Беҳсозии сохтори сӯрохиҳои карбонии сӯрохдор -Ⅱ

Барои гирифтани маълумот дар бораи маҳсулот ва машварат ба вебсайти мо хуш омадед.

Вебсайти мо:https://www.vet-china.com/

 

Усули фаъолсозии физикӣ ва химиявӣ

Усули фаъолсозии физикӣ ва химиявӣ ба усули тайёр кардани маводҳои сӯрохдор бо роҳи якҷоя кардани ду усули фаъолсозии дар боло зикршуда ишора мекунад. Умуман, аввал фаъолсозии химиявӣ ва сипас фаъолсозии физикӣ анҷом дода мешавад. Аввал селлюлозаро дар маҳлули 68% ~ 85% H3PO4 дар ҳарорати 85℃ барои 2 соат тар кунед, сипас онро дар кӯраи муфел барои 4 соат карбон кунед ва сипас онро бо CO2 фаъол созед. Масоҳати мушаххаси сатҳи карбони фаъолшуда то 3700 м2·г-1 буд. Кӯшиш кунед, ки нахи сисалро ҳамчун ашёи хом истифода баред ва нахи карбони фаъолшударо (ACF), ки бо фаъолсозии H3PO4 ба даст оварда шудааст, як маротиба фаъол созед, онро дар зери муҳофизати N2 то 830℃ гарм кунед ва сипас буғи обро ҳамчун фаъолкунанда барои фаъолсозии дуюмдараҷа истифода баред. Масоҳати мушаххаси сатҳи ACF, ки пас аз 60 дақиқаи фаъолсозӣ ба даст оварда шудааст, ба таври назаррас беҳтар шуд.

 

Тавсифи фаъолияти сохтори сӯрохиҳои фаъолшудакарбон

 
Усулҳои тавсифи самаранокии карбони фаъолшуда ва дастурҳои истифода дар Ҷадвали 2 нишон дода шудаанд. Хусусиятҳои сохтори сӯрохиҳои маводро аз ду ҷиҳат санҷидан мумкин аст: таҳлили маълумот ва таҳлили тасвир.

 

Пешрафти таҳқиқот дар технологияи беҳсозии сохтори сӯрохиҳои карбони фаъолшуда

Гарчанде ки карбони фаъолшуда сӯрохиҳои бой ва масоҳати хоси бузург дорад, он дар бисёр соҳаҳо самаранокии аъло дорад. Аммо, бо сабаби интихоби васеи ашёи хом ва шароити мураккаби тайёркунӣ, маҳсулоти тайёр одатан камбудиҳои сохтори бетартиби сӯрохиҳо, масоҳати гуногуни мушаххас, тақсимоти номунтазами андозаи сӯрохиҳо ва хосиятҳои маҳдуди кимиёвии сатҳро доранд. Аз ин рӯ, дар раванди истифода камбудиҳо ба монанди миқдори калон ва мутобиқшавии танг мавҷуданд, ки наметавонанд ба талаботи бозор ҷавобгӯ бошанд. Аз ин рӯ, оптимизатсия ва танзими сохтор ва беҳтар кардани самаранокии истифодаи ҳамаҷонибаи он аҳамияти калони амалӣ дорад. Усулҳои маъмулан истифодашаванда барои оптимизатсия ва танзими сохтори сӯрохиҳо танзими кимиёвӣ, омезиши полимерҳо ва танзими фаъолсозии каталитикӣ мебошанд.

 

Технологияи танзими кимиёвӣ

Технологияи танзими кимиёвӣ ба раванди фаъолсозии дуюмдараҷа (тағйири) маводҳои сӯрохдор, ки пас аз фаъолсозӣ бо реагентҳои кимиёвӣ ба даст оварда шудаанд, бо вайрон кардани сӯрохиҳои аслӣ, васеъ кардани микросӯрохиҳо ё минбаъд эҷод кардани микросӯрохиҳои нав барои зиёд кардани масоҳати мушаххаси сатҳ ва сохтори сӯрохиҳои мавод ишора мекунад. Умуман, маҳсулоти тайёри як фаъолсозӣ одатан дар 0,5 ~ 4 маротиба маҳлули кимиёвӣ барои танзими сохтори сӯрохиҳо ва зиёд кардани масоҳати мушаххас ғӯтонида мешавад. Ҳама намуди маҳлулҳои кислота ва ишқорӣ метавонанд ҳамчун реагентҳо барои фаъолсозии дуюмдараҷа истифода шаванд.

