Καλώς ήλθατε στον ιστότοπό μας για πληροφορίες προϊόντων και συμβουλές.
Η ιστοσελίδα μας:https://www.vet-china.com/
Μέθοδος φυσικής και χημικής ενεργοποίησης
Η μέθοδος φυσικής και χημικής ενεργοποίησης αναφέρεται στη μέθοδο παρασκευής πορωδών υλικών με συνδυασμό των δύο παραπάνω μεθόδων ενεργοποίησης. Γενικά, πραγματοποιείται πρώτα η χημική ενεργοποίηση και στη συνέχεια η φυσική ενεργοποίηση. Αρχικά εμποτίστε την κυτταρίνη σε διάλυμα H3PO4 68%~85% στους 85℃ για 2 ώρες, στη συνέχεια ανθρακοποιήστε την σε φούρνο σιγαστήρα για 4 ώρες και στη συνέχεια ενεργοποιήστε την με CO2. Η ειδική επιφάνεια του ενεργοποιημένου άνθρακα που ελήφθη ήταν τόσο υψηλή όσο 3700 m2·g-1. Προσπαθήστε να χρησιμοποιήσετε ίνα σιζάλ ως πρώτη ύλη και ενεργοποιήσατε την ίνα ενεργού άνθρακα (ACF) που ελήφθη με την ενεργοποίηση του H3PO4 μία φορά, τη θερμάνετε στους 830℃ υπό προστασία N2 και στη συνέχεια χρησιμοποίησε υδρατμούς ως ενεργοποιητή για δευτερεύουσα ενεργοποίηση. Η ειδική επιφάνεια του ACF που ελήφθη μετά από 60 λεπτά ενεργοποίησης βελτιώθηκε σημαντικά.
Χαρακτηρισμός της δομής των πόρων απόδοση του ενεργοποιημένουάνθρακας
Οι κοινώς χρησιμοποιούμενες μέθοδοι χαρακτηρισμού απόδοσης ενεργού άνθρακα και οι οδηγίες εφαρμογής φαίνονται στον Πίνακα 2. Τα χαρακτηριστικά δομής πόρων του υλικού μπορούν να ελεγχθούν από δύο πτυχές: ανάλυση δεδομένων και ανάλυση εικόνας.
Πρόοδος έρευνας της τεχνολογίας βελτιστοποίησης της δομής των πόρων ενεργού άνθρακα
Αν και ο ενεργός άνθρακας έχει πλούσιους πόρους και τεράστια ειδική επιφάνεια, έχει εξαιρετική απόδοση σε πολλά πεδία. Ωστόσο, λόγω της ευρείας επιλεκτικότητας πρώτης ύλης και των πολύπλοκων συνθηκών προετοιμασίας, τα τελικά προϊόντα έχουν γενικά τα μειονεκτήματα της χαοτικής δομής πόρων, της διαφορετικής ειδικής επιφάνειας, της διαταραγμένης κατανομής μεγέθους πόρων και των περιορισμένων χημικών ιδιοτήτων της επιφάνειας. Επομένως, υπάρχουν μειονεκτήματα όπως η μεγάλη δοσολογία και η περιορισμένη προσαρμοστικότητα στη διαδικασία εφαρμογής, τα οποία δεν μπορούν να ανταποκριθούν στις απαιτήσεις της αγοράς. Ως εκ τούτου, έχει μεγάλη πρακτική σημασία η βελτιστοποίηση και η ρύθμιση της δομής και η βελτίωση της συνολικής απόδοσης χρήσης της. Οι συνήθεις μέθοδοι για τη βελτιστοποίηση και τη ρύθμιση της δομής των πόρων περιλαμβάνουν τη χημική ρύθμιση, την ανάμειξη πολυμερών και τη ρύθμιση καταλυτικής ενεργοποίησης.
