Məsaməli karbon məsamə strukturunun optimallaşdırılması -Ⅱ

Məhsul haqqında məlumat və məsləhət üçün vebsaytımıza xoş gəlmisiniz.

Veb saytımız:https://www.vet-china.com/

 

Fiziki və kimyəvi aktivləşdirmə üsulu

Fiziki və kimyəvi aktivləşdirmə üsulu yuxarıda göstərilən iki aktivləşdirmə üsulunu birləşdirərək məsaməli materialların hazırlanması üsuluna aiddir. Ümumiyyətlə, əvvəlcə kimyəvi aktivləşdirmə, sonra isə fiziki aktivləşdirmə aparılır. Əvvəlcə sellülozu 68%-85% H3PO4 məhlulunda 85 ℃ temperaturda 2 saat isladın, sonra mufel sobasında 4 saat karbonlaşdırın və sonra CO2 ilə aktivləşdirin. Alınan aktivləşdirilmiş karbonun xüsusi səth sahəsi 3700m2·g-1 kimi yüksək olmuşdur. Xammal kimi sisal lifindən istifadə etməyə çalışın və H3PO4 aktivləşdirilməsi ilə əldə edilən aktivləşdirilmiş karbon lifini (ACF) bir dəfə aktivləşdirin, onu N2 mühafizəsi altında 830 ℃-ə qədər qızdırın və sonra ikincil aktivləşdirmə üçün aktivator kimi su buxarından istifadə edin. 60 dəqiqə aktivləşdirmədən sonra əldə edilən ACF-nin xüsusi səth sahəsi əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırıldı.

 

Aktivləşdirilmiş məsamə strukturunun performansının xarakteristikasıkarbon

 
Tez-tez istifadə olunan aktivləşdirilmiş karbon performansının xarakterizə üsulları və tətbiq istiqamətləri Cədvəl 2-də göstərilmişdir. Materialın məsamə strukturunun xüsusiyyətləri iki aspektdən sınaqdan keçirilə bilər: məlumatların təhlili və təsvirin təhlili.

 

Aktivləşdirilmiş karbonun məsamə strukturunun optimallaşdırılması texnologiyasının tədqiqat tərəqqisi

Aktivləşdirilmiş karbon zəngin məsamələrə və nəhəng xüsusi səth sahəsinə malik olsa da, bir çox sahələrdə əla performansa malikdir. Bununla belə, geniş xammal selektivliyi və mürəkkəb hazırlıq şərtlərinə görə, hazır məhsullar ümumiyyətlə xaotik məsamə quruluşu, fərqli xüsusi səth sahəsi, məsamə ölçüsünün nizamsız paylanması və məhdud səth kimyəvi xüsusiyyətlərinin mənfi cəhətlərinə malikdir. Buna görə də, tətbiq prosesində bazar tələblərinə cavab verə bilməyən böyük dozaj və dar uyğunlaşma kimi çatışmazlıqlar var. Buna görə də, strukturun optimallaşdırılması və tənzimlənməsi və onun hərtərəfli istifadə göstəricilərinin yaxşılaşdırılması böyük praktiki əhəmiyyət kəsb edir. Məsamə strukturunun optimallaşdırılması və tənzimlənməsi üçün ümumi istifadə edilən üsullara kimyəvi tənzimləmə, polimer qarışdırma və katalitik aktivləşdirmə tənzimlənməsi daxildir.

 

Kimyəvi tənzimləmə texnologiyası

Kimyəvi tənzimləmə texnologiyası dedikdə, kimyəvi reagentlərlə aktivləşdirildikdən sonra əldə edilən məsaməli materialların ikinci dərəcəli aktivləşdirilməsi (modifikasiyası), ilkin məsamələrin aşınması, mikroməsamələrin genişləndirilməsi və ya materialın xüsusi səth sahəsini və məsamə strukturunu artırmaq üçün daha sonra yeni mikroməsamələrin yaradılması prosesi başa düşülür. Ümumiyyətlə, bir aktivləşdirmənin hazır məhsulu məsamə strukturunu tənzimləmək və xüsusi səth sahəsini artırmaq üçün ümumiyyətlə 0,5 ~ 4 dəfə kimyəvi məhlulda batırılır. İkincil aktivləşdirmə üçün reagentlər kimi hər cür turşu və qələvi məhlullardan istifadə edilə bilər.

