تحسين هيكل مسام الكربون المسامي-Ⅰ

مرحبا بكم في موقعنا على الانترنت للحصول على معلومات المنتج والتشاور.

موقعنا:https://www.vet-china.com/

 

تحلل هذه الورقة سوق الكربون المنشط الحالي، وتجري تحليلاً متعمقًا للمواد الخام للكربون المنشط، وتقدم طرق توصيف هيكل المسام، وطرق الإنتاج، والعوامل المؤثرة وتقدم تطبيق الكربون المنشط، وتستعرض نتائج الأبحاث للكربون المنشط. تكنولوجيا تحسين بنية المسام، تهدف إلى تعزيز الكربون المنشط للعب دور أكبر في تطبيق التقنيات الخضراء ومنخفضة الكربون.

تحضير الكربون المنشط
بشكل عام، ينقسم تحضير الكربون المنشط إلى مرحلتين: الكربنة والتنشيط

عملية الكربنة
تشير الكربنة إلى عملية تسخين الفحم الخام عند درجة حرارة عالية تحت حماية الغاز الخامل لتحليل مادته المتطايرة والحصول على منتجات متفحمة وسيطة. يمكن للكربنة تحقيق الهدف المتوقع عن طريق ضبط معلمات العملية. أظهرت الدراسات أن درجة حرارة التنشيط هي معلمة عملية رئيسية تؤثر على خصائص الكربنة. جي تشيانغ وآخرون. درست تأثير معدل تسخين الكربنة على أداء الكربون المنشط في فرن دثر ووجدت أن المعدل المنخفض يساعد على تحسين إنتاجية المواد المتفحمة وإنتاج مواد عالية الجودة.

عملية التنشيط
الكربنة يمكن أن تجعل المواد الخام تشكل بنية بلوري دقيقة مشابهة للجرافيت وتولد بنية المسام الأولية. ومع ذلك، فإن هذه المسام تكون مضطربة أو مسدودة ومغلقة بواسطة مواد أخرى، مما يؤدي إلى مساحة سطحية محددة صغيرة ويتطلب المزيد من التنشيط. التنشيط هو عملية زيادة إثراء بنية المسام للمنتج المتفحم، والتي تتم بشكل رئيسي من خلال التفاعل الكيميائي بين المنشط والمواد الخام: يمكن أن تعزز تكوين بنية بلورية دقيقة مسامية.

يمر التنشيط بشكل أساسي عبر ثلاث مراحل في عملية إثراء مسام المادة:
(1) فتح المسام المغلقة الأصلية (من خلال المسام)؛
(2) توسيع المسام الأصلية (توسيع المسام)؛
(3) تشكيل مسام جديدة (إنشاء المسام)؛

لا يتم تنفيذ هذه التأثيرات الثلاثة بمفردها، ولكنها تحدث في وقت واحد وبشكل متآزر. بشكل عام، من خلال إنشاء المسام والمسام يؤدي إلى زيادة عدد المسام، وخاصة المسام الدقيقة، وهو مفيد لإعداد المواد المسامية ذات المسامية العالية ومساحة سطحية كبيرة محددة، في حين أن التوسع المفرط للمسام سيؤدي إلى دمج المسام وتوصيلها ‎تحويل المسام الدقيقة إلى مسام أكبر. ولذلك، من أجل الحصول على مواد الكربون المنشط مع المسام المتقدمة ومساحة سطحية كبيرة محددة، فمن الضروري تجنب التنشيط المفرط. تشمل طرق تنشيط الكربون المنشط شائعة الاستخدام الطريقة الكيميائية والطريقة الفيزيائية والطريقة الفيزيائية والكيميائية.

طريقة التنشيط الكيميائي
تشير طريقة التنشيط الكيميائي إلى طريقة إضافة الكواشف الكيميائية إلى المواد الخام، ومن ثم تسخينها عن طريق إدخال الغازات الواقية مثل N2 وAr في فرن التسخين لتفحمها وتنشيطها في نفس الوقت. المنشطات المستخدمة بشكل شائع هي NaOH وKOH وH3P04. تتميز طريقة التنشيط الكيميائي بمزايا انخفاض درجة حرارة التنشيط والإنتاجية العالية، ولكنها تعاني أيضًا من مشاكل مثل التآكل الكبير، وصعوبة إزالة الكواشف السطحية، والتلوث البيئي الخطير.

طريقة التنشيط الجسدي
تشير طريقة التنشيط الفيزيائي إلى تفحيم المواد الخام مباشرة في الفرن، ثم التفاعل مع الغازات مثل ثاني أكسيد الكربون وH20 التي يتم إدخالها عند درجة حرارة عالية لتحقيق غرض زيادة المسام وتوسيع المسام، ولكن طريقة التنشيط الفيزيائي لديها قدرة ضعيفة على التحكم في المسام بناء. ومن بينها، يستخدم ثاني أكسيد الكربون على نطاق واسع في تحضير الكربون المنشط لأنه نظيف وسهل الحصول عليه ومنخفض التكلفة. استخدم قشرة جوز الهند المتفحمة كمواد خام وقم بتنشيطها باستخدام ثاني أكسيد الكربون لتحضير الكربون المنشط بمسام دقيقة متطورة، بمساحة سطح محددة وحجم مسام إجمالي يبلغ 1653 م2·جم-1 و0.1045 سم3·جم-1، على التوالي. وصل الأداء إلى معيار استخدام الكربون المنشط للمكثفات ذات الطبقة المزدوجة.

قم بتنشيط حجر إسكدنيا باستخدام ثاني أكسيد الكربون لتحضير الكربون المنشط الفائق، بعد التنشيط عند 1100 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة، تصل مساحة السطح المحددة وحجم المسام الإجمالي إلى 3500 م2·جم-1 و1.84 سم3·جم-1، على التوالي. استخدم ثاني أكسيد الكربون لإجراء التنشيط الثانوي على الكربون المنشط بقشرة جوز الهند التجارية. بعد التنشيط، تم تضييق المسام الدقيقة للمنتج النهائي، وزاد حجم المسام الدقيقة من 0.21 سم3·جم-1 إلى 0.27 سم3·جم-1، وزادت مساحة السطح المحددة من 627.22 م2·جم-1 إلى 822.71 م2·جم-1 وتم زيادة القدرة الامتصاصية للفينول بنسبة 23.77%.

وقد درس علماء آخرون عوامل التحكم الرئيسية في عملية تنشيط ثاني أكسيد الكربون. محمد وآخرون. [21] وجد أن درجة الحرارة هي العامل المؤثر الرئيسي عند استخدام ثاني أكسيد الكربون لتنشيط نشارة الخشب المطاطية. زادت مساحة السطح المحددة وحجم المسام والمسامية الدقيقة للمنتج النهائي أولاً ثم انخفضت مع زيادة درجة الحرارة. تشنغ سونغ وآخرون. [22] استخدمت منهجية سطح الاستجابة لتحليل عملية تنشيط ثاني أكسيد الكربون لقذائف جوز المكاديميا. أظهرت النتائج أن درجة حرارة التنشيط وزمن التنشيط لهما التأثير الأكبر على تطور المسام الدقيقة للكربون المنشط.