Τεχνολογία χημικής ρύθμισης
Η τεχνολογία χημικής ρύθμισης αναφέρεται στη διαδικασία δευτερογενούς ενεργοποίησης (τροποποίησης) πορωδών υλικών που λαμβάνεται μετά από ενεργοποίηση με χημικά αντιδραστήρια, διάβρωση των αρχικών πόρων, επέκταση των μικροπόρων ή περαιτέρω δημιουργία νέων μικροπόρων για αύξηση της ειδικής επιφάνειας και της δομής πόρων του υλικού. Σε γενικές γραμμές, το τελικό προϊόν μιας ενεργοποίησης γενικά βυθίζεται σε 0,5~4 φορές χημικού διαλύματος για να ρυθμιστεί η δομή των πόρων και να αυξηθεί η ειδική επιφάνεια. Όλα τα είδη όξινων και αλκαλικών διαλυμάτων μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως αντιδραστήρια για δευτερογενή ενεργοποίηση.
Τεχνολογία τροποποίησης οξείδωσης επιφάνειας οξέος
Η τροποποίηση της οξείδωσης της επιφάνειας με οξύ είναι μια ευρέως χρησιμοποιούμενη μέθοδος ρύθμισης. Σε κατάλληλη θερμοκρασία, τα όξινα οξειδωτικά μπορούν να εμπλουτίσουν τους πόρους μέσα στον ενεργό άνθρακα, να βελτιώσουν το μέγεθος των πόρων του και να βυθοκορήσουν τους φραγμένους πόρους. Επί του παρόντος, η εγχώρια και ξένη έρευνα επικεντρώνεται κυρίως στην τροποποίηση των ανόργανων οξέων. Το HN03 είναι ένα οξειδωτικό που χρησιμοποιείται συνήθως και πολλοί μελετητές χρησιμοποιούν το HN03 για να τροποποιήσουν τον ενεργό άνθρακα. Οι Tong Li et al. [28] διαπίστωσε ότι το HN03 μπορεί να αυξήσει την περιεκτικότητα σε λειτουργικές ομάδες που περιέχουν οξυγόνο και άζωτο στην επιφάνεια του ενεργού άνθρακα και να βελτιώσει την επίδραση προσρόφησης του υδραργύρου.
Τροποποιώντας τον ενεργό άνθρακα με HN03, μετά την τροποποίηση, η ειδική επιφάνεια του ενεργού άνθρακα μειώθηκε από 652m2·g-1 σε 241m2·g-1, το μέσο μέγεθος πόρων αυξήθηκε από 1,27nm σε 1,641nm και η ικανότητα προσρόφησης της βενζοφαινόνης στην προσομοιωμένη βενζίνη αυξήθηκε κατά 33,7%. Τροποποιητικός ενεργός άνθρακας από ξύλο με 10% και 70% κατ' όγκο συγκέντρωση HN03, αντίστοιχα. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η ειδική επιφάνεια του ενεργού άνθρακα τροποποιημένου με 10% HN03 αυξήθηκε από 925,45m2·g-1 σε 960,52m2·g-1. μετά από τροποποίηση με 70% HN03, η ειδική επιφάνεια μειώθηκε στα 935,89m2·g-1. Οι ρυθμοί απομάκρυνσης Cu2+ από ενεργό άνθρακα τροποποιημένο με δύο συγκεντρώσεις HN03 ήταν πάνω από 70% και 90%, αντίστοιχα.
Για τον ενεργό άνθρακα που χρησιμοποιείται στο πεδίο προσρόφησης, η επίδραση της προσρόφησης εξαρτάται όχι μόνο από τη δομή των πόρων αλλά και από τις επιφανειακές χημικές ιδιότητες του προσροφητικού. Η δομή των πόρων καθορίζει την ειδική επιφάνεια και την ικανότητα προσρόφησης του ενεργού άνθρακα, ενώ οι χημικές ιδιότητες της επιφάνειας επηρεάζουν την αλληλεπίδραση μεταξύ ενεργού άνθρακα και προσροφημένου υλικού. Τέλος, διαπιστώθηκε ότι η όξινη τροποποίηση του ενεργού άνθρακα δεν μπορεί μόνο να ρυθμίσει τη δομή των πόρων μέσα στον ενεργό άνθρακα και να καθαρίσει τους φραγμένους πόρους, αλλά και να αυξήσει την περιεκτικότητα σε όξινες ομάδες στην επιφάνεια του υλικού και να ενισχύσει την πολικότητα και την υδροφιλία της επιφάνειας . Η ικανότητα προσρόφησης του EDTA από ενεργό άνθρακα που τροποποιήθηκε με HCI αυξήθηκε κατά 49,5% σε σύγκριση με εκείνη πριν από την τροποποίηση, η οποία ήταν καλύτερη από αυτή της τροποποίησης HNO3.