 

Turşu səthinin oksidləşməsinin modifikasiyası texnologiyası

Turşu səthinin oksidləşməsinin modifikasiyası çox istifadə edilən tənzimləmə üsuludur. Müvafiq temperaturda turşu oksidləşdiriciləri aktivləşdirilmiş karbonun içindəki məsamələri zənginləşdirə, məsamə ölçüsünü yaxşılaşdıra və bloklanmış məsamələri dərinləşdirə bilər. Hazırda yerli və xarici tədqiqatlar əsasən qeyri-üzvi turşuların modifikasiyasına yönəlib. HN03 tez-tez istifadə olunan oksidləşdiricidir və bir çox alim aktivləşdirilmiş karbonu dəyişdirmək üçün HN03-dən istifadə edir. Tong Li və başqaları. [28] müəyyən etdi ki, HN03 aktivləşdirilmiş karbonun səthində oksigen və azot tərkibli funksional qrupların tərkibini artıra və civənin adsorbsiya təsirini yaxşılaşdıra bilər.

Aktivləşdirilmiş karbonun HN03 ilə modifikasiyası, modifikasiyadan sonra aktivləşdirilmiş karbonun xüsusi səth sahəsi 652 m2 · g-1-dən 241 m2 · g-1-ə qədər azaldı, orta məsamə ölçüsü 1,27 nm-dən 1,641 nm-ə qədər artdı və benzofenonun adsorbsiya qabiliyyəti simulyasiya edilmiş benzində 33,7% artıb. HN03-ün müvafiq olaraq 10% və 70% həcm konsentrasiyası ilə ağac aktivləşdirilmiş karbonun dəyişdirilməsi. Nəticələr göstərir ki, 10% HN03 ilə dəyişdirilmiş aktivləşdirilmiş karbonun xüsusi səthi 925,45 m2 · g-1-dən 960,52 m2 · g-1-ə qədər artmışdır; 70% HN03 ilə modifikasiyadan sonra xüsusi səth sahəsi 935,89m2·q-1-ə qədər azalmışdır. HN03-ün iki konsentrasiyası ilə dəyişdirilmiş aktivləşdirilmiş karbonun Cu2+ xaric etmə nisbətləri müvafiq olaraq 70% və 90%-dən yuxarı olmuşdur.

Adsorbsiya sahəsində istifadə olunan aktivləşdirilmiş karbon üçün adsorbsiya effekti təkcə məsamə strukturundan deyil, həm də adsorbentin səthi kimyəvi xüsusiyyətlərindən asılıdır. Məsamə strukturu aktivləşdirilmiş karbonun xüsusi səth sahəsini və adsorbsiya qabiliyyətini müəyyən edir, səthin kimyəvi xüsusiyyətləri isə aktivləşdirilmiş karbon və adsorbat arasındakı qarşılıqlı təsirə təsir göstərir. Nəhayət, müəyyən edilmişdir ki, aktivləşdirilmiş karbonun turşu modifikasiyası yalnız aktivləşdirilmiş karbonun içərisindəki məsamə strukturunu tənzimləmək və bloklanmış məsamələri təmizləməklə yanaşı, materialın səthində turşu qruplarının tərkibini artırmaqla yanaşı, səthin polaritesini və hidrofilliyini də gücləndirə bilər. . HCI ilə modifikasiya edilmiş aktivləşdirilmiş karbonla EDTA-nın adsorbsiya qabiliyyəti modifikasiyadan əvvəlki ilə müqayisədə 49,5% artmışdır ki, bu da HNO3 modifikasiyasından daha yaxşı olmuşdur.

Müvafiq olaraq HNO3 və H2O2 ilə dəyişdirilmiş kommersiya aktivləşdirilmiş karbon! Modifikasiyadan sonra xüsusi səth sahələri modifikasiyadan əvvəlkilərin müvafiq olaraq 91,3% və 80,8%-ni təşkil etmişdir. Səthə karboksil, karbonil və fenol kimi yeni oksigen tərkibli funksional qruplar əlavə edildi. HNO3 modifikasiyası ilə nitrobenzolun adsorbsiya qabiliyyəti ən yaxşı olmuşdur ki, bu da modifikasiyadan əvvəlkindən 3,3 dəfə çoxdur.Məlum edilmişdir ki, turşu modifikasiyasından sonra aktivləşdirilmiş karbonda oksigen tərkibli funksional qrupların miqdarının artması səthin sayının artmasına səbəb olmuşdur. hədəf adsorbatın adsorbsiya qabiliyyətinin yaxşılaşdırılmasına birbaşa təsir göstərən aktiv nöqtələr.

