Dobrodošli na naši spletni strani za informacije o izdelkih in posvetovanje.
Naša spletna stran:https://www.vet-china.com/
Metoda fizikalne in kemične aktivacije
Fizikalno-kemijska aktivacijska metoda se nanaša na metodo priprave poroznih materialov s kombinacijo zgornjih dveh aktivacijskih metod. Na splošno se najprej izvede kemična aktivacija, nato pa fizikalna aktivacija. Najprej se celuloza namaka v 68 %–85 % raztopini H3PO4 pri 85 ℃ 2 uri, nato se 4 ure karbonizira v mufljski peči in nato aktivira s CO2. Specifična površina pridobljenega aktivnega oglja je dosegla 3700 m2·g-1. Kot surovino so poskusili uporabiti sisalova vlakna in aktivirali aktivno ogljikovo vlakno (ACF), pridobljeno z aktivacijo s H3PO4, enkrat, ga segreli na 830 ℃ pod zaščito N2 in nato uporabili vodno paro kot aktivator za sekundarno aktivacijo. Specifična površina ACF, pridobljenega po 60 minutah aktivacije, se je znatno izboljšala.
Karakterizacija delovanja pornih struktur aktiviranihogljik
Pogosto uporabljene metode za karakterizacijo delovanja aktivnega oglja in navodila za uporabo so prikazane v tabeli 2. Značilnosti porne strukture materiala je mogoče preizkusiti z dveh vidikov: z analizo podatkov in z analizo slik.
Raziskovalni napredek tehnologije optimizacije strukture por aktivnega oglja
Čeprav ima aktivno oglje bogate pore in veliko specifično površino, se odlično obnese na številnih področjih. Zaradi široke selektivnosti surovin in kompleksnih pogojev priprave pa imajo končni izdelki na splošno slabosti, kot so kaotična struktura por, različne specifične površine, neurejena porazdelitev velikosti por in omejene kemijske lastnosti površine. Posledično obstajajo slabosti, kot so veliko odmerjanje in ozka prilagodljivost v procesu uporabe, ki ne morejo zadostiti zahtevam trga. Zato je optimizacija in regulacija strukture ter izboljšanje njene celovite uporabnosti zelo praktičnega pomena. Pogosto uporabljene metode za optimizacijo in regulacijo strukture por vključujejo kemijsko regulacijo, mešanje polimerov in regulacijo katalitične aktivacije.
Tehnologija kemijske regulacije
Tehnologija kemijske regulacije se nanaša na postopek sekundarne aktivacije (modifikacije) poroznih materialov, pridobljenih po aktivaciji s kemičnimi reagenti, pri čemer se erodirajo prvotne pore, razširijo mikropore ali dodatno ustvarijo nove mikropore za povečanje specifične površine in strukture por materiala. Na splošno se končni izdelek po eni aktivaciji običajno potopi v 0,5–4-kratnik kemične raztopine, da se regulira struktura por in poveča specifična površina. Kot reagenti za sekundarno aktivacijo se lahko uporabijo vse vrste kislinskih in alkalnih raztopin.
Tehnologija modifikacije površinske oksidacije s kislino
Modifikacija površinske oksidacije s kislino je pogosto uporabljena metoda regulacije. Pri ustrezni temperaturi lahko kislinski oksidanti obogatijo pore v aktivnem oglju, izboljšajo njegovo velikost in odmašijo zamašene pore. Trenutno se domače in tuje raziskave osredotočajo predvsem na modifikacijo anorganskih kislin. HN03 je pogosto uporabljen oksidant in mnogi znanstveniki ga uporabljajo za modifikacijo aktivnega oglja. Tong Li in sodelavci [28] so ugotovili, da lahko HN03 poveča vsebnost funkcionalnih skupin, ki vsebujejo kisik in dušik, na površini aktivnega oglja ter izboljša adsorpcijski učinek živega srebra.
Po modifikaciji aktivnega oglja s HN03 se je specifična površina aktivnega oglja zmanjšala s 652 m2·g-1 na 241 m2·g-1, povprečna velikost por se je povečala z 1,27 nm na 1,641 nm, adsorpcijska kapaciteta benzofenona v simuliranem bencinu pa se je povečala za 33,7 %. Modificiranje lesnega aktivnega oglja z 10 % oziroma 70 % prostorninsko koncentracijo HN03 je pokazalo povečanje specifične površine aktivnega oglja, modificiranega z 10 % HN03, z 925,45 m2·g-1 na 960,52 m2·g-1; po modifikaciji s 70 % HN03 se je specifična površina zmanjšala na 935,89 m2·g-1. Stopnja odstranjevanja Cu2+ z aktivnim ogljem, modificiranim z dvema koncentracijama HN03, je bila nad 70 % oziroma 90 %.