Τροποποιημένος ενεργός άνθρακας του εμπορίου με HNO3 και H2O2 αντίστοιχα! Οι συγκεκριμένες επιφάνειες μετά την τροποποίηση ήταν 91,3% και 80,8% των επιφανειών πριν από την τροποποίηση, αντίστοιχα. Νέες λειτουργικές ομάδες που περιέχουν οξυγόνο όπως καρβοξυλ, καρβονυλ και φαινόλη προστέθηκαν στην επιφάνεια. Η ικανότητα προσρόφησης του νιτροβενζολίου με τροποποίηση HNO3 ήταν η καλύτερη, η οποία ήταν 3,3 φορές μεγαλύτερη από αυτή πριν από την τροποποίηση. Διαπιστώθηκε ότι η αύξηση της περιεκτικότητας σε λειτουργικές ομάδες που περιέχουν οξυγόνο σε ενεργό άνθρακα μετά από τροποποίηση οξέος οδήγησε σε αύξηση του αριθμού της επιφάνειας ενεργά σημεία, τα οποία είχαν άμεση επίδραση στη βελτίωση της ικανότητας προσρόφησης του προσροφητικού υλικού στόχου.
Σε σύγκριση με τα ανόργανα οξέα, υπάρχουν λίγες αναφορές για την τροποποίηση του ενεργού άνθρακα με οργανικό οξύ. Συγκρίνετε τα αποτελέσματα της τροποποίησης του οργανικού οξέος στις ιδιότητες της δομής των πόρων του ενεργού άνθρακα και στην προσρόφηση της μεθανόλης. Μετά την τροποποίηση, η ειδική επιφάνεια και ο συνολικός όγκος πόρων του ενεργού άνθρακα μειώθηκαν. Όσο ισχυρότερη είναι η οξύτητα, τόσο μεγαλύτερη είναι η μείωση. Μετά από τροποποίηση με οξαλικό οξύ, τρυγικό οξύ και κιτρικό οξύ, η ειδική επιφάνεια του ενεργού άνθρακα μειώθηκε από 898,59m2·g-1 σε 788,03m2·g-1, 685,16m2·g-1 και 622,98m2·g-1 αντίστοιχα. Ωστόσο, το μικροπορώδες του ενεργού άνθρακα αυξήθηκε μετά την τροποποίηση. Το μικροπορώδες του ενεργού άνθρακα τροποποιημένου με κιτρικό οξύ αυξήθηκε από 75,9% σε 81,5%.
Η τροποποίηση του οξαλικού οξέος και του τρυγικού οξέος είναι ευεργετική για την προσρόφηση της μεθανόλης, ενώ το κιτρικό οξύ έχει ανασταλτική δράση. Ωστόσο, οι J.Paul Chen et al. [35] διαπίστωσε ότι ο ενεργός άνθρακας τροποποιημένος με κιτρικό οξύ μπορεί να ενισχύσει την προσρόφηση των ιόντων χαλκού. Οι Lin Tang et al. [36] τροποποιημένος ενεργός άνθρακας του εμπορίου με μυρμηκικό οξύ, οξαλικό οξύ και αμινοσουλφονικό οξύ. Μετά την τροποποίηση, η ειδική επιφάνεια και ο όγκος των πόρων μειώθηκαν. Στην επιφάνεια του τελικού προϊόντος σχηματίστηκαν λειτουργικές ομάδες που περιέχουν οξυγόνο όπως 0-HC-0, C-0 και S=0 και εμφανίστηκαν ανομοιόμορφα χαραγμένα κανάλια και λευκοί κρύσταλλοι. Η ικανότητα προσρόφησης ισορροπίας της ακετόνης και της ισοπροπανόλης αυξήθηκε επίσης σημαντικά.