 

Технологияи тағйир додани оксидшавии сатҳи кислота

Тағйир додани оксидшавии сатҳи кислота як усули танзими маъмулан истифодашаванда аст. Дар ҳарорати мувофиқ, оксидантҳои кислота метавонанд сӯрохиҳои дохили карбони фаъолшударо ғанӣ гардонанд, андозаи сӯрохиҳои онро беҳтар кунанд ва сӯрохиҳои басташударо тоза кунанд. Дар айни замон, таҳқиқоти ватанӣ ва хориҷӣ асосан ба тағйир додани кислотаҳои ғайриорганикӣ нигаронида шудаанд. HN03 як оксидантест, ки маъмулан истифода мешавад ва бисёре аз олимон HN03-ро барои тағйир додани карбони фаъол истифода мебаранд. Тонг Ли ва ҳамкорон [28] муайян карданд, ки HN03 метавонад миқдори гурӯҳҳои функсионалии дорои оксиген ва дорои нитрогенро дар сатҳи карбони фаъол зиёд кунад ва таъсири адсорбсияи симобро беҳтар созад.

Ҳангоми тағйир додани карбони фаъол бо HN03, пас аз тағйирдиҳӣ, масоҳати мушаххаси сатҳи карбони фаъол аз 652 м2·g-1 то 241 м2·g-1 коҳиш ёфт, андозаи миёнаи сӯрохиҳо аз 1.27 нм то 1.641 нм афзоиш ёфт ва иқтидори адсорбсияи бензофенон дар бензини симулятсияшуда 33.7% афзоиш ёфт. Ҳангоми тағйир додани карбони фаъол бо консентратсияи ҳаҷмии 10% ва 70% HN03, мутаносибан. Натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки масоҳати мушаххаси сатҳи карбони фаъол бо 10% HN03 аз 925.45 м2·g-1 то 960.52 м2·g-1 афзоиш ёфт; пас аз тағйирдиҳӣ бо 70% HN03, масоҳати мушаххаси сатҳи он то 935.89 м2·g-1 коҳиш ёфт. Суръати хориҷ кардани Cu2+ аз ҷониби карбони фаъол бо ду консентратсияи HN03 мутаносибан аз 70% ва 90% зиёдтар буд.

Барои карбони фаъолшуда, ки дар соҳаи адсорбсия истифода мешавад, таъсири адсорбсия на танҳо аз сохтори сӯрохиҳо, балки аз хосиятҳои кимиёвии сатҳи адсорбент низ вобаста аст. Сохтори сӯрохиҳо масоҳати мушаххаси сатҳи андробсия ва қобилияти адсорбсияи карбони фаъолшударо муайян мекунад, дар ҳоле ки хосиятҳои кимиёвии сатҳи андроб ба таъсири мутақобилаи байни карбони фаъолшуда ва адсорбат таъсир мерасонанд. Ниҳоят муайян карда шуд, ки тағйири кислотавии карбони фаъолшуда на танҳо метавонад сохтори сӯрохиҳоро дар дохили карбони фаъолшуда танзим кунад ва сӯрохиҳои басташударо тоза кунад, балки инчунин миқдори гурӯҳҳои кислотагиро дар сатҳи мавод зиёд кунад ва қутбият ва гидрофилии сатҳро афзоиш диҳад. Қобилияти адсорбсияи EDTA аз ҷониби карбони фаъолшуда, ки бо HCI тағйир дода шудааст, дар муқоиса бо тағйири қаблӣ 49,5% афзоиш ёфтааст, ки аз тағйири HNO3 беҳтар буд.

Карбони фаъолшудаи тиҷоратии тағйирёфта бо HNO3 ва H2O2 мутаносибан! Масоҳати мушаххаси сатҳ пас аз тағйир мутаносибан 91,3% ва 80,8% нисбат ба пеш аз тағйирдиҳӣ буд. Гурӯҳҳои нави функсионалии дорои оксиген, ба монанди карбоксил, карбонил ва фенол ба сатҳ илова карда шуданд. Қобилияти адсорбсияи нитробензол бо тағйирдиҳии HNO3 беҳтарин буд, ки 3,3 маротиба нисбат ба пеш аз тағйирдиҳӣ зиёдтар буд. Муайян карда шуд, ки афзоиши миқдори гурӯҳҳои функсионалии дорои оксиген дар карбони фаъолшуда пас аз тағйирдиҳии кислота боиси афзоиши шумораи нуқтаҳои фаъоли сатҳӣ гардид, ки ба беҳтар шудани қобилияти адсорбати мақсаднок таъсири мустақим расонд.