Pri aktivnem oglju, ki se uporablja na področju adsorpcije, adsorpcijski učinek ni odvisen le od strukture por, temveč tudi od površinskih kemijskih lastnosti adsorbenta. Struktura por določa specifično površino in adsorpcijsko kapaciteto aktivnega oglja, medtem ko površinske kemijske lastnosti vplivajo na interakcijo med aktivnim ogljem in adsorbatom. Nazadnje je bilo ugotovljeno, da kislinska modifikacija aktivnega oglja ne le prilagodi strukturo por znotraj aktivnega oglja in očisti zamašene pore, temveč tudi poveča vsebnost kislih skupin na površini materiala ter izboljša polarnost in hidrofilnost površine. Adsorpcijska kapaciteta EDTA z aktivnim ogljem, modificiranim s HCl, se je povečala za 49,5 % v primerjavi s kapaciteto pred modifikacijo, kar je bilo bolje kot pri modifikaciji s HNO3.
Modificiran komercialni aktivni ogljik s HNO3 oziroma H2O2! Specifične površine po modifikaciji so bile 91,3 % oziroma 80,8 % površin pred modifikacijo. Na površino so bile dodane nove funkcionalne skupine, ki vsebujejo kisik, kot so karboksil, karbonil in fenol. Adsorpcijska sposobnost nitrobenzena z modifikacijo s HNO3 je bila najboljša, in sicer 3,3-krat večja kot pred modifikacijo. Ugotovljeno je bilo, da je povečanje vsebnosti funkcionalnih skupin, ki vsebujejo kisik, v aktivnem oglju po kislinski modifikaciji povzročilo povečanje števila površinsko aktivnih točk, kar je neposredno vplivalo na izboljšanje adsorpcijske sposobnosti ciljnega adsorbata.
V primerjavi z anorganskimi kislinami je malo poročil o modifikaciji aktivnega oglja z organskimi kislinami. Primerjajte učinke modifikacije z organskimi kislinami na lastnosti strukture por aktivnega oglja in adsorpcijo metanola. Po modifikaciji se je specifična površina in skupni volumen por aktivnega oglja zmanjšala. Močnejša kot je kislost, večje je zmanjšanje. Po modifikaciji z oksalno kislino, vinsko kislino in citronsko kislino se je specifična površina aktivnega oglja zmanjšala z 898,59 m2·g-1 na 788,03 m2·g-1, 685,16 m2·g-1 oziroma 622,98 m2·g-1. Vendar se je mikroporoznost aktivnega oglja po modifikaciji povečala. Mikroporoznost aktivnega oglja, modificiranega s citronsko kislino, se je povečala s 75,9 % na 81,5 %.
Modifikacija z oksalno in vinsko kislino ugodno vpliva na adsorpcijo metanola, medtem ko ima citronska kislina zaviralni učinek. Vendar pa so J.Paul Chen in sodelavci [35] ugotovili, da lahko aktivno oglje, modificirano s citronsko kislino, poveča adsorpcijo bakrovih ionov. Lin Tang in sodelavci [36] so komercialno aktivno oglje modificirali z mravljinčno kislino, oksalno kislino in aminosulfonsko kislino. Po modifikaciji sta se specifična površina in volumen por zmanjšala. Na površini končnega izdelka so nastale funkcionalne skupine, ki vsebujejo kisik, kot so 0-HC-0, C-0 in S=0, pojavili pa so se tudi neenakomerni jedkani kanali in beli kristali. Prav tako se je znatno povečala ravnotežna adsorpcijska sposobnost acetona in izopropanola.