Τεχνολογία τροποποίησης αλκαλικού διαλύματος
Μερικοί μελετητές χρησιμοποίησαν επίσης αλκαλικό διάλυμα για να πραγματοποιήσουν δευτερογενή ενεργοποίηση σε ενεργό άνθρακα. Εμποτίστε σπιτικό ενεργό άνθρακα με βάση τον άνθρακα με διάλυμα Na0H διαφορετικών συγκεντρώσεων για τον έλεγχο της δομής των πόρων. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι μια χαμηλότερη συγκέντρωση αλκαλίου ευνοούσε την αύξηση και τη διαστολή των πόρων. Το καλύτερο αποτέλεσμα επιτεύχθηκε όταν η συγκέντρωση μάζας ήταν 20%. Ο ενεργός άνθρακας είχε την υψηλότερη ειδική επιφάνεια (681m2·g-1) και όγκο πόρων (0,5916cm3·g-1). Όταν η συγκέντρωση μάζας του Na0H υπερβαίνει το 20%, η δομή των πόρων του ενεργού άνθρακα καταστρέφεται και οι παράμετροι της δομής των πόρων αρχίζουν να μειώνονται. Αυτό συμβαίνει επειδή η υψηλή συγκέντρωση διαλύματος Na0H θα διαβρώσει τον σκελετό άνθρακα και ένας μεγάλος αριθμός πόρων θα καταρρεύσει.
Προετοιμασία ενεργού άνθρακα υψηλής απόδοσης με ανάμειξη πολυμερών. Οι πρόδρομοι ήταν η ρητίνη φουρφουράλης και η φουρφουρυλική αλκοόλη και η αιθυλενογλυκόλη ήταν ο παράγοντας σχηματισμού πόρων. Η δομή των πόρων ελέγχθηκε με προσαρμογή της περιεκτικότητας των τριών πολυμερών και ελήφθη ένα πορώδες υλικό με μέγεθος πόρων μεταξύ 0,008 και 5 μm. Μερικοί μελετητές έχουν αποδείξει ότι το φιλμ πολυουρεθάνης-ιμιδίου (PUI) μπορεί να ανθρακωθεί για να ληφθεί φιλμ άνθρακα και η δομή των πόρων μπορεί να ελεγχθεί αλλάζοντας τη μοριακή δομή του προπολυμερούς πολυουρεθάνης (PU) [41]. Όταν το PUI θερμαίνεται στους 200°C, θα δημιουργηθούν PU και πολυιμίδιο (PI). Όταν η θερμοκρασία θερμικής επεξεργασίας αυξάνεται στους 400°C, η πυρόλυση PU παράγει αέριο, με αποτέλεσμα το σχηματισμό μιας δομής πόρων στο φιλμ PI. Μετά την ενανθράκωση, λαμβάνεται ένα φιλμ άνθρακα. Επιπλέον, η μέθοδος ανάμειξης πολυμερών μπορεί επίσης να βελτιώσει ορισμένες φυσικές και μηχανικές ιδιότητες του υλικού σε κάποιο βαθμό
Τεχνολογία ρύθμισης καταλυτικής ενεργοποίησης
Η τεχνολογία ρύθμισης καταλυτικής ενεργοποίησης είναι στην πραγματικότητα ένας συνδυασμός μεθόδου χημικής ενεργοποίησης και μεθόδου ενεργοποίησης αερίου υψηλής θερμοκρασίας. Γενικά, χημικές ουσίες προστίθενται στις πρώτες ύλες ως καταλύτες και οι καταλύτες χρησιμοποιούνται για να βοηθήσουν τη διαδικασία ενανθράκωσης ή ενεργοποίησης για τη λήψη πορωδών υλικών άνθρακα. Σε γενικές γραμμές, τα μέταλλα έχουν γενικά καταλυτικά αποτελέσματα, αλλά τα καταλυτικά αποτελέσματα ποικίλλουν.
