Välkommen till vår webbplats för produktinformation och konsultation.
Vår webbplats:https://www.vet-china.com/
Fysikalisk och kemisk aktiveringsmetod
Fysikalisk-kemisk aktiveringsmetod avser metoden för att framställa porösa material genom att kombinera de två ovanstående aktiveringsmetoderna. Generellt sett utförs kemisk aktivering först och sedan fysisk aktivering. Först blötläggs cellulosa i 68 % ~ 85 % H3PO4-lösning vid 85 ℃ i 2 timmar, sedan karboniseras den i en muffelugn i 4 timmar och aktiveras sedan med CO2. Den specifika ytan av det erhållna aktiva kolet var så hög som 3700 m2·g-1. Försök att använda sisalfiber som råmaterial och aktivera aktivt kolfiber (ACF) som erhållits genom H3PO4-aktivering en gång, värm den till 830 ℃ under N2-skydd och använd sedan vattenånga som aktivator för sekundär aktivering. Den specifika ytan av ACF som erhölls efter 60 minuters aktivering förbättrades avsevärt.
Karakterisering av porstrukturprestanda hos aktiveradekol
Vanligt förekommande metoder för prestandakarakterisering av aktivt kol och tillämpningsanvisningar visas i tabell 2. Materialets porstrukturegenskaper kan testas från två aspekter: dataanalys och bildanalys.
Forskningsframsteg inom teknik för optimering av porstruktur hos aktivt kol
Även om aktivt kol har rika porer och en enorm specifik yta, har det utmärkta prestanda inom många områden. På grund av dess breda råmaterialselektivitet och komplexa beredningsförhållanden har de färdiga produkterna generellt nackdelarna med kaotisk porstruktur, olika specifik yta, oordnad porstorleksfördelning och begränsade ytkemiska egenskaper. Därför finns det nackdelar som stor dosering och begränsad anpassningsförmåga i appliceringsprocessen, vilket inte kan uppfylla marknadens krav. Därför är det av stor praktisk betydelse att optimera och reglera strukturen och förbättra dess övergripande utnyttjandeprestanda. Vanligt förekommande metoder för att optimera och reglera porstrukturen inkluderar kemisk reglering, polymerblandning och katalytisk aktiveringsreglering.
Kemisk regleringsteknik
Kemisk regleringsteknik avser processen för sekundär aktivering (modifiering) av porösa material som erhålls efter aktivering med kemiska reagens, vilket eroderar de ursprungliga porerna, expanderar mikroporerna eller skapar ytterligare nya mikroporer för att öka materialets specifika yta och porstruktur. Generellt sett doppas den färdiga produkten från en aktivering i 0,5 till 4 gånger kemisk lösning för att reglera porstrukturen och öka den specifika ytan. Alla typer av syra- och alkalilösningar kan användas som reagens för sekundär aktivering.
Teknologi för modifiering av syraytor med oxidation
Modifiering av syraoxidation på ytan är en vanligt förekommande regleringsmetod. Vid lämplig temperatur kan syraoxidanter berika porerna inuti aktivt kol, förbättra dess porstorlek och avlägsna blockerade porer. För närvarande fokuserar inhemsk och utländsk forskning huvudsakligen på modifiering av oorganiska syror. HN03 är ett vanligt förekommande oxidationsmedel, och många forskare använder HN03 för att modifiera aktivt kol. Tong Li et al. [28] fann att HN03 kan öka innehållet av syrehaltiga och kvävehaltiga funktionella grupper på ytan av aktivt kol och förbättra adsorptionseffekten av kvicksilver.
Vid modifiering av aktivt kol med HN03 minskade den specifika ytarean för aktivt kol från 652 m²·g-1 till 241 m²·g-1, den genomsnittliga porstorleken ökade från 1,27 nm till 1,641 nm och adsorptionskapaciteten för bensofenon i simulerad bensin ökade med 33,7 %. Vid modifiering av träaktivt kol med 10 % respektive 70 % volymkoncentration av HN03 ökade den specifika ytarean för aktivt kol modifierat med 10 % HN03 från 925,45 m²·g-1 till 960,52 m²·g-1; efter modifiering med 70 % HN03 minskade den specifika ytarean till 935,89 m²·g-1. Avlägsningshastigheterna för Cu2+ med aktivt kol modifierat med två koncentrationer av HN03 var över 70 % respektive 90 %.
