G'ovakli uglerod g'ovak tuzilishini optimallashtirish -Ⅱ

Mahsulot haqida ma'lumot va maslahat olish uchun veb-saytimizga xush kelibsiz.

Bizning veb-saytimiz:https://www.vet-china.com/

 

Fizik va kimyoviy faollashtirish usuli

Fizikaviy va kimyoviy faollashtirish usuli yuqoridagi ikkita faollashtirish usulini birlashtirish orqali g'ovakli materiallarni tayyorlash usulini anglatadi. Odatda, avval kimyoviy faollashtirish amalga oshiriladi, keyin esa fizik faollashtirish amalga oshiriladi. Avval tsellyuloza 68% ~ 85% H3PO4 eritmasida 85℃ da 2 soat davomida namlanadi, so'ngra muffle pechida 4 soat davomida karbonlashtiriladi va keyin CO2 bilan faollashtiriladi. Olingan faollashtirilgan uglerodning solishtirma sirt maydoni 3700m2·g-1 ga teng edi. Sisal tolasini xom ashyo sifatida ishlatishga harakat qiling va H3PO4 faollashtirish orqali olingan faollashtirilgan uglerod tolasini (ACF) bir marta faollashtiring, N2 himoyasi ostida 830℃ gacha qizdiring va keyin ikkilamchi faollashtirish uchun suv bug'idan foydalaning. 60 daqiqa faollashtirilgandan so'ng olingan ACFning solishtirma sirt maydoni sezilarli darajada yaxshilandi.

 

Faollashtirilgan g'ovak strukturasining ishlashini tavsiflashuglerod

 
Keng tarqalgan faollashtirilgan uglerodning ishlash xususiyatlarini tavsiflash usullari va qo'llash bo'yicha ko'rsatmalar 2-jadvalda keltirilgan. Materialning g'ovak tuzilish xususiyatlarini ikki jihatdan tekshirish mumkin: ma'lumotlar tahlili va tasvir tahlili.

 

Faollashtirilgan uglerodning g'ovak tuzilishini optimallashtirish texnologiyasini tadqiq qilishdagi yutuqlar

Faollashtirilgan uglerod boy teshiklarga va ulkan o'ziga xos sirt maydoniga ega bo'lsa-da, u ko'plab sohalarda ajoyib natijalarga ega. Biroq, keng xom ashyo selektivligi va murakkab tayyorlash sharoitlari tufayli tayyor mahsulotlar odatda tartibsiz teshik tuzilishi, turli o'ziga xos sirt maydoni, tartibsiz teshik hajmi taqsimoti va cheklangan sirt kimyoviy xususiyatlari kabi kamchiliklarga ega. Shuning uchun, qo'llash jarayonida bozor talablariga javob bera olmaydigan katta dozalar va tor moslashuvchanlik kabi kamchiliklar mavjud. Shuning uchun, strukturani optimallashtirish va tartibga solish hamda uning keng qamrovli foydalanish samaradorligini oshirish katta amaliy ahamiyatga ega. G'ovak tuzilishini optimallashtirish va tartibga solishning keng tarqalgan usullari kimyoviy tartibga solish, polimerlarni aralashtirish va katalitik faollashtirishni tartibga solishni o'z ichiga oladi.

 

Kimyoviy tartibga solish texnologiyasi

Kimyoviy tartibga solish texnologiyasi kimyoviy reagentlar bilan faollashtirilgandan so'ng olingan g'ovakli materiallarni ikkilamchi faollashtirish (modifikatsiya qilish) jarayonini anglatadi, asl g'ovaklarni yemiradi, mikrog'ovaklarni kengaytiradi yoki materialning o'ziga xos sirt maydoni va g'ovak tuzilishini oshirish uchun yangi mikrog'ovaklarni yanada yaratadi. Umuman olganda, bitta faollashtirishning tayyor mahsuloti odatda g'ovak tuzilishini tartibga solish va o'ziga xos sirt maydonini oshirish uchun 0,5 ~ 4 marta kimyoviy eritmaga botiriladi. Ikkilamchi faollashtirish uchun barcha turdagi kislota va ishqoriy eritmalardan foydalanish mumkin.

