Добре дошли на нашия уебсайт за продуктова информация и консултация.
Нашият уебсайт:https://www.vet-china.com/
Физически и химичен метод на активиране
Методът на физическо и химическо активиране се отнася до метода за приготвяне на порести материали чрез комбиниране на горните два метода на активиране. Обикновено първо се извършва химическо активиране, а след това физическо активиране. Първо накиснете целулозата в 68% ~ 85% разтвор на H3PO4 при 85 ℃ за 2 часа, след това я карбонизирайте в муфелна пещ за 4 часа и след това я активирайте с CO2. Специфичната повърхностна площ на получения активен въглен достига 3700 m2·g-1. Опитайте се да използвате влакна от сизал като суровина и активирайте влакната от активен въглен (ACF), получени чрез активиране на H3PO4 веднъж, загрейте го до 830 ℃ под защита от N2 и след това използвайте водна пара като активатор за вторично активиране. Специфичната повърхност на ACF, получена след 60 минути активиране, беше значително подобрена.
Характеризиране на характеристиките на структурата на порите на активиранвъглерод
Често използваните методи за характеризиране на ефективността на активен въглен и указанията за приложение са показани в таблица 2. Характеристиките на структурата на порите на материала могат да бъдат тествани от два аспекта: анализ на данни и анализ на изображения.
Напредък в изследванията на технологията за оптимизиране на структурата на порите на активен въглен
Въпреки че активният въглен има богати пори и огромна специфична повърхност, той има отлично представяне в много области. Въпреки това, поради широката селективност на суровините и сложните условия на приготвяне, крайните продукти обикновено имат недостатъците на хаотична структура на порите, различна специфична повърхност, неподредено разпределение на размера на порите и ограничени повърхностни химични свойства. Следователно има недостатъци като голяма доза и тясна адаптивност в процеса на прилагане, които не могат да отговорят на изискванията на пазара. Поради това е от голямо практическо значение да се оптимизира и регулира структурата и да се подобри цялостната й производителност на използване. Често използваните методи за оптимизиране и регулиране на структурата на порите включват химическо регулиране, смесване на полимери и регулиране на каталитично активиране.
Технология на химичното регулиране
Технологията за химическо регулиране се отнася до процеса на вторично активиране (модифициране) на порести материали, получени след активиране с химически реагенти, ерозиране на първоначалните пори, разширяване на микропорите или по-нататъшно създаване на нови микропори за увеличаване на специфичната повърхност и структурата на порите на материала. Най-общо казано, крайният продукт от едно активиране обикновено се потапя в 0,5~4 пъти химически разтвор, за да се регулира структурата на порите и да се увеличи специфичната повърхност. Всички видове киселинни и алкални разтвори могат да се използват като реагенти за вторично активиране.
Технология за модификация на киселинно повърхностно окисление
Модифицирането на киселинното повърхностно окисляване е често използван метод за регулиране. При подходяща температура киселинните окислители могат да обогатят порите в активния въглен, да подобрят размера на порите и да издълбаят блокираните пори. Понастоящем местните и чуждестранните изследвания се фокусират главно върху модификацията на неорганични киселини. HN03 е често използван окислител и много учени използват HN03 за модифициране на активен въглен. Tong Li и др. [28] установяват, че HN03 може да увеличи съдържанието на съдържащи кислород и съдържащи азот функционални групи на повърхността на активния въглен и да подобри адсорбционния ефект на живака.
Модифициране на активен въглен с HN03, след модификация, специфичната повърхностна площ на активния въглен намалява от 652m2·g-1 на 241m2·g-1, средният размер на порите се увеличава от 1,27nm на 1,641nm и адсорбционният капацитет на бензофенона при симулирания бензин се е увеличил с 33,7%. Модифициран дървесен активен въглен със съответно 10% и 70% обемна концентрация на HN03. Резултатите показват, че специфичната повърхност на активния въглен, модифициран с 10% HN03, се е увеличила от 925.45m2·g-1 на 960.52m2·g-1; след модификация със 70% HN03, специфичната повърхностна площ намалява до 935.89m2·g-1. Степента на отстраняване на Cu2+ чрез активен въглен, модифициран с две концентрации на HN03, е съответно над 70% и 90%.
За активен въглен, използван в областта на адсорбцията, адсорбционният ефект зависи не само от структурата на порите, но и от химичните свойства на повърхността на адсорбента. Структурата на порите определя специфичната повърхност и адсорбционния капацитет на активния въглен, докато химичните свойства на повърхността влияят на взаимодействието между активния въглен и адсорбата. Накрая беше установено, че киселинната модификация на активния въглен може не само да коригира структурата на порите вътре в активния въглен и да изчисти блокираните пори, но също така да увеличи съдържанието на киселинни групи на повърхността на материала и да подобри полярността и хидрофилността на повърхността . Капацитетът на адсорбция на EDTA от активен въглен, модифициран с HCI, се увеличава с 49,5% в сравнение с този преди модификацията, което е по-добро от това на модификацията с HNO3.
Модифициран търговски активен въглен с HNO3 и H2O2 съответно! Специфичните повърхностни площи след модификация са съответно 91,3% и 80,8% от тези преди модификацията. Към повърхността бяха добавени нови кислородсъдържащи функционални групи като карбоксил, карбонил и фенол. Адсорбционният капацитет на нитробензен чрез модификация с HNO3 е най-добър, което е 3,3 пъти преди модификацията. Установено е, че увеличаването на съдържанието на кислородсъдържащи функционални групи в активен въглен след киселинна модификация води до увеличаване на броя на повърхностните активни точки, което има пряк ефект върху подобряването на адсорбционния капацитет на целевия адсорбат.