För aktivt kol som används inom adsorptionsområdet beror adsorptionseffekten inte bara på porstrukturen utan även på adsorbentens ytkemiska egenskaper. Porstrukturen bestämmer den specifika ytan och adsorptionskapaciteten hos aktivt kol, medan de ytkemiska egenskaperna påverkar interaktionen mellan aktivt kol och adsorbat. Slutligen fann man att syramodifiering av aktivt kol inte bara kan justera porstrukturen inuti det aktiva kolet och rensa blockerade porer, utan också öka innehållet av sura grupper på materialets yta och förbättra ytans polaritet och hydrofilicitet. Adsorptionskapaciteten hos EDTA med aktivt kol modifierat med HCl ökade med 49,5 % jämfört med före modifieringen, vilket var bättre än HNO3-modifieringen.
Modifierat kommersiellt aktivt kol med HNO3 respektive H2O2! De specifika ytorna efter modifiering var 91,3 % respektive 80,8 % av de före modifieringen. Nya syreinnehållande funktionella grupper såsom karboxyl, karbonyl och fenol tillsattes till ytan. Adsorptionskapaciteten för nitrobensen genom HNO3-modifiering var den bästa, vilken var 3,3 gånger den före modifieringen. Det har visat sig att ökningen av innehållet av syreinnehållande funktionella grupper i aktivt kol efter syramodifiering ledde till en ökning av antalet ytaktiva punkter, vilket hade en direkt effekt på att förbättra adsorptionskapaciteten hos måladsorbatet.
Jämfört med oorganiska syror finns det få rapporter om modifiering av organisk syra av aktivt kol. Jämför effekterna av modifiering av organisk syra på porstrukturegenskaperna hos aktivt kol och adsorptionen av metanol. Efter modifieringen minskade den specifika ytan och den totala porvolymen hos aktivt kol. Ju starkare surhetsgraden är, desto större minskningen. Efter modifiering med oxalsyra, vinsyra och citronsyra minskade den specifika ytan hos aktivt kol från 898,59 m²·g-1 till 788,03 m²·g-1, 685,16 m²·g-1 respektive 622,98 m²·g-1. Mikroporositeten hos aktivt kol ökade dock efter modifieringen. Mikroporositeten hos aktivt kol modifierat med citronsyra ökade från 75,9 % till 81,5 %.
Modifiering av oxalsyra och vinsyra är gynnsamma för adsorptionen av metanol, medan citronsyra har en hämmande effekt. J. Paul Chen et al. [35] fann dock att aktivt kol modifierat med citronsyra kan förbättra adsorptionen av kopparjoner. Lin Tang et al. [36] modifierade kommersiellt aktivt kol med myrsyra, oxalsyra och aminosulfonsyra. Efter modifieringen minskade den specifika ytan och porvolymen. Syreinnehållande funktionella grupper såsom 0-HC-0, C-0 och S=0 bildades på ytan av den färdiga produkten, och ojämna etsade kanaler och vita kristaller uppstod. Jämviktsadsorptionskapaciteten för aceton och isopropanol ökade också avsevärt.
Teknologi för modifiering av alkaliska lösningar
Vissa forskare använde även alkalisk lösning för att utföra sekundär aktivering på aktivt kol. Impregnera hemlagat kolbaserat aktivt kol med Na0H-lösning med olika koncentrationer för att kontrollera porstrukturen. Resultaten visade att en lägre alkalikoncentration bidrog till porökning och -expansion. Den bästa effekten uppnåddes när masskoncentrationen var 20 %. Det aktiva kolet hade den högsta specifika ytan (681 m²·g⁻¹) och porvolymen (0,5916 cm³·g⁻¹). När masskoncentrationen av Na0H överstiger 20 % förstörs porstrukturen hos aktivt kol och porstrukturparametrarna börjar minska. Detta beror på att den höga koncentrationen av Na0H-lösning kommer att korrodera kolskelettet och ett stort antal porer kommer att kollapsa.
