Dobrodošli na našu web stranicu za informacije o proizvodima i konsultacije.
Naša web stranica:https://www.vet-china.com/
Metoda fizičke i hemijske aktivacije
Metoda fizičke i kemijske aktivacije odnosi se na metodu pripreme poroznih materijala kombinacijom gornje dvije metode aktivacije. Generalno, prvo se izvodi hemijska aktivacija, a zatim fizička aktivacija. Prvo potopite celulozu u 68%~85% rastvor H3PO4 na 85℃ tokom 2h, zatim je karbonizirajte u peći za muflanje 4h, a zatim je aktivirajte CO2. Specifična površina dobivenog aktivnog ugljena iznosila je čak 3700 m2·g-1. Pokušajte koristiti vlakna sisala kao sirovinu i aktivirajte vlakna od aktivnog ugljena (ACF) dobijena aktivacijom H3PO4 jednom, zagrijte ih na 830℃ pod zaštitom N2, a zatim upotrijebite vodenu paru kao aktivator za sekundarnu aktivaciju. Specifična površina ACF dobijena nakon 60 minuta aktivacije značajno je poboljšana.
Karakterizacija performansi strukture pora aktiviranogugljenik
Najčešće korištene metode karakterizacije performansi aktivnog uglja i smjerovi primjene prikazani su u Tabeli 2. Karakteristike strukture pora materijala mogu se testirati s dva aspekta: analize podataka i analize slike.
Napredak istraživanja tehnologije optimizacije strukture pora aktivnog uglja
Iako aktivni ugljen ima bogate pore i ogromnu specifičnu površinu, ima odlične performanse u mnogim poljima. Međutim, zbog svoje široke selektivnosti sirovina i složenih uslova pripreme, gotovi proizvodi generalno imaju nedostatke kaotične strukture pora, različite specifične površine, neuređene distribucije veličine pora i ograničenih hemijskih svojstava površine. Stoga postoje nedostaci kao što su velika doza i uska prilagodljivost u procesu primjene, što ne može zadovoljiti zahtjeve tržišta. Stoga je od velikog praktičnog značaja optimizirati i regulirati strukturu i poboljšati njenu sveobuhvatnu iskorišćenost. Uobičajene metode za optimizaciju i regulaciju strukture pora uključuju kemijsku regulaciju, miješanje polimera i regulaciju katalitičke aktivacije.
Tehnologija hemijske regulacije
Tehnologija hemijske regulacije odnosi se na proces sekundarne aktivacije (modifikacije) poroznih materijala dobijenih nakon aktivacije hemijskim reagensima, erodiranja originalnih pora, širenja mikropora ili daljeg stvaranja novih mikropora radi povećanja specifične površine i strukture pora materijala. Uopšteno govoreći, gotov proizvod jedne aktivacije je generalno uronjen u 0,5~4 puta hemijski rastvor da bi se regulisala struktura pora i povećala specifična površina. Kao reagensi za sekundarnu aktivaciju mogu se koristiti sve vrste rastvora kiselina i alkalija.
Tehnologija modifikacije kiselinske površinske oksidacije
Modifikacija kiselinske površinske oksidacije je uobičajena metoda regulacije. Na odgovarajućoj temperaturi, kiseli oksidansi mogu obogatiti pore unutar aktivnog uglja, poboljšati njegovu veličinu pora i izvući blokirane pore. Trenutno se domaća i strana istraživanja uglavnom fokusiraju na modifikaciju neorganskih kiselina. HN03 je često korišteni oksidans, a mnogi naučnici koriste HN03 za modificiranje aktivnog ugljena. Tong Li et al. [28] su otkrili da HN03 može povećati sadržaj funkcionalnih grupa koje sadrže kisik i dušik na površini aktivnog ugljena i poboljšati adsorpcijski učinak žive.