Στην πραγματικότητα, συνήθως δεν υπάρχει προφανές όριο μεταξύ της ρύθμισης της χημικής ενεργοποίησης και της ρύθμισης της καταλυτικής ενεργοποίησης των πορωδών υλικών. Αυτό συμβαίνει επειδή και οι δύο μέθοδοι προσθέτουν αντιδραστήρια κατά τη διαδικασία ενανθράκωσης και ενεργοποίησης. Ο ειδικός ρόλος αυτών των αντιδραστηρίων καθορίζει εάν η μέθοδος ανήκει στην κατηγορία της καταλυτικής ενεργοποίησης.
Η δομή του ίδιου του πορώδους υλικού άνθρακα, οι φυσικές και χημικές ιδιότητες του καταλύτη, οι συνθήκες καταλυτικής αντίδρασης και η μέθοδος φόρτωσης του καταλύτη μπορούν όλα να έχουν διαφορετικούς βαθμούς επιρροής στο αποτέλεσμα ρύθμισης. Χρησιμοποιώντας ασφαλτούχο άνθρακα ως πρώτη ύλη, τα Mn(N03)2 και Cu(N03)2 ως καταλύτες μπορούν να παρασκευάσουν πορώδη υλικά που περιέχουν οξείδια μετάλλων. Η κατάλληλη ποσότητα οξειδίων μετάλλων μπορεί να βελτιώσει το πορώδες και τον όγκο των πόρων, αλλά τα καταλυτικά αποτελέσματα διαφορετικών μετάλλων είναι ελαφρώς διαφορετικά. Το Cu(N03)2 μπορεί να προωθήσει την ανάπτυξη πόρων στην περιοχή 1,5~2,0 nm. Επιπλέον, τα οξείδια μετάλλων και τα ανόργανα άλατα που περιέχονται στην τέφρα της πρώτης ύλης θα παίξουν επίσης καταλυτικό ρόλο στη διαδικασία ενεργοποίησης. Xie Qiang et al. [42] πίστευαν ότι η αντίδραση καταλυτικής ενεργοποίησης στοιχείων όπως το ασβέστιο και ο σίδηρος σε ανόργανη ύλη μπορεί να προάγει την ανάπτυξη των πόρων. Όταν η περιεκτικότητα αυτών των δύο στοιχείων είναι πολύ υψηλή, η αναλογία μεσαίων και μεγάλων πόρων στο προϊόν αυξάνεται σημαντικά.
Σύναψη
Αν και ο ενεργός άνθρακας, ως το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο υλικό πράσινου πορώδους άνθρακα, έχει διαδραματίσει σημαντικό ρόλο στη βιομηχανία και τη ζωή, εξακολουθεί να έχει μεγάλες δυνατότητες βελτίωσης στην επέκταση των πρώτων υλών, μείωση κόστους, βελτίωση ποιότητας, βελτίωση ενέργειας, παράταση ζωής και βελτίωση αντοχής . Η εύρεση υψηλής ποιότητας και φθηνών πρώτων υλών ενεργού άνθρακα, η ανάπτυξη καθαρής και αποτελεσματικής τεχνολογίας παραγωγής ενεργού άνθρακα και η βελτιστοποίηση και ρύθμιση της δομής πόρων του ενεργού άνθρακα σύμφωνα με διαφορετικά πεδία εφαρμογής θα είναι μια σημαντική κατεύθυνση για τη βελτίωση της ποιότητας των προϊόντων ενεργού άνθρακα και την προώθηση την ανάπτυξη υψηλής ποιότητας της βιομηχανίας ενεργού άνθρακα.
Ώρα δημοσίευσης: Αυγ-27-2024