Tervetuloa sivuillemme tuotetietoa ja konsultaatiota varten.
Verkkosivustomme:https://www.vet-china.com/
Fysikaalinen ja kemiallinen aktivointimenetelmä
Fysikaalisella ja kemiallisella aktivointimenetelmällä tarkoitetaan menetelmää huokoisten materiaalien valmistamiseksi yhdistämällä edellä mainitut kaksi aktivointimenetelmää. Yleensä kemiallinen aktivointi suoritetaan ensin ja sitten fyysinen aktivointi. Ensin liota selluloosaa 68-85-prosenttisessa H3PO4-liuoksessa 85 ℃:ssa 2 tuntia, sitten hiilota sitä muhveliuunissa 4 tuntia ja aktivoi se sitten CO2:lla. Saadun aktiivihiilen ominaispinta-ala oli jopa 3700 m2·g-1. Yritä käyttää sisalkuitua raaka-aineena ja aktivoi H3PO4-aktivoinnilla saatu aktiivihiilikuitu (ACF) kerran, lämmitti sen 830℃ N2-suojauksen alla ja käytti sitten vesihöyryä aktivaattorina toissijaiseen aktivointiin. ACF:n ominaispinta-ala, joka saatiin 60 minuutin aktivoinnin jälkeen, parani merkittävästi.
Aktivoidun huokosrakenteen suorituskyvyn karakterisointihiili
Yleisesti käytetyt aktiivihiilen suorituskyvyn karakterisointimenetelmät ja käyttöohjeet on esitetty taulukossa 2. Materiaalin huokosrakenteen ominaisuuksia voidaan testata kahdesta näkökulmasta: data-analyysistä ja kuva-analyysistä.
Aktiivihiilen huokosrakenteen optimointiteknologian tutkimuksen edistyminen
Vaikka aktiivihiilellä on runsaasti huokosia ja valtava ominaispinta-ala, sillä on erinomainen suorituskyky monilla aloilla. Laajan raaka-aineselektiivisyyden ja monimutkaisten valmistusolosuhteiden vuoksi valmiilla tuotteilla on kuitenkin yleensä haittoja: kaoottinen huokosrakenne, erilainen ominaispinta-ala, epäsäännöllinen huokoskokojakauma ja rajalliset pinnan kemialliset ominaisuudet. Tästä syystä sovellusprosessissa on haittoja, kuten suuri annostus ja kapea sopeutumiskyky, jotka eivät voi täyttää markkinoiden vaatimuksia. Siksi on suuri käytännön merkitys optimoida ja säädellä rakennetta ja parantaa sen kokonaisvaltaista hyötykäyttöä. Yleisesti käytettyjä menetelmiä huokosrakenteen optimoimiseksi ja säätämiseksi ovat kemiallinen säätö, polymeerien sekoittaminen ja katalyyttisen aktivaation säätely.
Kemiallinen säätötekniikka
Kemiallinen säätötekniikka tarkoittaa prosessia, jossa kemiallisilla reagensseilla aktivoitujen huokoisten materiaalien toissijainen aktivointi (modifiointi) tapahtuu, syövyttämällä alkuperäiset huokoset, laajentamalla mikrohuokosia tai luomalla edelleen uusia mikrohuokosia materiaalin ominaispinta-alan ja huokosrakenteen lisäämiseksi. Yleisesti ottaen yhden aktivoinnin lopputuote upotetaan yleensä 0,5-4 kertaa kemialliseen liuokseen huokosrakenteen säätelemiseksi ja ominaispinta-alan lisäämiseksi. Kaikenlaisia happo- ja alkaliliuoksia voidaan käyttää reagensseina sekundaarista aktivointia varten.
Happopinnan hapettumisen modifiointitekniikka
Hapan pinnan hapetusmodifiointi on yleisesti käytetty säätömenetelmä. Sopivassa lämpötilassa happamat hapettimet voivat rikastaa aktiivihiilen sisällä olevia huokosia, parantaa sen huokoskokoa ja ruopata tukkeutuneita huokosia. Tällä hetkellä kotimainen ja ulkomainen tutkimus keskittyy pääasiassa epäorgaanisten happojen muuntamiseen. HN03 on yleisesti käytetty hapetin, ja monet tutkijat käyttävät HN03:a aktiivihiilen muokkaamiseen. Tong Li et ai. [28] havaitsi, että HN03 voi lisätä happea ja typpeä sisältävien funktionaalisten ryhmien pitoisuutta aktiivihiilen pinnalla ja parantaa elohopean adsorptiovaikutusta.