Modifikovanjem aktivnog ugljena sa HN03, nakon modifikacije, specifična površina aktivnog uglja smanjena je sa 652m2·g-1 na 241m2·g-1, prosečna veličina pora se povećala sa 1,27nm na 1,641nm, a kapacitet adsorpcije benzofenona u simuliranom benzinu povećan za 33,7%. Modifikacija drvenog aktivnog ugljena sa 10% i 70% volumne koncentracije HN03, respektivno. Rezultati pokazuju da se specifična površina aktivnog ugljena modificiranog sa 10% HN03 povećala sa 925,45m2·g-1 na 960,52m2·g-1; nakon modifikacije sa 70% HN03, specifična površina je smanjena na 935,89m2·g-1. Brzine uklanjanja Cu2+ aktivnim ugljenom modificiranim sa dvije koncentracije HN03 bile su iznad 70%, odnosno 90%.
Za aktivni ugalj koji se koristi u polju adsorpcije, adsorpcijski efekat ne zavisi samo od strukture pora već i od površinskih hemijskih svojstava adsorbenta. Struktura pora određuje specifičnu površinu i kapacitet adsorpcije aktivnog uglja, dok hemijska svojstva površine utiču na interakciju između aktivnog uglja i adsorbata. Konačno je utvrđeno da kisela modifikacija aktivnog ugljena ne može samo prilagoditi strukturu pora unutar aktivnog ugljena i očistiti blokirane pore, već i povećati sadržaj kiselih grupa na površini materijala i poboljšati polaritet i hidrofilnost površine. . Kapacitet adsorpcije EDTA aktivnim ugljem modificiranim HCl povećao se za 49,5% u usporedbi s onim prije modifikacije, što je bolje nego kod modifikacije HNO3.
Modificirani komercijalni aktivni ugljen sa HNO3 i H2O2 respektivno! Specifične površine nakon modifikacije bile su 91,3% odnosno 80,8% onih prije modifikacije. Na površinu su dodane nove funkcionalne grupe koje sadrže kisik kao što su karboksil, karbonil i fenol. Kapacitet adsorpcije nitrobenzena modifikacijom HNO3 bio je najbolji, koji je bio 3,3 puta veći od prije modifikacije. Utvrđeno je da je povećanje sadržaja funkcionalnih grupa koje sadrže kisik u aktivnom ugljenu nakon modifikacije kiseline dovelo do povećanja broja površinskih aktivne tačke, što je direktno uticalo na poboljšanje adsorpcionog kapaciteta ciljnog adsorbata.
U poređenju sa neorganskim kiselinama, postoji nekoliko izveštaja o modifikaciji aktivnog ugljena organskom kiselinom. Uporedite efekte modifikacije organske kiseline na svojstva strukture pora aktivnog ugljena i adsorpciju metanola. Nakon modifikacije, specifična površina i ukupni volumen pora aktivnog ugljena su se smanjili. Što je jača kiselost, to je veći pad. Nakon modifikacije oksalnom kiselinom, vinskom kiselinom i limunskom kiselinom, specifična površina aktivnog ugljena smanjena je sa 898,59m2·g-1 na 788,03m2·g-1, 685,16m2·g-1 i 622,98m2·g-1 respektivno. Međutim, mikroporoznost aktivnog ugljena se povećala nakon modifikacije. Mikroporoznost aktivnog ugljena modificiranog limunskom kiselinom povećala se sa 75,9% na 81,5%.
Oksalna kiselina i modifikacija vinske kiseline su korisne za adsorpciju metanola, dok limunska kiselina ima inhibitorni efekat. Međutim, J.Paul Chen et al. [35] otkrili su da aktivni ugljen modificiran limunskom kiselinom može poboljšati adsorpciju bakrenih jona. Lin Tang et al. [36] modificirani komercijalni aktivni ugljen s mravljom kiselinom, oksalnom kiselinom i aminosulfonskom kiselinom. Nakon modifikacije, specifična površina i volumen pora su smanjeni. Na površini gotovog proizvoda formirane su funkcionalne grupe koje sadrže kisik kao što su 0-HC-0, C-0 i S=0, a pojavljuju se neravnomjerni urezani kanali i bijeli kristali. Ravnotežni kapacitet adsorpcije acetona i izopropanola također se značajno povećao.
