Optimisation de la structure des pores du carbone poreux-Ⅰ

Bienvenue sur notre site Web pour obtenir des informations et des consultations sur les produits.

Notre site Internet :https://www.vet-china.com/

 

Cet article analyse le marché actuel du charbon actif, effectue une analyse approfondie des matières premières du charbon actif, présente les méthodes de caractérisation de la structure des pores, les méthodes de production, les facteurs d'influence et les progrès de l'application du charbon actif, et passe en revue les résultats de la recherche sur le charbon actif. technologie d’optimisation de la structure des pores, visant à promouvoir le charbon actif pour qu’il joue un rôle plus important dans l’application de technologies vertes et à faibles émissions de carbone.

Préparation du charbon actif
D'une manière générale, la préparation du charbon actif se divise en deux étapes : la carbonisation et l'activation.

Processus de carbonisation
La carbonisation fait référence au processus de chauffage du charbon brut à haute température sous la protection d'un gaz inerte pour décomposer ses matières volatiles et obtenir des produits carbonisés intermédiaires. La carbonisation peut atteindre l'objectif attendu en ajustant les paramètres du processus. Des études ont montré que la température d'activation est un paramètre clé du processus affectant les propriétés de carbonisation. Jie Qiang et coll. a étudié l'effet de la vitesse de chauffage de carbonisation sur les performances du charbon actif dans un four à moufle et a découvert qu'une vitesse plus faible contribue à améliorer le rendement en matériaux carbonisés et à produire des matériaux de haute qualité.

Processus d'activation
La carbonisation peut amener les matières premières à former une structure microcristalline similaire au graphite et générer une structure de pores primaires. Cependant, ces pores sont désordonnés ou bloqués et fermés par d’autres substances, ce qui entraîne une petite surface spécifique et nécessite une activation supplémentaire. L'activation est le processus d'enrichissement supplémentaire de la structure poreuse du produit carbonisé, qui s'effectue principalement par la réaction chimique entre l'activateur et la matière première : il peut favoriser la formation d'une structure microcristalline poreuse.

L'activation passe principalement par trois étapes dans le processus d'enrichissement des pores du matériau :
(1) Ouverture des pores fermés d'origine (à travers les pores) ;
(2) agrandissement des pores d'origine (expansion des pores) ;
(3) Formation de nouveaux pores (création de pores) ;

Ces trois effets ne se produisent pas seuls, mais se produisent simultanément et en synergie. D'une manière générale, les pores traversants et la création de pores sont propices à l'augmentation du nombre de pores, en particulier de micropores, ce qui est bénéfique pour la préparation de matériaux poreux à haute porosité et à grande surface spécifique, tandis qu'une expansion excessive des pores entraînera la fusion et la connexion des pores. , convertissant les micropores en pores plus grands. Par conséquent, afin d’obtenir des matériaux à base de charbon actif présentant des pores développés et une grande surface spécifique, il est nécessaire d’éviter une activation excessive. Les méthodes d'activation au charbon actif couramment utilisées comprennent la méthode chimique, la méthode physique et la méthode physico-chimique.

Méthode d'activation chimique
La méthode d'activation chimique fait référence à une méthode consistant à ajouter des réactifs chimiques aux matières premières, puis à les chauffer en introduisant des gaz protecteurs tels que N2 et Ar dans un four de chauffage pour les carboniser et les activer en même temps. Les activateurs couramment utilisés sont généralement NaOH, KOH et H3P04. La méthode d'activation chimique présente les avantages d'une faible température d'activation et d'un rendement élevé, mais elle présente également des problèmes tels qu'une corrosion importante, des difficultés à éliminer les réactifs de surface et une grave pollution de l'environnement.

Méthode d'activation physique
La méthode d'activation physique fait référence à la carbonisation des matières premières directement dans le four, puis à la réaction avec des gaz tels que le CO2 et le H20 introduits à haute température pour atteindre l'objectif d'augmenter et d'élargir les pores, mais la méthode d'activation physique a une mauvaise contrôlabilité des pores. structure. Parmi eux, le CO2 est largement utilisé dans la préparation du charbon actif car il est propre, facile à obtenir et peu coûteux. Utilisez la coque de noix de coco carbonisée comme matière première et activez-la avec du CO2 pour préparer du charbon actif avec des micropores développés, avec une surface spécifique et un volume total de pores de 1653 m2·g-1 et 0,1045 cm3·g-1, respectivement. Les performances ont atteint la norme d'utilisation du charbon actif pour les condensateurs à double couche.

Activez la pierre de néflier avec du CO2 pour préparer du charbon super activé. Après activation à 1 100 ℃ pendant 30 minutes, la surface spécifique et le volume total des pores ont atteint respectivement 3 500 m2·g-1 et 1,84 cm3·g-1. Utilisez du CO2 pour effectuer une activation secondaire sur du charbon actif commercial de coquille de noix de coco. Après activation, les micropores du produit fini ont été rétrécis, le volume des micropores a augmenté de 0,21 cm3.g-1 à 0,27 cm3.g-1, la surface spécifique a augmenté de 627,22 m2.g-1 à 822,71 m2.g-1. , et la capacité d'adsorption du phénol a été augmentée de 23,77 %.

D’autres chercheurs ont étudié les principaux facteurs de contrôle du processus d’activation du CO2. Mohammed et coll. [21] ont découvert que la température est le principal facteur d’influence lorsque le CO2 est utilisé pour activer la sciure de caoutchouc. La surface spécifique, le volume des pores et la microporosité du produit fini ont d’abord augmenté puis diminué avec l’augmentation de la température. Cheng Song et coll. [22] ont utilisé la méthodologie de la surface de réponse pour analyser le processus d'activation du CO2 des coquilles de noix de macadamia. Les résultats ont montré que la température et le temps d’activation ont la plus grande influence sur le développement des micropores du charbon actif.