Modifioimalla aktiivihiiltä HN03:lla modifioinnin jälkeen aktiivihiilen ominaispinta-ala pieneni 652 m2·g-1:stä 241 m2·g-1:een, keskimääräinen huokoskoko kasvoi 1,27 nm:stä 1,641 nm:iin ja bentsofenonin adsorptiokyky simuloidun bensiinin määrä kasvoi 33,7 %. Modifioiva puuaktiivihiili 10 % ja 70 % tilavuuspitoisuudella HN03, vastaavasti. Tulokset osoittavat, että 10 % HN03:lla modifioidun aktiivihiilen ominaispinta-ala kasvoi 925,45 m2·g-1:stä 960,52 m2·g-1:een; 70 % HN03:lla modifioinnin jälkeen ominaispinta-ala pieneni arvoon 935,89 m2·g-1. Cu2+:n poistonopeudet aktiivihiilellä, joka oli modifioitu kahdella HN03-pitoisuudella, olivat vastaavasti yli 70 % ja 90 %.
Adsorptiokentässä käytettävän aktiivihiilen adsorptiovaikutus ei riipu pelkästään huokosrakenteesta vaan myös adsorbentin pinnan kemiallisista ominaisuuksista. Huokosrakenne määrää aktiivihiilen ominaispinta-alan ja adsorptiokyvyn, kun taas pinnan kemialliset ominaisuudet vaikuttavat aktiivihiilen ja adsorbaatin väliseen vuorovaikutukseen. Lopuksi havaittiin, että aktiivihiilen happomuunnos ei voi vain säätää aktiivihiilen sisällä olevaa huokosrakennetta ja puhdistaa tukkeutuneita huokosia, vaan myös lisätä happamien ryhmien pitoisuutta materiaalin pinnalla ja parantaa pinnan polaarisuutta ja hydrofiilisyyttä. . EDTA:n adsorptiokyky HCl:lla modifioidulla aktiivihiilellä kasvoi 49,5 % verrattuna modifiointia edeltävään, mikä oli parempi kuin HNO3-modifioinnin.
Muokattu kaupallinen aktiivihiili HNO3:lla ja H2O2:lla! Ominaispinta-alat modifioinnin jälkeen olivat vastaavasti 91,3 % ja 80,8 % ennen modifiointia. Pintaan lisättiin uusia happea sisältäviä funktionaalisia ryhmiä, kuten karboksyyli, karbonyyli ja fenoli. Nitrobentseenin adsorptiokyky HNO3-modifikaatiolla oli paras, mikä oli 3,3-kertainen ennen modifiointia. On havaittu, että happea sisältävien funktionaalisten ryhmien pitoisuuden kasvu aktiivihiilessä happomodifioinnin jälkeen johti pintamäärän kasvuun. aktiivisia pisteitä, joilla oli suora vaikutus kohdeadsorbaatin adsorptiokyvyn parantamiseen.
Verrattuna epäorgaanisiin happoihin, aktiivihiilen orgaanisen hapon modifikaatiosta on vain vähän raportteja. Vertaa orgaanisen hapon modifioinnin vaikutuksia aktiivihiilen huokosrakenteen ominaisuuksiin ja metanolin adsorptioon. Modifioinnin jälkeen aktiivihiilen ominaispinta-ala ja kokonaishuokostilavuus pienenivät. Mitä vahvempi happamuus, sitä suurempi väheneminen. Oksaalihapolla, viinihapolla ja sitruunahapolla modifioinnin jälkeen aktiivihiilen ominaispinta-ala pieneni 898,59 m2·g-1:stä 788,03 m2·g-1:een, 685,16 m2·g-1:een ja 622,98 m2·g-1:een. Aktiivihiilen mikrohuokoisuus kuitenkin kasvoi modifioinnin jälkeen. Sitruunahapolla modifioidun aktiivihiilen mikrohuokoisuus nousi 75,9 %:sta 81,5 %:iin.
Oksaalihapon ja viinihapon modifikaatiot edistävät metanolin adsorptiota, kun taas sitruunahapolla on estävä vaikutus. Kuitenkin J. Paul Chen et ai. [35] havaitsivat, että sitruunahapolla modifioitu aktiivihiili voi parantaa kupari-ionien adsorptiota. Lin Tang et ai. [36] modifioitu kaupallinen aktiivihiili muurahaishapolla, oksaalihapolla ja aminosulfonihapolla. Modifioinnin jälkeen ominaispinta-ala ja huokostilavuus pienenivät. Valmiin tuotteen pinnalle muodostui happea sisältäviä funktionaalisia ryhmiä, kuten 0-HC-0, C-0 ja S=0, ja ilmaantui epätasaisia syövytettyjä kanavia ja valkoisia kiteitä. Myös asetonin ja isopropanolin tasapainoadsorptiokyky kasvoi merkittävästi.
Alkaliliuoksen modifiointitekniikka
Jotkut tutkijat käyttivät myös emäksistä liuosta sekundaarisen aktivoinnin suorittamiseen aktiivihiilellä. Kyllästä kotitekoinen hiilipohjainen aktiivihiili eri pitoisuuksilla Na0H-liuoksella huokosrakenteen hallitsemiseksi. Tulokset osoittivat, että pienempi alkalipitoisuus oli suotuisa huokosten lisääntymiselle ja laajenemiselle. Paras vaikutus saavutettiin, kun massapitoisuus oli 20 %. Aktiivihiilellä oli suurin ominaispinta-ala (681 m2·g-1) ja huokostilavuus (0,5916 cm3·g-1). Kun Na0H:n massapitoisuus ylittää 20 %, aktiivihiilen huokosrakenne tuhoutuu ja huokosrakenteen parametrit alkavat pienentyä. Tämä johtuu siitä, että Na0H-liuoksen korkea pitoisuus syövyttää hiilirunkoa ja suuri määrä huokosista romahtaa.
