Добро пожаловать на наш сайт, где вы найдете информацию о продукции и получите консультацию.
Наш сайт:https://www.vet-china.com/
В данной статье анализируется текущий рынок активированного угля, проводится углубленный анализ сырья для его производства, рассматриваются методы характеризации пористой структуры, методы производства, факторы, влияющие на его использование, и прогресс в его применении, а также анализируются результаты исследований в области технологий оптимизации пористой структуры активированного угля с целью повышения роли активированного угля в применении экологически чистых и низкоуглеродных технологий.
Получение активированного угля
В общем, процесс получения активированного угля делится на два этапа: карбонизация и активация.
Процесс карбонизации
Карбонизация — это процесс нагрева сырого угля до высокой температуры в атмосфере инертного газа для разложения летучих веществ и получения промежуточных карбонизированных продуктов. Карбонизация позволяет достичь желаемого результата путем регулирования параметров процесса. Исследования показали, что температура активации является ключевым параметром процесса, влияющим на свойства карбонизации. Цзе Цян и др. изучили влияние скорости нагрева при карбонизации на характеристики активированного угля в муфельной печи и обнаружили, что более низкая скорость способствует повышению выхода карбонизированных материалов и получению высококачественных материалов.
Процесс активации
Карбонизация позволяет исходным материалам формировать микрокристаллическую структуру, подобную графиту, и создавать первичную пористую структуру. Однако эти поры оказываются неупорядоченными или заблокированными и закрытыми другими веществами, что приводит к малой удельной поверхности и требует дополнительной активации. Активация — это процесс дальнейшего обогащения пористой структуры карбонизированного продукта, который в основном осуществляется посредством химической реакции между активатором и исходным материалом: она может способствовать формированию пористой микрокристаллической структуры.
В процессе обогащения пор материала активация проходит в основном три этапа:
(1) Открытие первоначально закрытых пор (через поры);
(2) Увеличение исходных пор (расширение пор);
(3) Образование новых пор (создание пор);
Эти три эффекта проявляются не по отдельности, а одновременно и синергетически. В целом, образование сквозных пор и пор способствует увеличению их количества, особенно микропор, что благоприятно для получения пористых материалов с высокой пористостью и большой удельной поверхностью, в то время как чрезмерное расширение пор приводит к их слиянию и соединению, превращая микропоры в более крупные. Поэтому для получения активированного угля с развитой пористостью и большой удельной поверхностью необходимо избегать чрезмерной активации. К распространенным методам активации активированного угля относятся химический, физический и физико-химический методы.
Метод химической активации
Метод химической активации подразумевает добавление химических реагентов к исходным материалам с последующим нагреванием в печи с использованием защитных газов, таких как N2 и Ar, для одновременной карбонизации и активации. В качестве активаторов обычно используются NaOH, KOH и H3PO4. Метод химической активации имеет преимущества низкой температуры активации и высокого выхода, но также имеет такие недостатки, как сильная коррозия, трудности с удалением поверхностных реагентов и серьезное загрязнение окружающей среды.
Метод физической активации
Метод физической активации подразумевает карбонизацию сырья непосредственно в печи с последующей реакцией с газами, такими как CO2 и H2O, подаваемыми при высокой температуре, для увеличения пористости и расширения пор. Однако метод физической активации имеет низкую управляемость пористой структуры. Среди них CO2 широко используется при получении активированного угля, поскольку он является чистым, легкодоступным и недорогим. Используя карбонизированную скорлупу кокосового ореха в качестве сырья и активируя ее CO2, получают активированный уголь с развитыми микропорами, удельной поверхностью и общим объемом пор 1653 м2·г⁻¹ и 0,1045 см3·г⁻¹ соответственно. Характеристики соответствуют стандартам использования активированного угля для двухслойных конденсаторов.
Активация косточек мушмулы с помощью CO2 позволила получить суперактивированный уголь. После активации при 1100℃ в течение 30 минут удельная площадь поверхности и общий объем пор достигли 3500 м²·г⁻¹ и 1,84 см³·г⁻¹ соответственно. Для вторичной активации коммерческого активированного угля из скорлупы кокосового ореха также использовали CO2. После активации микропоры готового продукта сузились, объем микропор увеличился с 0,21 см³·г⁻¹ до 0,27 см³·г⁻¹, удельная площадь поверхности увеличилась с 627,22 м²·г⁻¹ до 822,71 м²·г⁻¹, а адсорбционная способность по отношению к фенолу возросла на 23,77%.
Другие исследователи изучали основные факторы, влияющие на процесс активации CO2. Мохаммад и др. [21] обнаружили, что температура является основным фактором, влияющим на процесс активации резиновых опилок с помощью CO2. Удельная площадь поверхности, объем пор и микропористость готового продукта сначала увеличивались, а затем уменьшались с повышением температуры. Ченг Сонг и др. [22] использовали методологию поверхности отклика для анализа процесса активации скорлупы орехов макадамии с помощью CO2. Результаты показали, что температура и время активации оказывают наибольшее влияние на развитие микропор активированного угля.
Дата публикации: 27 августа 2024 г.