Zapraszamy na naszą stronę internetową, gdzie znajdą Państwo informacje o produktach i porady.
Nasza strona internetowa:https://www.vet-china.com/
W artykule tym przeanalizowano obecny rynek węgla aktywnego, przeprowadzono dogłębną analizę surowców węgla aktywnego, przedstawiono metody charakteryzowania struktury porów, metody produkcji, czynniki wpływające i postęp w stosowaniu węgla aktywnego, a także omówiono wyniki badań technologii optymalizacji struktury porów węgla aktywnego. Celem jest promowanie węgla aktywnego, aby odgrywał on większą rolę w stosowaniu zielonych i niskoemisyjnych technologii.
Przygotowanie węgla aktywnego
Ogólnie rzecz biorąc, przygotowanie węgla aktywnego dzieli się na dwa etapy: karbonizację i aktywację
Proces karbonizacji
Karbonizacja to proces nagrzewania surowego węgla w wysokiej temperaturze pod osłoną gazu obojętnego w celu rozkładu jego substancji lotnych i uzyskania pośrednich produktów karbonizacji. Karbonizacja może osiągnąć oczekiwany cel poprzez dostosowanie parametrów procesu. Badania wykazały, że temperatura aktywacji jest kluczowym parametrem procesu wpływającym na właściwości karbonizacji. Jie Qiang i in. badali wpływ szybkości nagrzewania karbonizacji na wydajność węgla aktywnego w piecu muflowym i stwierdzili, że niższa szybkość pomaga zwiększyć wydajność karbonizacji materiałów i uzyskać materiały wysokiej jakości.
Proces aktywacji
Karbonizacja może nadać surowcom strukturę mikrokrystaliczną podobną do grafitu i wytworzyć pierwotną strukturę porów. Pory te są jednak nieuporządkowane lub zablokowane i zamknięte przez inne substancje, co skutkuje małą powierzchnią właściwą i wymaga dalszej aktywacji. Aktywacja to proces dalszego wzbogacania struktury porów karbonizowanego produktu, który odbywa się głównie poprzez reakcję chemiczną między aktywatorem a surowcem: może on sprzyjać tworzeniu porowatej struktury mikrokrystalicznej.
Aktywacja przebiega zasadniczo w trzech etapach procesu wzbogacania porów materiału:
(1) Otwieranie pierwotnie zamkniętych porów (przez pory);
(2) Powiększanie pierwotnych porów (ekspansja porów);
(3) Tworzenie nowych porów (tworzenie porów);
Te trzy efekty nie zachodzą samodzielnie, lecz jednocześnie i synergicznie. Ogólnie rzecz biorąc, pory i tworzenie porów sprzyjają zwiększaniu liczby porów, zwłaszcza mikroporów, co jest korzystne przy wytwarzaniu materiałów porowatych o dużej porowatości i dużej powierzchni właściwej. Nadmierna ekspansja porów powoduje ich łączenie się, przekształcając mikropory w większe pory. Dlatego, aby uzyskać materiały z węgla aktywnego o rozwiniętych porach i dużej powierzchni właściwej, należy unikać nadmiernej aktywacji. Powszechnie stosowane metody aktywacji węgla aktywnego obejmują metodę chemiczną, metodę fizyczną i metodę fizykochemiczną.
Metoda aktywacji chemicznej
Metoda aktywacji chemicznej polega na dodaniu odczynników chemicznych do surowców, a następnie ich podgrzaniu poprzez wprowadzenie gazów ochronnych, takich jak N2 i Ar, w piecu grzewczym w celu ich jednoczesnego zwęglania i aktywacji. Powszechnie stosowanymi aktywatorami są NaOH, KOH i H3PO4. Metoda aktywacji chemicznej charakteryzuje się niską temperaturą aktywacji i wysoką wydajnością, ale wiąże się również z problemami, takimi jak duża korozja, trudności w usuwaniu odczynników powierzchniowych oraz poważne zanieczyszczenie środowiska.
Metoda aktywacji fizycznej
Metoda aktywacji fizycznej polega na karbonizowaniu surowców bezpośrednio w piecu, a następnie poddaniu ich reakcji z gazami, takimi jak CO₂ i H₂O, wprowadzanymi w wysokiej temperaturze, w celu zwiększenia i rozszerzenia porów. Metoda ta charakteryzuje się jednak słabą kontrolą struktury porów. CO₂ jest szeroko stosowany do produkcji węgla aktywnego, ponieważ jest czysty, łatwy do uzyskania i tani. Wykorzystano karbonizowaną skorupę orzecha kokosowego jako surowiec i aktywowano ją CO₂, aby uzyskać węgiel aktywny z rozwiniętymi mikroporami, o powierzchni właściwej i całkowitej objętości porów odpowiednio 1653 m₂·g₂ i 0,1045 cm₂·g₂. Osiągnięto standardową wydajność węgla aktywnego dla kondensatorów dwuwarstwowych.
Aktywacja kamienia pigwowca za pomocą CO₂ w celu przygotowania superaktywnego węgla. Po 30 minutach aktywacji w temperaturze 1100°C powierzchnia właściwa i całkowita objętość porów osiągnęły odpowiednio 3500 m²·g-1 i 1,84 cm³·g-1. Do przeprowadzenia wtórnej aktywacji komercyjnego węgla aktywowanego z łupin orzecha kokosowego wykorzystano CO₂. Po aktywacji mikropory gotowego produktu uległy zwężeniu, objętość mikroporów wzrosła z 0,21 cm³·g-1 do 0,27 cm³·g-1, powierzchnia właściwa wzrosła z 627,22 m²·g-1 do 822,71 m²·g-1, a zdolność adsorpcji fenolu wzrosła o 23,77%.
Inni naukowcy badali główne czynniki sterujące procesem aktywacji CO2. Mohammad i in. [21] stwierdzili, że temperatura jest głównym czynnikiem wpływającym na aktywację trocin gumowych za pomocą CO2. Powierzchnia właściwa, objętość porów i mikroporowatość gotowego produktu najpierw wzrastały, a następnie malały wraz ze wzrostem temperatury. Cheng Song i in. [22] zastosowali metodę powierzchni odpowiedzi do analizy procesu aktywacji CO2 skorup orzechów makadamia. Wyniki pokazały, że temperatura i czas aktywacji mają największy wpływ na rozwój mikroporów węgla aktywnego.
Czas publikacji: 27.08.2024