 

Kislota sirt oksidlanishini modifikatsiya qilish texnologiyasi

Kislota sirtining oksidlanishini modifikatsiyalash keng tarqalgan tartibga solish usuli hisoblanadi. Tegishli haroratda kislota oksidlovchilari faollashtirilgan uglerod ichidagi teshiklarni boyitishi, uning teshik hajmini yaxshilashi va tiqilib qolgan teshiklarni tozalashi mumkin. Hozirgi vaqtda mahalliy va xorijiy tadqiqotlar asosan noorganik kislotalarni modifikatsiyalashga qaratilgan. HN03 keng tarqalgan oksidlovchi vosita bo'lib, ko'plab olimlar faollashtirilgan uglerodni modifikatsiyalash uchun HN03 dan foydalanadilar. Tong Li va boshqalar [28] HN03 faollashtirilgan uglerod yuzasida kislorod va azot o'z ichiga olgan funktsional guruhlar miqdorini oshirishi va simobning adsorbsiya ta'sirini yaxshilashi mumkinligini aniqladilar.

HN03 bilan faollashtirilgan uglerodni modifikatsiyalashdan so'ng, faollashtirilgan uglerodning solishtirma sirt maydoni 652m2·g-1 dan 241m2·g-1 gacha kamaydi, o'rtacha g'ovak hajmi 1,27nm dan 1,641nm gacha oshdi va simulyatsiya qilingan benzinda benzofenonning adsorbsiya qobiliyati 33,7% ga oshdi. Mos ravishda 10% va 70% hajmli HN03 konsentratsiyasi bilan yog'och faollashtirilgan uglerodni modifikatsiyalash. Natijalar shuni ko'rsatadiki, 10% HN03 bilan modifikatsiyalangan faollashtirilgan uglerodning solishtirma sirt maydoni 925,45m2·g-1 dan 960,52m2·g-1 gacha oshdi; 70% HN03 bilan modifikatsiyalashdan so'ng, solishtirma sirt maydoni 935,89m2·g-1 gacha kamaydi. Ikki konsentratsiyali HN03 bilan modifikatsiyalangan faollashtirilgan uglerod tomonidan Cu2+ ni olib tashlash darajasi mos ravishda 70% va 90% dan yuqori bo'ldi.

Adsorbsiya sohasida ishlatiladigan faollashtirilgan uglerod uchun adsorbsiya effekti nafaqat g'ovak tuzilishiga, balki adsorbentning sirt kimyoviy xususiyatlariga ham bog'liq. G'ovak tuzilishi faollashtirilgan uglerodning o'ziga xos sirt maydoni va adsorbsiya qobiliyatini belgilaydi, sirt kimyoviy xususiyatlari esa faollashtirilgan uglerod va adsorbat o'rtasidagi o'zaro ta'sirga ta'sir qiladi. Nihoyat, faollashtirilgan uglerodning kislotali modifikatsiyasi nafaqat faollashtirilgan uglerod ichidagi g'ovak tuzilishini sozlashi va tiqilib qolgan g'ovaklarni tozalashi, balki material yuzasida kislotali guruhlar miqdorini oshirishi va sirtning qutblanishi va gidrofilligini oshirishi mumkinligi aniqlandi. HCI bilan modifikatsiyalangan faollashtirilgan uglerod tomonidan EDTA ning adsorbsiya qobiliyati modifikatsiyadan oldingi ko'rsatkichga nisbatan 49,5% ga oshdi, bu HNO3 modifikatsiyasidan yaxshiroq edi.

Mos ravishda HNO3 va H2O2 qo'shilgan modifikatsiyalangan tijorat faollashtirilgan uglerod! Modifikatsiyadan keyingi solishtirma sirt maydonlari modifikatsiyadan oldingi maydonlarning mos ravishda 91,3% va 80,8% ni tashkil etdi. Sirtga karboksil, karbonil va fenol kabi yangi kislorodli funktsional guruhlar qo'shildi. HNO3 modifikatsiyasi orqali nitrobenzolning adsorbsiya qobiliyati eng yaxshi bo'lib, modifikatsiyadan oldingi ko'rsatkichdan 3,3 baravar yuqori edi. Kislota modifikatsiyasidan keyin faollashtirilgan uglerodda kislorodli funktsional guruhlar miqdorining oshishi sirt faol nuqtalari sonining ko'payishiga olib kelganligi aniqlandi, bu esa maqsadli adsorbatning adsorbsiya qobiliyatini yaxshilashga bevosita ta'sir ko'rsatdi.