Qeyri-üzvi turşularla müqayisədə aktivləşdirilmiş karbonun üzvi turşu modifikasiyasına dair hesabatlar azdır. Üzvi turşunun modifikasiyasının aktivləşdirilmiş karbonun məsamə strukturunun xüsusiyyətlərinə və metanolun adsorbsiyasına təsirini müqayisə edin. Modifikasiyadan sonra aktivləşdirilmiş karbonun xüsusi səth sahəsi və ümumi məsamə həcmi azalmışdır. Turşuluq nə qədər güclü olarsa, azalma da bir o qədər çox olar. Oksalat turşusu, tartar turşusu və limon turşusu ilə modifikasiyadan sonra aktivləşdirilmiş karbonun xüsusi səth sahəsi müvafiq olaraq 898,59 m2·q-1-dən 788,03 m2 · g-1, 685,16 m2 · g-1 və 622,98 m2 · g-1-ə qədər azalmışdır. Bununla belə, aktivləşdirilmiş karbonun mikroməsaməliyi modifikasiyadan sonra artmışdır. Limon turşusu ilə dəyişdirilmiş aktivləşdirilmiş karbonun mikroməsaməliyi 75,9%-dən 81,5%-ə yüksəlib.

Oksalik turşu və tartarik turşunun modifikasiyası metanolun adsorbsiyası üçün faydalıdır, limon turşusu isə inhibitor təsir göstərir. Bununla belə, J.Paul Chen et al. [35] tapdılar ki, limon turşusu ilə dəyişdirilmiş aktivləşdirilmiş karbon mis ionlarının adsorbsiyasını gücləndirə bilər. Lin Tang və başqaları. [36] qarışqa turşusu, oksalat turşusu və aminsulfon turşusu ilə dəyişdirilmiş kommersiya aktivləşdirilmiş karbon. Modifikasiyadan sonra xüsusi səth sahəsi və məsamə həcmi azaldı. Hazır məhsulun səthində 0-HC-0, C-0 və S=0 kimi oksigen tərkibli funksional qruplar əmələ gəlmiş, qeyri-bərabər oyulmuş kanallar və ağ kristallar əmələ gəlmişdir. Asetonun və izopropanolun tarazlıq adsorbsiya qabiliyyəti də əhəmiyyətli dərəcədə artmışdır.

 

Qələvi məhlulun modifikasiyası texnologiyası

Bəzi alimlər aktivləşdirilmiş karbonda ikincil aktivləşdirmə aparmaq üçün qələvi məhluldan da istifadə etdilər. Məsamə strukturunu idarə etmək üçün evdə hazırlanmış kömür əsaslı aktivləşdirilmiş karbonu müxtəlif konsentrasiyalı Na0H məhlulu ilə hopdurun. Nəticələr göstərdi ki, daha aşağı qələvi konsentrasiyası məsamələrin artmasına və genişlənməsinə şərait yaradır. Ən yaxşı təsir kütlə konsentrasiyası 20% olduqda əldə edilmişdir. Aktivləşdirilmiş karbon ən yüksək xüsusi səth sahəsinə (681m2·g-1) və məsamələrin həcminə (0,5916sm3·q-1) malikdir. Na0H-nin kütlə konsentrasiyası 20%-dən çox olduqda aktivləşdirilmiş karbonun məsamə strukturu məhv olur və məsamə strukturunun parametrləri azalmağa başlayır. Çünki Na0H məhlulunun yüksək konsentrasiyası karbon skeletini korroziyaya uğradacaq və çoxlu sayda məsamə çökəcək.

