Optimización da estrutura de poros de carbono poroso-Ⅰ

Benvido ao noso sitio web para obter información e consulta sobre produtos.

O noso sitio web:https://www.vet-china.com/

 

Este traballo analiza o mercado actual do carbón activado, realiza unha análise en profundidade das materias primas do carbón activado, introduce os métodos de caracterización da estrutura dos poros, os métodos de produción, os factores que inflúen e o progreso da aplicación do carbón activado e revisa os resultados da investigación do carbón activado. tecnoloxía de optimización da estrutura de poros, co obxectivo de promover o carbón activado para desempeñar un papel máis importante na aplicación de tecnoloxías verdes e baixas en carbono.

Preparación de carbón activado
En xeral, a preparación do carbón activado divídese en dúas etapas: carbonización e activación

Proceso de carbonización
A carbonización refírese ao proceso de quentar o carbón en bruto a alta temperatura baixo a protección de gas inerte para descompoñer a súa materia volátil e obter produtos carbonizados intermedios. A carbonización pode alcanzar o obxectivo esperado axustando os parámetros do proceso. Os estudos demostraron que a temperatura de activación é un parámetro clave do proceso que afecta as propiedades de carbonización. Jie Qiang et al. estudou o efecto da taxa de quecemento por carbonización sobre o rendemento do carbón activado nun forno de mufla e descubriu que unha taxa máis baixa axuda a mellorar o rendemento de materiais carbonizados e a producir materiais de alta calidade.

Proceso de activación
A carbonización pode facer que as materias primas formen unha estrutura microcristalina semellante ao grafito e xeren unha estrutura de poros primarios. Non obstante, estes poros están desordenados ou bloqueados e pechados por outras substancias, o que resulta nunha pequena superficie específica e require unha activación adicional. A activación é o proceso de enriquecer aínda máis a estrutura de poros do produto carbonizado, que se realiza principalmente mediante a reacción química entre o activador e a materia prima: pode promover a formación de estrutura microcristalina porosa.

A activación pasa principalmente por tres etapas no proceso de enriquecemento dos poros do material:
(1) Abrir os poros pechados orixinais (a través dos poros);
(2) Ampliación dos poros orixinais (expansión de poros);
(3) Formando novos poros (creación de poros);

Estes tres efectos non se realizan sós, senón que ocorren de forma simultánea e sinérxica. En xeral, a través dos poros e a creación de poros son propicios para aumentar o número de poros, especialmente os microporos, o que é beneficioso para a preparación de materiais porosos con alta porosidade e gran superficie específica, mentres que a expansión excesiva dos poros fará que os poros se fusionen e conecten. , convertendo os microporos en poros máis grandes. Polo tanto, para obter materiais de carbón activado con poros desenvolvidos e gran superficie específica, é necesario evitar unha activación excesiva. Os métodos de activación de carbón activado comúnmente utilizados inclúen o método químico, o método físico e o método fisicoquímico.

Método de activación química
O método de activación química refírese a un método de engadir reactivos químicos ás materias primas, e despois quentalos introducindo gases protectores como N2 e Ar nun forno de calefacción para carbonizalos e activalos ao mesmo tempo. Os activadores de uso común son xeralmente NaOH, KOH e H3P04. O método de activación química ten as vantaxes dunha baixa temperatura de activación e un alto rendemento, pero tamén ten problemas como unha gran corrosión, dificultade para eliminar os reactivos de superficie e unha grave contaminación ambiental.

Método de activación física
O método de activación física refírese a carbonizar as materias primas directamente no forno, e despois reaccionar con gases como CO2 e H20 introducidos a alta temperatura para lograr o propósito de aumentar os poros e expandir os poros, pero o método de activación física ten unha mala controlabilidade dos poros. estrutura. Entre eles, o CO2 é moi utilizado na elaboración de carbón activado porque é limpo, fácil de obter e de baixo custo. Utiliza casca de coco carbonizada como materia prima e actívao con CO2 para preparar carbón activado con microporos desenvolvidos, cunha superficie específica e volume total de poros de 1653 m2·g-1 e 0,1045cm3·g-1, respectivamente. O rendemento alcanzou o estándar de uso de carbón activado para capacitores de dobre capa.

Activa a pedra de níspero con CO2 para preparar carbón superactivado, despois da activación a 1100 ℃ durante 30 minutos, a superficie específica e o volume total dos poros alcanzaron os 3500 m2·g-1 e 1,84 cm3·g-1, respectivamente. Use CO2 para realizar a activación secundaria en carbón activado de casca de coco comercial. Despois da activación, os microporos do produto acabado estreitáronse, o volume dos microporos aumentou de 0,21 cm3·g-1 a 0,27 cm3·g-1, a superficie específica aumentou de 627,22 m2·g-1 a 822,71 m2·g-1. , e a capacidade de adsorción do fenol aumentou nun 23,77%.

Outros estudosos estudaron os principais factores de control do proceso de activación do CO2. Mohammad et al. [21] descubriu que a temperatura é o principal factor que inflúe cando se usa CO2 para activar o serrín de caucho. A superficie específica, o volume de poros e a microporosidade do produto acabado primeiro aumentaron e despois diminuíron co aumento da temperatura. Cheng Song et al. [22] utilizou a metodoloxía de superficie de resposta para analizar o proceso de activación do CO2 das cascas de noces de macadamia. Os resultados mostraron que a temperatura de activación e o tempo de activación teñen a maior influencia no desenvolvemento dos microporos de carbón activado.