Дар муқоиса бо кислотаҳои ғайриорганикӣ, гузоришҳо дар бораи тағйир додани кислотаи органикии карбони фаъолшуда каманд. Таъсири тағйир додани кислотаи органикиро ба хосиятҳои сохтори сӯрохиҳои карбони фаъолшуда ва адсорбсияи метанол муқоиса кунед. Пас аз тағйир додан, масоҳати мушаххаси сатҳи карбон ва ҳаҷми умумии сӯрохиҳои он коҳиш ёфтанд. Ҳар қадар туршӣ қавитар бошад, ҳамон қадар коҳиш бештар буд. Пас аз тағйир додан бо кислотаи оксалат, кислотаи тартарӣ ва кислотаи лимуӣ, масоҳати мушаххаси сатҳи карбони фаъолшуда мутаносибан аз 898.59 м2·г-1 то 788.03 м2·г-1, 685.16 м2·г-1 ва 622.98 м2·г-1 коҳиш ёфт. Аммо, микросӯрохии карбони фаъолшуда пас аз тағйир додан афзоиш ёфт. Микросӯрохии карбони фаъолшуда, ки бо кислотаи лимуӣ тағйир дода шудааст, аз 75.9% то 81.5% афзоиш ёфт.

Тағйир додани кислотаи оксалат ва кислотаи тартарӣ барои адсорбсияи метанол муфид аст, дар ҳоле ки кислотаи лиму таъсири боздоранда дорад. Аммо, Ҷ.Пол Чен ва ҳамкорон [35] муайян карданд, ки карбони фаъолшуда, ки бо кислотаи лиму тағйир дода шудааст, метавонад адсорбсияи ионҳои мисро афзоиш диҳад. Лин Тан ва ҳамкорон [36] карбони фаъолшудаи тиҷоратиро бо кислотаи формик, кислотаи оксалат ва кислотаи аминосульфонӣ тағйир доданд. Пас аз тағйирдиҳӣ, масоҳати мушаххаси сатҳ ва ҳаҷми сӯрохиҳо кам шуданд. Гурӯҳҳои функсионалии оксигендор, ба монанди 0-HC-0, C-0 ва S=0, дар сатҳи маҳсулоти тайёр ташаккул ёфтанд ва каналҳои нобаробари кандакорӣ ва кристаллҳои сафед пайдо шуданд. Иқтидори адсорбсияи мувозинати ацетон ва изопропанол низ ба таври назаррас афзоиш ёфт.

 

Технологияи тағйир додани маҳлули ишқорӣ

Баъзе олимон инчунин маҳлули ишқориро барои фаъолсозии дуюмдараҷа дар карбони фаъол истифода бурданд. Карбони фаъолшудаи хонагии ангиштиро бо маҳлули Na0H бо консентратсияҳои гуногун пур кунед, то сохтори сӯрохиҳоро назорат кунед. Натиҷаҳо нишон доданд, ки консентратсияи пасти ишқор ба афзоиш ва васеъшавии сӯрохиҳо мусоидат мекунад. Беҳтарин таъсир вақте ба даст омад, ки консентратсияи масса 20% буд. Карбони фаъолшуда масоҳати хоси баландтарин (681 м2·г-1) ва ҳаҷми сӯрохиҳо (0.5916 см3·г-1) дошт. Вақте ки консентратсияи массавии Na0H аз 20% зиёд мешавад, сохтори сӯрохиҳои карбони фаъол вайрон мешавад ва параметрҳои сохтори сӯрохиҳо коҳиш меёбанд. Ин аз он сабаб аст, ки консентратсияи баланди маҳлули Na0H скелети карбонро занг мезанад ва шумораи зиёди сӯрохиҳо фурӯ мераванд.

Тайёр кардани карбони фаъоли баландсифат бо роҳи омехта кардани полимер. Пешгузаштагон қатрони фурфурал ва спирти фурфурил буданд ва этиленгликол агенти сӯрохкунанда буд. Сохтори сӯрохҳо бо танзими миқдори се полимер назорат карда мешуд ва маводи сӯрохдор бо андозаи сӯрохҳо аз 0,008 то 5 мкм ба даст оварда шуд. Баъзе олимон исбот кардаанд, ки плёнкаи полиуретан-имид (PUI)-ро барои ба даст овардани плёнкаи карбон карбон кардан мумкин аст ва сохтори сӯрохҳоро бо тағир додани сохтори молекулавии преполимери полиуретан (PU) идора кардан мумкин аст [41]. Вақте ки PUI то 200°C гарм карда мешавад, PU ва полиимид (PI) ҳосил мешаванд. Вақте ки ҳарорати коркарди гармӣ то 400°C баланд мешавад, пиролизи PU газро ба вуҷуд меорад, ки дар натиҷа дар плёнкаи PI сохтори сӯрох пайдо мешавад. Пас аз карбонизатсия, плёнкаи карбон ба даст оварда мешавад. Илова бар ин, усули омехта кардани полимер инчунин метавонад баъзе хосиятҳои физикӣ ва механикии маводро то андозае беҳтар кунад.