Tehnologija modifikacije alkalne otopine
Neki naučnici su takođe koristili alkalni rastvor za sekundarnu aktivaciju na aktivnom uglju. Domaći aktivni ugljen na bazi uglja impregnirajte otopinom Na0H različitih koncentracija za kontrolu strukture pora. Rezultati su pokazali da niža koncentracija alkalija pogoduje povećanju i širenju pora. Najbolji učinak je postignut kada je masena koncentracija bila 20%. Aktivni ugljen je imao najveću specifičnu površinu (681m2·g-1) i zapreminu pora (0,5916cm3·g-1). Kada masena koncentracija Na0H pređe 20%, struktura pora aktivnog uglja je uništena i parametri strukture pora počinju da se smanjuju. To je zato što će visoka koncentracija otopine Na0H korodirati ugljični skelet i veliki broj pora će se srušiti.
Priprema aktivnog ugljena visokih performansi miješanjem polimera. Prekursori su bili furfurol smola i furfuril alkohol, a etilen glikol je bio agens za formiranje pora. Struktura pora je kontrolirana podešavanjem sadržaja tri polimera, te je dobiven porozni materijal veličine pora između 0,008 i 5 μm. Neki znanstvenici su dokazali da se poliuretan-imidni film (PUI) može karbonizirati kako bi se dobio ugljični film, a struktura pora može se kontrolirati promjenom molekularne strukture poliuretanskog (PU) predpolimera [41]. Kada se PUI zagrije na 200°C, generiraće se PU i poliimid (PI). Kada temperatura toplinske obrade poraste na 400°C, PU piroliza proizvodi plin, što rezultira formiranjem strukture pora na PI filmu. Nakon karbonizacije dobija se karbonski film. Osim toga, metoda miješanja polimera također može poboljšati neka fizička i mehanička svojstva materijala do određene mjere
Tehnologija regulacije katalitičke aktivacije
Tehnologija regulacije katalitičke aktivacije zapravo je kombinacija metode kemijske aktivacije i metode aktivacije plina na visokim temperaturama. Generalno, hemijske supstance se dodaju sirovinama kao katalizatori, a katalizatori se koriste da pomognu u procesu karbonizacije ili aktivacije za dobijanje poroznih ugljeničnih materijala. Općenito govoreći, metali općenito imaju katalitičke efekte, ali katalitički efekti variraju.
U stvari, obično ne postoji očigledna granica između regulacije hemijske aktivacije i regulacije katalitičke aktivacije poroznih materijala. To je zato što obje metode dodaju reagense tokom procesa karbonizacije i aktivacije. Specifična uloga ovih reagensa određuje da li metoda pripada kategoriji katalitičke aktivacije.
Sama struktura poroznog ugljeničnog materijala, fizička i hemijska svojstva katalizatora, uslovi katalitičke reakcije i metoda punjenja katalizatora mogu imati različite stepene uticaja na efekat regulacije. Koristeći bitumenski ugalj kao sirovinu, Mn(N03)2 i Cu(N03)2 kao katalizatori mogu pripremiti porozne materijale koji sadrže metalne okside. Odgovarajuća količina metalnih oksida može poboljšati poroznost i volumen pora, ali katalitički efekti različitih metala su malo drugačiji. Cu(N03)2 može promovirati razvoj pora u rasponu od 1,5~2,0 nm. Osim toga, metalni oksidi i anorganske soli sadržane u sirovom pepelu također će igrati katalitičku ulogu u procesu aktivacije. Xie Qiang i dr. [42] vjeruju da reakcija katalitičke aktivacije elemenata kao što su kalcij i željezo u neorganskoj tvari može potaknuti razvoj pora. Kada je sadržaj ova dva elementa previsok, udio srednjih i velikih pora u proizvodu se značajno povećava.
Zaključak
Iako je aktivni ugljen, kao najčešće korišteni zeleni porozni ugljični materijal, igrao važnu ulogu u industriji i životu, još uvijek ima veliki potencijal za poboljšanje proširenja sirovina, smanjenje troškova, poboljšanje kvalitete, poboljšanje energije, produženje vijeka trajanja i poboljšanje čvrstoće . Pronalaženje visokokvalitetnih i jeftinih sirovina aktivnog uglja, razvoj čiste i efikasne tehnologije proizvodnje aktivnog uglja, te optimizacija i regulacija strukture pora aktivnog uglja prema različitim poljima primjene bit će važan smjer za poboljšanje kvalitete proizvoda od aktivnog ugljena i promicanje visokokvalitetan razvoj industrije aktivnog uglja.
Vrijeme objave: 27.08.2024