Optimization di struttura di poru di carbone poroso -Ⅱ

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Metudu di attivazione fisica è chimica

U metudu di attivazione fisicu è chimicu si riferisce à u metudu di preparazione di materiali porosi cumminendu i dui metudi di attivazione sopra. In generale, l'attivazione chimica hè realizata prima, è dopu l'attivazione fisica hè realizata. Prima immerge a cellulosa in una soluzione di 68% ~ 85% H3PO4 à 85 ℃ per 2 ore, dopu a carbonisata in un furnace muffle per 4 ore, è dopu attivata cù CO2. L'area di a superficia specifica di u carbone attivatu ottenutu era altu cum'è 3700m2·g-1. Pruvate d'utilizà a fibra di sisal cum'è materia prima, è attivate a fibra di carbone attivata (ACF) ottenuta da l'attivazione H3PO4 una volta, riscaldala à 830 ℃ sottu a prutezzione N2, è dopu utilizatu vapor d'acqua cum'è attivatore per l'attivazione secundaria. A superficia specifica di l'ACF ottenuta dopu à 60min di attivazione hè stata significativamente migliurata.

 

Caratterizazione di e prestazioni di a struttura di i pori attivaticarbone

 
I metudi di carattarizazione di u rendiment di carbone attivatu cumunimenti utilizati è e direzzione di l'applicazione sò mostrati in a Tabella 2. E caratteristiche di a struttura di poru di u materiale pò esse pruvatu da dui aspetti: analisi di dati è analisi di l'imaghjini.

 

Prugressu di a ricerca di a tecnulugia di ottimisazione di a struttura di pori di carbone attivatu

Ancu se u carbone attivatu hà pori ricchi è una grande superficie specifica, hà un rendimentu eccellente in parechji campi. Tuttavia, per via di a so selettività larga di materia prima è di e cundizioni di preparazione cumplesse, i prudutti finiti sò generalmente i svantaghji di a struttura di poru caòtica, a superficia specifica di a superficia specifica, a distribuzione disordine di a dimensione di i pori, è a proprietà chimica di a superficia limitata. Per quessa, ci sò svantaghji cum'è grande dosa è adattabilità stretta in u prucessu di applicazione, chì ùn ponu micca risponde à i bisogni di u mercatu. Per quessa, hè di grande significatu praticu per ottimisà è regulà a struttura è migliurà a so prestazione di utilizazione cumpleta. I metudi cumunimenti usati per ottimisà è regulà a struttura di i pori includenu a regulazione chimica, a fusione di polimeri è a regulazione di l'attivazione catalitica.

 

Tecnulugia di regulazione chimica

A tecnulugia di regulazione chimica si riferisce à u prucessu di attivazione secundaria (mudificazione) di materiali porosi ottenuti dopu l'attivazione cù reagenti chimichi, erodendu i pori originali, espansione i micropori, o creanu più novi micropori per aumentà a superficia specifica è a struttura di pori di u materiale. In generale, u pruduttu finitu di una attivazione hè generalmente immersa in 0,5 ~ 4 volte di suluzione chimica per regulà a struttura di pori è aumentà a superficia specifica. Ogni tipu di suluzioni d'acidu è alkali pò esse usatu cum'è reagenti per l'attivazione secundaria.

 

Tecnulugia di mudificazione di l'ossidazione di a superficia àcida

A mudificazione di l'ossidazione di a superficia àcida hè un metudu di regulazione cumunimenti utilizatu. À una temperatura adatta, l'ossidanti acidi ponu arricchisce i pori in u carbone attivatu, migliurà a so dimensione di poru, è draga i pori bloccati. Attualmente, a ricerca domestica è straniera si concentra principalmente in a mudificazione di l'acidi inorganici. HN03 hè un oxidante cumunimenti utilizatu, è parechji studiosi utilizanu HN03 per mudificà u carbone attivatu. Tong Li et al. [28] truvò chì HN03 pò aumentà u cuntenutu di i gruppi funziunali chì cuntenenu ossigenu è nitrogenu nantu à a superficia di carbone attivatu è migliurà l'effettu di adsorption di mercuriu.

Mudificà u carbone attivatu cù HN03, dopu a mudificazione, a superficia specifica di carbone attivatu diminuì da 652m2·g-1 à 241m2·g-1, a dimensione media di i pori aumentava da 1.27nm à 1.641nm, è a capacità di adsorption di benzophenone. in a benzina simulata aumentata da 33,7%. Mudificà u carbone attivu di legnu cù 10% è 70% cuncentrazione di volumi di HN03, rispettivamente. I risultati mostranu chì a superficia specifica di carbone attivatu mudificatu cù 10% HN03 hà aumentatu da 925.45m2·g-1 à 960.52m2·g-1; dopu à mudificazione cù 70% HN03, l'area di a superficia specifica diminuì à 935.89m2 · g-1. I tassi di rimuzione di Cu2 + da u carbone attivatu mudificatu cù duie cuncentrazioni di HN03 eranu sopra 70% è 90%, rispettivamente.