Tehokkaan aktiivihiilen valmistus polymeerisekoituksella. Esiasteet olivat furfuraalihartsi ja furfuryylialkoholi, ja etyleeniglykoli oli huokosia muodostava aine. Huokosrakennetta säädettiin säätämällä kolmen polymeerin pitoisuutta, ja saatiin huokoinen materiaali, jonka huokoskoko oli välillä 0,008-5 μm. Jotkut tutkijat ovat osoittaneet, että polyuretaani-imidikalvo (PUI) voidaan hiiltää hiilikalvon saamiseksi ja huokosrakennetta voidaan hallita muuttamalla polyuretaani (PU) esipolymeerin molekyylirakennetta [41]. Kun PUI kuumennetaan 200 °C:seen, syntyy PU:ta ja polyimidia (PI). Kun lämpökäsittelyn lämpötila nousee 400 °C:seen, PU-pyrolyysi tuottaa kaasua, mikä johtaa huokosrakenteen muodostumiseen PI-kalvolle. Hiiltymisen jälkeen saadaan hiilikalvo. Lisäksi polymeerien sekoitusmenetelmällä voidaan jossain määrin parantaa myös joitain materiaalin fysikaalisia ja mekaanisia ominaisuuksia
Katalyyttisen aktivoinnin säätötekniikka
Katalyyttisen aktivoinnin säätötekniikka on itse asiassa kemiallisen aktivointimenetelmän ja korkean lämpötilan kaasuaktivointimenetelmän yhdistelmä. Yleensä kemiallisia aineita lisätään raaka-aineisiin katalyytteinä, ja katalyyttejä käytetään auttamaan hiiltymis- tai aktivointiprosessia huokoisten hiilimateriaalien saamiseksi. Yleisesti ottaen metalleilla on yleensä katalyyttisiä vaikutuksia, mutta katalyyttiset vaikutukset vaihtelevat.
Itse asiassa huokoisten materiaalien kemiallisen aktivaation säätelyn ja katalyyttisen aktivoinnin säätelyn välillä ei yleensä ole selvää rajaa. Tämä johtuu siitä, että molemmat menetelmät lisäävät reagensseja karbonointi- ja aktivointiprosessin aikana. Näiden reagenssien erityinen rooli määrittää, kuuluuko menetelmä katalyyttisen aktivoinnin luokkaan.
Itse huokoisen hiilimateriaalin rakenteella, katalyytin fysikaalisilla ja kemiallisilla ominaisuuksilla, katalyyttisillä reaktio-olosuhteilla ja katalyytin latausmenetelmällä voi kaikilla olla eriasteinen vaikutus säätövaikutukseen. Bitumisista kivihiiltä raaka-aineena käyttämällä katalyytteinä Mn(N03)2 ja Cu(N03)2 voidaan valmistaa huokoisia metallioksideja sisältäviä materiaaleja. Sopiva määrä metallioksideja voi parantaa huokoisuutta ja huokostilavuutta, mutta eri metallien katalyyttiset vaikutukset ovat hieman erilaisia. Cu(N03)2 voi edistää huokosten kehittymistä alueella 1,5-2,0 nm. Lisäksi raaka-ainetuhkan sisältämät metallioksidit ja epäorgaaniset suolat ovat myös katalyyttisessä roolissa aktivointiprosessissa. Xie Qiang et ai. [42] uskoi, että elementtien, kuten kalsiumin ja raudan, katalyyttinen aktivaatioreaktio epäorgaanisessa aineessa voi edistää huokosten kehittymistä. Kun näiden kahden alkuaineen pitoisuus on liian korkea, keskisuurten ja suurten huokosten osuus tuotteessa kasvaa merkittävästi.
Johtopäätös
Vaikka aktiivihiilellä, yleisimmin käytettynä vihreänä huokoisena hiilimateriaalina, on ollut tärkeä rooli teollisuudessa ja elämässä, sillä on edelleen suuria mahdollisuuksia parantaa raaka-aineiden laajentamista, kustannusten alentamista, laadun parantamista, energian parantamista, käyttöiän pidentämistä ja lujuuden parantamista. . Laadukkaiden ja halpojen aktiivihiiliraaka-aineiden löytäminen, puhtaan ja tehokkaan aktiivihiilen tuotantoteknologian kehittäminen sekä aktiivihiilen huokosrakenteen optimointi ja säätely eri käyttöalueiden mukaan ovat tärkeä suunta aktiivihiilituotteiden laadun parantamiseksi ja edistämiseksi. aktiivihiiliteollisuuden laadukas kehittäminen.
Postitusaika: 27.8.2024