 

Технологияи танзими фаъолсозии каталитикӣ

Технологияи танзими фаъолсозии каталитикӣ дар асл омезиши усули фаъолсозии кимиёвӣ ва усули фаъолсозии гази ҳарорати баланд аст. Умуман, моддаҳои кимиёвӣ ба ашёи хом ҳамчун катализатор илова карда мешаванд ва катализаторҳо барои кӯмак ба раванди карбонизатсия ё фаъолсозӣ барои ба даст овардани маводи карбонии сӯрохдор истифода мешаванд. Умуман, металлҳо одатан таъсири каталитикӣ доранд, аммо таъсири каталитикӣ гуногун аст.

Дар асл, одатан байни танзими фаъолсозии кимиёвӣ ва танзими фаъолсозии каталитикии маводҳои сӯрохдор сарҳади возеҳ вуҷуд надорад. Ин аз он сабаб аст, ки ҳарду усул ҳангоми раванди карбонизатсия ва фаъолсозӣ реагентҳоро илова мекунанд. Нақши мушаххаси ин реагентҳо муайян мекунад, ки оё усул ба категорияи фаъолсозии каталитикӣ тааллуқ дорад ё не.

Сохтори худи маводи карбони сӯрохдор, хосиятҳои физикӣ ва химиявии катализатор, шароити реаксияи каталитикӣ ва усули боркунии катализатор метавонанд дараҷаҳои гуногуни таъсир ба таъсири танзимкунӣ дошта бошанд. Бо истифода аз ангишти битумӣ ҳамчун ашёи хом, Mn(N03)2 ва Cu(N03)2 ҳамчун катализаторҳо метавонанд маводҳои сӯрохдорро, ки дорои оксидҳои металлӣ мебошанд, омода кунанд. Миқдори муносиби оксидҳои металлӣ метавонад сӯрохдорӣ ва ҳаҷми сӯрохро беҳтар кунад, аммо таъсири каталитикии металлҳои гуногун каме фарқ мекунад. Cu(N03)2 метавонад ба пайдоиши сӯрохҳо дар диапазони 1,5 ~ 2,0 нм мусоидат кунад. Илова бар ин, оксидҳои металлӣ ва намакҳои ғайриорганикӣ, ки дар хокистари ашёи хом мавҷуданд, низ дар раванди фаъолсозӣ нақши каталитикӣ хоҳанд дошт. Се Цян ва ҳамкорон [42] боварӣ доштанд, ки реаксияи фаъолсозии каталитикии унсурҳо ба монанди калсий ва оҳан дар моддаҳои ғайриорганикӣ метавонад ба пайдоиши сӯрохҳо мусоидат кунад. Вақте ки миқдори ин ду унсур аз ҳад зиёд аст, таносуби сӯрохҳои миёна ва калон дар маҳсулот ба таври назаррас меафзояд.

 

Хулоса

Гарчанде ки карбони фаъолшуда, ҳамчун маводи карбони сабзи сӯрохдор, ки ба таври васеъ истифода мешавад, дар саноат ва ҳаёт нақши муҳим бозидааст, он то ҳол имкониятҳои бузурге барои беҳбудӣ дар густариши ашёи хом, коҳиш додани хароҷот, беҳтар кардани сифат, беҳтар кардани энергия, дароз кардани мӯҳлати истифода ва беҳтар кардани қувват дорад. Пайдо кардани ашёи хоми карбони фаъолшудаи баландсифат ва арзон, таҳияи технологияи тоза ва самараноки истеҳсоли карбони фаъолшуда ва беҳбуд бахшидан ва танзими сохтори сӯрохиҳои карбони фаъолшуда мувофиқи соҳаҳои гуногуни татбиқ самти муҳим барои беҳтар кардани сифати маҳсулоти карбони фаъолшуда ва мусоидат ба рушди босифати саноати карбони фаъолшуда хоҳад буд.