Per u carbone attivatu utilizatu in u campu di l'adsorption, l'effettu di l'adsorption dipende micca solu da a struttura di i pori, ma ancu da e proprietà chimiche di a superficia di l'adsorbente. A struttura di i pori determina a superficia specifica è a capacità di adsorzione di carbone attivatu, mentre chì e proprietà chimiche di a superficia affettanu l'interazzione trà u carbone attivatu è l'adsorbatu. Infine, hè statu trovu chì a mudificazione di l'acidu di carbone attivatu ùn pò micca solu aghjustà a struttura di poru in u carbone attivatu è sguassate i pori bluccati, ma ancu aumentà u cuntenutu di i gruppi acidi nantu à a superficia di u materiale è rinfurzà a polarità è l'idrofilia di a superficia. . A capacità di adsorption di EDTA da carbone attivatu mudificatu da HCI hà aumentatu da 49.5% paragunatu à quellu di prima mudificazione, chì era megliu cà quellu di a modificazione HNO3.

Carbone attivatu cummerciale mudificatu cù HNO3 è H2O2 rispettivamente! I superfici specifichi dopu a mudificazione eranu 91,3% è 80,8% di quelli prima di mudificazione, rispettivamente. Novi gruppi funziunali chì cuntenenu l'ossigenu, cum'è carboxyl, carbonyl è fenol sò stati aghjuntu à a superficia. A capacità di adsorption di nitrobenzene da a mudificazione HNO3 era u megliu, chì era 3,3 volte chì prima di mudificazione. Si trova chì l'aumentu di u cuntenutu di i gruppi funziunali chì cuntenenu l'ossigenu in carbone attivatu dopu a mudificazione di l'acidu hà purtatu à un incrementu in u nùmeru di superficia. punti attivi, chì avianu un effettu direttu à migliurà a capacità di adsorption di l'adsorbate di destinazione.

Comparatu cù l'acidi inorganici, ci sò pochi rapporti nantu à a mudificazione di l'acidu urgànicu di carbone attivatu. Comparare l'effetti di a mudificazione di l'acidu urgànicu nantu à e proprietà di a struttura di pori di carbone attivatu è l'adsorzione di metanol. Dopu a mudificazione, a superficia specifica è u voluminu di poru tutale di carbone attivatu diminuinu. Più forte hè l'acidità, più grande hè a diminuzione. Dopu a mudificazione cù l'acidu oxalic, l'acidu tartaric è l'acidu citricu, l'area di a superficia specifica di carbone attivatu diminuite da 898.59m2·g-1 à 788.03m2·g-1, 685.16m2·g-1 è 622.98m2·g-1 rispettivamente. Tuttavia, a microporosità di carbone attivatu hà aumentatu dopu a mudificazione. A microporosità di carbone attivatu mudificatu cù l'acidu citricu hà aumentatu da 75,9% à 81,5%.

L'acidu oxalicu è a mudificazione di l'acidu tartaricu sò benifichi per l'adsorzione di metanol, mentri l'acidu citricu hà un effettu inhibitore. Tuttavia, J.Paul Chen et al. [35] truvò chì u carbone attivatu mudificatu cù l'acidu citricu pò rinfurzà l'adsorption di ioni di cobre. Lin Tang et al. [36] carbone attivatu cummerciale mudificatu cù l'acidu formicu, l'acidu oxalic è l'acidu aminosulfonicu. Dopu a mudificazione, l'area di a superficia specifica è u voluminu di poru sò stati ridotti. I gruppi funziunali chì cuntenenu l'ossigenu, cum'è 0-HC-0, C-0 è S = 0 sò stati furmati nantu à a superficia di u pruduttu finitu, è apparsu i canali ineguali è i cristalli bianchi. A capacità d'adsorzione di l'equilibriu di l'acetone è l'isopropanol hà ancu aumentatu significativamente.