Noorganik kislotalar bilan taqqoslaganda, faollashtirilgan uglerodning organik kislota modifikatsiyasi haqida kam ma'lumotlar mavjud. Organik kislota modifikatsiyasining faollashtirilgan uglerodning g'ovak strukturaviy xususiyatlariga va metanolning adsorbsiyasiga ta'sirini taqqoslang. Modifikatsiyadan so'ng, faollashtirilgan uglerodning solishtirma sirt maydoni va umumiy g'ovak hajmi kamaydi. Kislotalik qanchalik kuchli bo'lsa, pasayish shuncha katta bo'ladi. Oksalat kislotasi, tartarik kislota va limon kislotasi bilan modifikatsiyadan so'ng, faollashtirilgan uglerodning solishtirma sirt maydoni mos ravishda 898,59 m2·g-1 dan 788,03 m2·g-1, 685,16 m2·g-1 va 622,98 m2·g-1 gacha kamaydi. Biroq, modifikatsiyadan so'ng faollashtirilgan uglerodning mikrog'ovakligi oshdi. Limon kislotasi bilan modifikatsiyalangan faollashtirilgan uglerodning mikrog'ovakligi 75,9% dan 81,5% gacha oshdi.

Oksalat kislotasi va tartarik kislota modifikatsiyasi metanolning adsorbsiyasiga foydali ta'sir ko'rsatadi, limon kislotasi esa inhibitiv ta'sirga ega. Biroq, J.Paul Chen va boshqalar [35] limon kislotasi bilan modifikatsiyalangan faollashtirilgan uglerod mis ionlarining adsorbsiyasini kuchaytirishi mumkinligini aniqladilar. Lin Tang va boshqalar [36] chumoli kislotasi, oksalat kislotasi va aminosulfon kislotasi bilan tijorat faollashtirilgan uglerodni modifikatsiya qildilar. Modifikatsiyadan so'ng, solishtirma sirt maydoni va g'ovak hajmi kamaydi. Tayyor mahsulot yuzasida 0-HC-0, C-0 va S=0 kabi kislorodli funktsional guruhlar hosil bo'ldi va notekis o'yilgan kanallar va oq kristallar paydo bo'ldi. Aseton va izopropanolning muvozanat adsorbsiya qobiliyati ham sezilarli darajada oshdi.

 

Ishqoriy eritmani modifikatsiya qilish texnologiyasi

Ba'zi olimlar faollashtirilgan uglerodda ikkilamchi faollashtirishni amalga oshirish uchun ishqoriy eritmadan ham foydalanishgan. G'ovak tuzilishini nazorat qilish uchun uyda tayyorlangan ko'mir asosidagi faollashtirilgan uglerodni turli konsentratsiyadagi Na0H eritmasi bilan singdiring. Natijalar shuni ko'rsatdiki, ishqoriy konsentratsiyasining pastroq bo'lishi g'ovaklarning kattalashishi va kengayishiga yordam beradi. Eng yaxshi ta'sir massa konsentratsiyasi 20% bo'lganda erishildi. Faollashtirilgan uglerod eng yuqori solishtirma sirt maydoniga (681m2·g-1) va g'ovak hajmiga (0,5916cm3·g-1) ega edi. Na0H massa konsentratsiyasi 20% dan oshganda, faollashtirilgan uglerodning g'ovak tuzilishi yo'q qilinadi va g'ovak tuzilishi parametrlari pasaya boshlaydi. Buning sababi, Na0H eritmasining yuqori konsentratsiyasi uglerod skeletini zanglaydi va ko'p miqdordagi g'ovaklar qulab tushadi.