В сравнение с неорганичните киселини има малко доклади за модификацията на активен въглен с органична киселина. Сравнете ефектите от модификацията на органичната киселина върху свойствата на структурата на порите на активния въглен и адсорбцията на метанол. След модификацията специфичната повърхност и общият обем на порите на активния въглен намаляват. Колкото по-силна е киселинността, толкова по-голямо е намалението. След модификация с оксалова киселина, винена киселина и лимонена киселина, специфичната повърхностна площ на активния въглен намалява от 898,59 m2·g-1 до 788,03 m2·g-1, 685,16 m2·g-1 и 622,98 m2·g-1 съответно. Въпреки това, микропорьозността на активния въглен се увеличава след модификация. Микропорьозността на активен въглен, модифициран с лимонена киселина се увеличава от 75,9% на 81,5%.
Оксаловата киселина и модификацията на винената киселина са полезни за адсорбцията на метанол, докато лимонената киселина има инхибиторен ефект. Въпреки това, J.Paul Chen et al. [35] установяват, че активният въглен, модифициран с лимонена киселина, може да подобри адсорбцията на медни йони. Lin Tang и др. [36] модифициран търговски активен въглен с мравчена киселина, оксалова киселина и аминосулфонова киселина. След модификация специфичната повърхност и обемът на порите бяха намалени. Съдържащи кислород функционални групи като 0-HC-0, C-0 и S=0 се образуват на повърхността на крайния продукт и се появяват неравномерни ецвани канали и бели кристали. Равновесният адсорбционен капацитет на ацетон и изопропанол също се повишава значително.
Технология за модифициране на алкални разтвори
Някои учени също са използвали алкален разтвор за извършване на вторично активиране на активен въглен. Импрегнирайте домашен активен въглен на базата на въглища с разтвор на Na0H с различни концентрации, за да контролирате структурата на порите. Резултатите показват, че по-ниска концентрация на алкали е благоприятна за увеличаване и разширяване на порите. Най-добър ефект се постига, когато масовата концентрация е 20%. Активният въглен има най-висока специфична повърхност (681m2·g-1) и обем на порите (0,5916cm3·g-1). Когато масовата концентрация на Na0H надвиши 20%, структурата на порите на активния въглен се разрушава и параметрите на структурата на порите започват да намаляват. Това е така, защото високата концентрация на разтвор на Na0H ще разяде въглеродния скелет и голям брой пори ще се срутят.
Приготвяне на високоефективен активен въглен чрез смесване на полимери. Прекурсорите са фурфурова смола и фурфурилов алкохол, а етиленгликолът е порообразуващият агент. Структурата на порите се контролира чрез регулиране на съдържанието на трите полимера и се получава порест материал с размер на порите между 0.008 и 5 μm. Някои учени са доказали, че полиуретан-имидният филм (PUI) може да бъде карбонизиран, за да се получи въглероден филм, а структурата на порите може да се контролира чрез промяна на молекулярната структура на полиуретановия (PU) преполимер [41]. Когато PUI се нагрее до 200°C, ще се генерират PU и полиимид (PI). Когато температурата на топлинна обработка се повиши до 400°C, PU пиролизата произвежда газ, което води до образуването на пореста структура върху PI филма. След карбонизиране се получава въглероден филм. В допълнение, методът на смесване на полимери може също да подобри някои физични и механични свойства на материала до известна степен
Технология за регулиране на каталитично активиране
Технологията за регулиране на каталитично активиране всъщност е комбинация от метод на химическо активиране и метод на активиране с газ при висока температура. Като цяло химическите вещества се добавят към суровините като катализатори и катализаторите се използват за подпомагане на процеса на карбонизация или активиране за получаване на порести въглеродни материали. Най-общо казано, металите обикновено имат каталитични ефекти, но каталитичните ефекти варират.
Всъщност обикновено няма очевидна граница между регулирането на химическото активиране и регулирането на каталитичното активиране на порести материали. Това е така, защото и двата метода добавят реагенти по време на процеса на карбонизация и активиране. Специфичната роля на тези реагенти определя дали методът принадлежи към категорията на каталитичното активиране.
Структурата на самия порест въглероден материал, физичните и химичните свойства на катализатора, условията на каталитична реакция и методът на зареждане на катализатора могат да имат различна степен на влияние върху регулиращия ефект. Използвайки битуминозни въглища като суровина, Mn(N03)2 и Cu(N03)2 като катализатори могат да се получат порести материали, съдържащи метални оксиди. Подходящото количество метални оксиди може да подобри порьозността и обема на порите, но каталитичните ефекти на различните метали са малко по-различни. Cu(N03)2 може да насърчи развитието на пори в диапазона от 1,5~2,0nm. В допълнение, металните оксиди и неорганичните соли, съдържащи се в пепелта от суровината, също ще играят каталитична роля в процеса на активиране. Xie Qiang и др. [42] смятат, че реакцията на каталитично активиране на елементи като калций и желязо в неорганична материя може да насърчи развитието на пори. Когато съдържанието на тези два елемента е твърде високо, делът на средните и големите пори в продукта се увеличава значително.
Заключение
Въпреки че активният въглен, като най-широко използваният зелен порест въглероден материал, играе важна роля в промишлеността и живота, той все още има голям потенциал за подобрение в разширяването на суровините, намаляване на разходите, подобряване на качеството, подобряване на енергията, удължаване на живота и подобряване на здравината . Намирането на висококачествени и евтини суровини с активен въглен, разработването на чиста и ефективна технология за производство на активен въглен и оптимизирането и регулирането на структурата на порите на активния въглен според различните области на приложение ще бъде важна посока за подобряване на качеството на продуктите с активен въглен и насърчаване на висококачественото развитие на индустрията с активен въглен.
Време на публикуване: 27 август 2024 г