 

Tecnulugia di mudificazione di suluzione alcalina

Certi studiosi anu ancu utilizatu suluzione alkalina per realizà l'attivazione secundaria nantu à u carbone attivatu. Impregnate u carbone attivu in casa di carbone cù una soluzione Na0H di diverse cuncentrazioni per cuntrullà a struttura di i pori. I risultati anu dimustratu chì una cuncintrazione di alkali più bassu era conducente à l'aumentu di i pori è l'espansione. U megliu effettu hè stata ottenuta quandu a cuncentrazione di massa era 20%. U carbone attivatu hà avutu a superficia specifica più altu (681m2·g-1) è u voluminu di poru (0.5916cm3·g-1). Quandu a cuncentrazione di massa di Na0H supera u 20%, a struttura di poru di carbone attivatu hè distrutta è i paràmetri di a struttura di poru cumincianu à diminuisce. Questu hè chì l'alta concentrazione di suluzione Na0H corroderà u scheletru di carbone è un gran numaru di pori colapsanu.

Preparazione di carbone attivatu d'altu rendiment per fusione di polimeri. I precursori eranu furfural resin è furfuryl alcohol, è l'ethylene glycol era l'agente di furmazione di pori. A struttura di poru hè stata cuntrullata da l'aghjustà u cuntenutu di i trè polimeri, è un materiale poroso cù una dimensione di poru trà 0,008 è 5 μm hè stata ottenuta. Certi studiosi anu dimustratu chì a film polyurethane-imide (PUI) pò esse carbonizatu per ottene una film di carbone, è a struttura di i pori pò esse cuntrullata cambiendu a struttura molekulari di u prepolimeru di poliuretano (PU) [41]. Quandu PUI hè riscaldatu à 200 ° C, PU è poliimide (PI) seranu generati. Quandu a temperatura di u trattamentu termale s'eleva à 400 ° C, a pirolisi PU pruduce gasu, risultatu in a furmazione di una struttura di poru nantu à a film PI. Dopu a carbonizazione, una film di carbone hè ottenuta. Inoltre, u metudu di fusione di polimeru pò ancu migliurà alcune proprietà fisiche è meccaniche di u materiale in una certa misura.

 

Tecnulugia di regulazione di l'attivazione catalitica

A tecnulugia di regulazione di attivazione catalitica hè in realtà una cumminazione di u metudu di attivazione chimica è di u metudu di attivazione di gas à alta temperatura. In generale, i sustanzi chimichi sò aghjuntu à e materie prime cum'è catalizzatori, è i catalizzatori sò usati per aiutà à u prucessu di carbonizazione o di attivazione per ottene materiali di carbone poroso. In generale, i metalli sò generalmente effetti catalitici, ma l'effetti catalitici varianu.

In fatti, di solitu ùn ci hè micca un cunfini evidenti trà a regulazione di l'attivazione chimica è a regulazione di l'attivazione catalitica di i materiali porosi. Questu hè chì i dui metudi aghjunghjenu reagenti durante u prucessu di carbonizazione è attivazione. U rolu specificu di sti reagenti determina se u metudu appartene à a categuria di attivazione catalitica.

A struttura di u materiale di carbone poroso stessu, e proprietà fisiche è chimiche di u catalyseur, e cundizioni di reazzione catalitica è u metudu di carica di u catalyseur pò avè diverse gradi d'influenza nantu à l'effettu di regulazione. Utilizendu u carbone bituminoso cum'è materia prima, Mn(N03)2 è Cu (N03)2 cum'è catalizzatori ponu preparà materiali porosi chì cuntenenu ossidi di metalli. A quantità apprupriata di l'ossidi di metalli pò migliurà a porosità è u voluminu di poru, ma l'effetti catalitici di metalli diffirenti sò pocu diffirenti. Cu (N03) 2 pò prumove u sviluppu di i pori in a gamma di 1.5 ~ 2.0nm. Inoltre, l'ossidi di metalli è i sali inorganici cuntenuti in a cendra di materia prima ghjucanu ancu un rolu cataliticu in u prucessu di attivazione. Xie Qiang et al. [42] hà cridutu chì a reazione di attivazione catalitica di elementi cum'è u calciu è u ferru in materia inorganica pò prumove u sviluppu di i pori. Quandu u cuntenutu di sti dui elementi hè troppu altu, a proporzione di pori mediu è grande in u pruduttu aumenta significativamente.

 

Cunclusioni

Ancu se u carbone attivatu, cum'è u materiale di carbone poroso verde più utilizatu, hà ghjucatu un rolu impurtante in l'industria è a vita, hà ancu un grande potenziale per a migliione di l'espansione di a materia prima, a riduzione di i costi, a migliione di a qualità, a migliurà di l'energia, l'estensione di a vita è a migliione di forza. . Truvà materie prime di carbone attivatu d'alta qualità è economiche, sviluppà una tecnulugia di produzzione di carbone attivatu pulita è efficiente, è ottimisà è regule a struttura di pori di carbone attivatu secondu diversi campi di applicazione serà una direzzione impurtante per migliurà a qualità di i prudutti di carbone attivatu è prumove. u sviluppu di alta qualità di l'industria di carbone attivatu.