Polimer aralashtirish orqali yuqori samarali faollashtirilgan uglerod tayyorlash. Oldindan olingan moddalar furfural qatroni va furfuril spirti bo'lib, etilen glikol g'ovak hosil qiluvchi vosita edi. G'ovak tuzilishi uchta polimer tarkibini sozlash orqali boshqarildi va g'ovak hajmi 0,008 dan 5 mkm gacha bo'lgan g'ovak material olindi. Ba'zi olimlar poliuretan-imid plyonkasini (PUI) uglerod plyonkasini olish uchun karbonlashtirish mumkinligini va g'ovak tuzilishini poliuretan (PU) prepolimerining molekulyar tuzilishini o'zgartirish orqali boshqarish mumkinligini isbotladilar [41]. PUI 200°C ga qizdirilganda, PU va poliimid (PI) hosil bo'ladi. Issiqlik bilan ishlov berish harorati 400°C ga ko'tarilganda, PU pirolizi gaz hosil qiladi, natijada PI plyonkasida g'ovak tuzilishi hosil bo'ladi. Karbonizatsiyadan so'ng uglerod plyonkasi olinadi. Bundan tashqari, polimer aralashtirish usuli materialning ba'zi fizik va mexanik xususiyatlarini ma'lum darajada yaxshilashi mumkin.

 

Katalitik faollashtirishni boshqarish texnologiyasi

Katalitik faollashtirishni tartibga solish texnologiyasi aslida kimyoviy faollashtirish usuli va yuqori haroratli gazni faollashtirish usulining kombinatsiyasidir. Odatda, kimyoviy moddalar xom ashyoga katalizator sifatida qo'shiladi va katalizatorlar g'ovakli uglerod materiallarini olish uchun karbonlashtirish yoki faollashtirish jarayoniga yordam berish uchun ishlatiladi. Umuman olganda, metallar odatda katalitik ta'sirga ega, ammo katalitik ta'sirlar har xil.

Aslida, odatda g'ovakli materiallarning kimyoviy faollashuvini tartibga solish va katalitik faollashuvini tartibga solish o'rtasida aniq chegara yo'q. Buning sababi, ikkala usul ham karbonizatsiya va faollashtirish jarayonida reagentlar qo'shadi. Ushbu reagentlarning o'ziga xos roli usulning katalitik faollashuv toifasiga tegishli yoki yo'qligini belgilaydi.

G'ovakli uglerod materialining tuzilishi, katalizatorning fizik va kimyoviy xususiyatlari, katalitik reaksiya sharoitlari va katalizatorni yuklash usuli tartibga solish effektiga turli darajada ta'sir ko'rsatishi mumkin. Bitumli ko'mirni xom ashyo sifatida ishlatish, Mn(N03)2 va Cu(N03)2 katalizator sifatida metall oksidlarini o'z ichiga olgan g'ovakli materiallarni tayyorlashi mumkin. Tegishli miqdordagi metall oksidlari g'ovaklilikni va g'ovaklik hajmini yaxshilashi mumkin, ammo turli metallarning katalitik ta'siri biroz farq qiladi. Cu(N03)2 1,5 ~ 2,0 nm oralig'ida g'ovaklarning rivojlanishiga yordam berishi mumkin. Bundan tashqari, xom ashyo kulida mavjud bo'lgan metall oksidlari va noorganik tuzlar ham faollashtirish jarayonida katalitik rol o'ynaydi. Xie Qiang va boshqalar [42] noorganik moddalardagi kaltsiy va temir kabi elementlarning katalitik faollashtirish reaksiyasi g'ovaklarning rivojlanishiga yordam berishi mumkinligiga ishonishgan. Bu ikki elementning miqdori juda yuqori bo'lganda, mahsulotdagi o'rta va katta g'ovaklarning ulushi sezilarli darajada oshadi.

 

Xulosa

Aktivlashtirilgan uglerod, eng keng tarqalgan yashil g'ovakli uglerod materiali sifatida, sanoat va hayotda muhim rol o'ynagan bo'lsa-da, u hali ham xom ashyoni kengaytirish, xarajatlarni kamaytirish, sifatni yaxshilash, energiyani yaxshilash, umrni uzaytirish va mustahkamlikni oshirishda katta salohiyatga ega. Yuqori sifatli va arzon faollashtirilgan uglerod xom ashyosini topish, toza va samarali faollashtirilgan uglerod ishlab chiqarish texnologiyasini ishlab chiqish hamda turli xil qo'llanilish sohalariga muvofiq faollashtirilgan uglerodning g'ovak tuzilishini optimallashtirish va tartibga solish faollashtirilgan uglerod mahsulotlari sifatini yaxshilash va faollashtirilgan uglerod sanoatining yuqori sifatli rivojlanishini rag'batlantirishning muhim yo'nalishi bo'ladi.