Polimer qarışdırmaqla yüksək performanslı aktivləşdirilmiş karbonun hazırlanması. Prekursorlar furfural qatranı və furfuril spirti idi və etilen qlikol məsamə əmələ gətirən agent idi. Məsamə strukturu üç polimerin tərkibinin tənzimlənməsi ilə idarə olundu və məsamə ölçüsü 0,008 ilə 5 μm arasında olan məsaməli material əldə edildi. Bəzi alimlər sübut etdilər ki, poliuretan-imid plyonka (PUI) karbon filmi əldə etmək üçün karbonlaşdırıla bilər və məsamə strukturu poliuretan (PU) prepolimerinin molekulyar quruluşunu dəyişdirərək idarə edilə bilər [41]. PUI 200°C-yə qədər qızdırıldıqda PU və poliimid (PI) əmələ gələcək. İstilik müalicəsinin temperaturu 400 ° C-ə qədər yüksəldikdə, PU pirolizi qaz istehsal edir, nəticədə PI filmində məsamə quruluşu meydana gəlir. Karbonlaşmadan sonra bir karbon filmi əldə edilir. Bundan əlavə, polimer qarışdırma üsulu materialın bəzi fiziki və mexaniki xüsusiyyətlərini də müəyyən dərəcədə yaxşılaşdıra bilər

 

Katalitik aktivləşdirmənin tənzimlənməsi texnologiyası

Katalitik aktivləşdirmənin tənzimlənməsi texnologiyası əslində kimyəvi aktivləşdirmə metodu və yüksək temperaturda qaz aktivləşdirmə metodunun birləşməsidir. Ümumiyyətlə, katalizator kimi kimyəvi maddələr xammala əlavə edilir və katalizatorlar məsaməli karbon materialları əldə etmək üçün karbonlaşma və ya aktivləşdirmə prosesinə kömək etmək üçün istifadə olunur. Ümumiyyətlə, metallar ümumiyyətlə katalitik təsirlərə malikdir, lakin katalitik təsirlər dəyişir.

Əslində, kimyəvi aktivləşdirmə tənzimlənməsi ilə məsaməli materialların katalitik aktivləşdirilməsinin tənzimlənməsi arasında adətən heç bir açıq sərhəd yoxdur. Bunun səbəbi, hər iki üsulun karbonlaşma və aktivləşdirmə prosesində reagentlər əlavə etməsidir. Bu reagentlərin xüsusi rolu metodun katalitik aktivləşdirmə kateqoriyasına aid olub-olmamasını müəyyən edir.

Məsaməli karbon materialının özünün quruluşu, katalizatorun fiziki və kimyəvi xassələri, katalitik reaksiya şəraiti və katalizatorun yüklənməsi üsulu tənzimləmə effektinə müxtəlif dərəcədə təsir göstərə bilər. Xammal kimi bitumlu kömürdən, katalizator kimi Mn(N03)2 və ​​Cu(N03)2 istifadə etməklə tərkibində metal oksidləri olan məsaməli materiallar hazırlana bilər. Müvafiq miqdarda metal oksidləri məsaməni və məsamə həcmini yaxşılaşdıra bilər, lakin müxtəlif metalların katalitik təsirləri bir qədər fərqlidir. Cu(N03)2 1.5~2.0nm diapazonunda məsamələrin inkişafına kömək edə bilər. Bundan əlavə, xammal külünün tərkibində olan metal oksidləri və qeyri-üzvi duzlar da aktivləşmə prosesində katalitik rol oynayacaq. Xie Qiang və başqaları. [42] qeyri-üzvi maddələrdə kalsium və dəmir kimi elementlərin katalitik aktivləşdirmə reaksiyasının məsamələrin inkişafına kömək edə biləcəyinə inanırdı. Bu iki elementin tərkibi çox yüksək olduqda, məhsulda orta və böyük məsamələrin nisbəti əhəmiyyətli dərəcədə artır.

 

Nəticə

Ən çox istifadə edilən yaşıl məsaməli karbon materialı kimi aktivləşdirilmiş karbon sənayedə və həyatda mühüm rol oynasa da, hələ də xammalın genişlənməsi, xərclərin azaldılması, keyfiyyətin yaxşılaşdırılması, enerjinin yaxşılaşdırılması, ömrünün uzadılması və gücün artırılması üçün böyük potensiala malikdir. . Yüksək keyfiyyətli və ucuz aktivləşdirilmiş karbon xammalının tapılması, təmiz və səmərəli aktivləşdirilmiş karbon istehsalı texnologiyasının işlənib hazırlanması, müxtəlif tətbiq sahələrinə uyğun olaraq aktivləşdirilmiş karbonun məsamə strukturunun optimallaşdırılması və tənzimlənməsi aktivləşdirilmiş karbon məhsullarının keyfiyyətinin yaxşılaşdırılmasında və inkişaf etdirilməsində mühüm istiqamət olacaqdır. aktivləşdirilmiş karbon sənayesinin yüksək keyfiyyətli inkişafı.