Framställning av högpresterande aktivt kol genom polymerblandning. Prekursorerna var furfuralharts och furfurylalkohol, och etylenglykol var det porbildande medlet. Porstrukturen kontrollerades genom att justera innehållet av de tre polymererna, och ett poröst material med en porstorlek mellan 0,008 och 5 μm erhölls. Vissa forskare har bevisat att polyuretan-imidfilm (PUI) kan karboniseras för att erhålla kolfilm, och porstrukturen kan kontrolleras genom att ändra den molekylära strukturen hos polyuretan (PU) prepolymer [41]. När PUI värms upp till 200 °C genereras PU och polyimid (PI). När värmebehandlingstemperaturen stiger till 400 °C producerar PU-pyrolys gas, vilket resulterar i bildandet av en porstruktur på PI-filmen. Efter karbonisering erhålls en kolfilm. Dessutom kan polymerblandningsmetoden också förbättra vissa fysikaliska och mekaniska egenskaper hos materialet i viss mån.
Teknologi för reglering av katalytisk aktivering
Teknologi för katalytisk aktiveringsreglering är i själva verket en kombination av kemisk aktiveringsmetod och högtemperaturgasaktiveringsmetod. Generellt sett tillsätts kemiska ämnen till råmaterialen som katalysatorer, och katalysatorerna används för att underlätta karboniserings- eller aktiveringsprocessen för att erhålla porösa kolmaterial. Generellt sett har metaller katalytiska effekter, men de katalytiska effekterna varierar.
Faktum är att det vanligtvis inte finns någon tydlig gräns mellan kemisk aktiveringsreglering och katalytisk aktiveringsreglering av porösa material. Detta beror på att båda metoderna tillsätter reagenser under karboniserings- och aktiveringsprocessen. Den specifika rollen för dessa reagenser avgör om metoden tillhör kategorin katalytisk aktivering.
Strukturen hos själva det porösa kolmaterialet, katalysatorns fysikaliska och kemiska egenskaper, de katalytiska reaktionsförhållandena och katalysatorns laddningsmetod kan alla ha olika grader av inflytande på regleringseffekten. Genom att använda bituminöst kol som råmaterial kan Mn(N03)2 och Cu(N03)2 som katalysatorer framställa porösa material som innehåller metalloxider. Lämplig mängd metalloxider kan förbättra porositeten och porvolymen, men de katalytiska effekterna av olika metaller är något olika. Cu(N03)2 kan främja utvecklingen av porer i intervallet 1,5~2,0 nm. Dessutom kommer metalloxiderna och oorganiska salter som finns i råmaterialaskan också att spela en katalytisk roll i aktiveringsprocessen. Xie Qiang et al. [42] trodde att den katalytiska aktiveringsreaktionen av element som kalcium och järn i oorganiskt material kan främja utvecklingen av porer. När innehållet av dessa två element är för högt ökar andelen medelstora och stora porer i produkten avsevärt.
Slutsats
Även om aktivt kol, som det mest använda gröna porösa kolmaterialet, har spelat en viktig roll inom industri och liv, har det fortfarande stor potential för förbättringar inom råvaruexpansion, kostnadsminskning, kvalitetsförbättring, energiförbättring, livslängdsförlängning och hållfasthetsförbättring. Att hitta högkvalitativa och billiga råvaror för aktivt kol, utveckla ren och effektiv produktionsteknik för aktivt kol, och optimera och reglera porstrukturen hos aktivt kol enligt olika tillämpningsområden kommer att vara en viktig riktning för att förbättra kvaliteten på produkter med aktivt kol och främja den högkvalitativa utvecklingen av aktivt kolindustrin.
Publiceringstid: 27 augusti 2024