bepaalt of de methode tot de categorie katalytische activering behoort.
De structuur van het poreuze koolstofmateriaal zelf, de fysische en chemische eigenschappen van de katalysator, de katalytische reactieomstandigheden en de katalysatorbeladingsmethode kunnen allemaal verschillende mate van invloed hebben op het regulerende effect. Door bitumineuze kool als grondstof te gebruiken, kunnen Mn(N03)2 en Cu(N03)2 als katalysatoren poreuze materialen bereiden die metaaloxiden bevatten. De juiste hoeveelheid metaaloxiden kan de porositeit en het poriënvolume verbeteren, maar de katalytische effecten van verschillende metalen zijn enigszins verschillend. Cu(N03)2 kan de ontwikkeling van poriën in het bereik van 1,5~2,0 nm bevorderen. Bovendien zullen de metaaloxiden en anorganische zouten in de as van de grondstof ook een katalytische rol spelen in het activeringsproces. Xie Qiang et al. [42] geloofden dat de katalytische activeringsreactie van elementen zoals calcium en ijzer in anorganische materie de ontwikkeling van poriën kan bevorderen. Wanneer het gehalte aan deze twee elementen te hoog is, neemt het aandeel middelgrote en grote poriën in het product aanzienlijk toe.
Conclusie
Hoewel actieve kool, als het meest gebruikte groene poreuze koolstofmateriaal, een belangrijke rol heeft gespeeld in de industrie en het leven, biedt het nog steeds een groot potentieel voor verbetering op het gebied van grondstofuitbreiding, kostenreductie, kwaliteitsverbetering, energieverbetering, levensduurverlenging en sterkteverbetering. Het vinden van hoogwaardige en goedkope grondstoffen voor actieve kool, het ontwikkelen van schone en efficiënte technologie voor de productie van actieve kool en het optimaliseren en reguleren van de poriestructuur van actieve kool voor verschillende toepassingsgebieden, vormen een belangrijke richting voor het verbeteren van de kwaliteit van actieve koolproducten en het bevorderen van de hoogwaardige ontwikkeling van de actieve koolindustrie.
Plaatsingstijd: 27-08-2024