Tehnologija modifikacije alkalne raztopine
Nekateri znanstveniki so za sekundarno aktivacijo aktivnega oglja uporabili tudi alkalno raztopino. Doma narejeno aktivno oglje na osnovi premoga so impregnirali z raztopino Na0H različnih koncentracij za nadzor strukture por. Rezultati so pokazali, da je nižja koncentracija alkalije ugodna za povečanje in širjenje por. Najboljši učinek je bil dosežen pri masni koncentraciji 20 %. Aktivno oglje je imelo največjo specifično površino (681 m2·g-1) in volumen por (0,5916 cm3·g-1). Ko masna koncentracija Na0H preseže 20 %, se struktura por aktivnega oglja uniči in parametri strukture por se začnejo zmanjševati. To je zato, ker visoka koncentracija raztopine Na0H povzroči korozijo ogljikovega oglja in veliko število por se bo zrušilo.
Priprava visokozmogljivega aktivnega oglja z mešanjem polimerov. Predhodnika sta bila furfuralna smola in furfurilni alkohol, etilen glikol pa sredstvo za tvorbo por. Struktura por je bila nadzorovana z uravnavanjem vsebnosti treh polimerov in pridobljen je bil porozni material z velikostjo por med 0,008 in 5 μm. Nekateri znanstveniki so dokazali, da je mogoče poliuretan-imidno folijo (PUI) karbonizirati za pridobitev ogljikove folije, strukturo por pa je mogoče nadzorovati s spreminjanjem molekularne strukture poliuretanskega (PU) predpolimera [41]. Ko se PUI segreje na 200 °C, nastaneta PU in poliimid (PI). Ko temperatura toplotne obdelave naraste na 400 °C, piroliza PU proizvaja plin, kar povzroči nastanek pore na PI foliji. Po karbonizaciji se dobi ogljikova folija. Poleg tega lahko metoda mešanja polimerov do neke mere izboljša tudi nekatere fizikalne in mehanske lastnosti materiala.
Tehnologija regulacije aktivacije katalitične
Tehnologija regulacije katalitične aktivacije je pravzaprav kombinacija metode kemične aktivacije in metode aktivacije s plinom pri visoki temperaturi. Na splošno se surovinam dodajajo kemične snovi kot katalizatorji, katalizatorji pa se uporabljajo za pomoč pri procesu karbonizacije ali aktivacije za pridobitev poroznih ogljikovih materialov. Na splošno imajo kovine katalitične učinke, vendar se ti razlikujejo.
Pravzaprav običajno ni očitne meje med regulacijo kemijske aktivacije in regulacijo katalitične aktivacije poroznih materialov. To je zato, ker obe metodi dodajata reagente med procesom karbonizacije in aktivacije. Specifična vloga teh reagentov določa, ali metoda spada v kategorijo katalitične aktivacije.
Struktura samega poroznega ogljikovega materiala, fizikalne in kemijske lastnosti katalizatorja, pogoji katalitične reakcije in metoda nanašanja katalizatorja imajo lahko različen vpliv na učinek regulacije. Z uporabo bituminoznega premoga kot surovine lahko Mn(N03)2 in Cu(N03)2 kot katalizatorjev pripravimo porozne materiale, ki vsebujejo kovinske okside. Ustrezna količina kovinskih oksidov lahko izboljša poroznost in volumen por, vendar se katalitični učinki različnih kovin nekoliko razlikujejo. Cu(N03)2 lahko spodbuja razvoj por v območju 1,5~2,0 nm. Poleg tega imajo kovinski oksidi in anorganske soli, ki jih vsebuje pepel surovine, tudi katalitično vlogo v procesu aktivacije. Xie Qiang in sodelavci [42] so menili, da lahko katalitična aktivacijska reakcija elementov, kot sta kalcij in železo, v anorganski snovi spodbuja razvoj por. Ko je vsebnost teh dveh elementov previsoka, se delež srednjih in velikih por v izdelku znatno poveča.
Zaključek
Čeprav aktivno oglje kot najpogosteje uporabljen zeleni porozni ogljikov material igra pomembno vlogo v industriji in življenju, ima še vedno velik potencial za izboljšanje pri širitvi surovin, zniževanju stroškov, izboljšanju kakovosti, izboljšanju porabe energije, podaljšanju življenjske dobe in izboljšanju trdnosti. Iskanje visokokakovostnih in poceni surovin iz aktivnega oglja, razvoj čiste in učinkovite tehnologije proizvodnje aktivnega oglja ter optimizacija in regulacija strukture por aktivnega oglja glede na različna področja uporabe bodo pomembna usmeritev za izboljšanje kakovosti izdelkov iz aktivnega oglja in spodbujanje visokokakovostnega razvoja industrije aktivnega oglja.
Čas objave: 27. avg. 2024