Optimización da estrutura de poros de carbono poroso -Ⅱ

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

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

Método de activación física e química
O método de activación física e química refírese ao método de preparación de materiais porosos mediante a combinación dos dous métodos de activación anteriores. Xeralmente, primeiro realízase a activación química e despois realízase a activación física. En primeiro lugar, remolla a celulosa nunha solución de H3PO4 ao 68% ~ 85% a 85 ℃ durante 2 horas, despois carbonizouna nun forno de mufla durante 4 horas e despois actívaa con CO2. A superficie específica do carbón activado obtido foi de 3700 m2·g-1. Intente usar fibra de sisal como materia prima e active a fibra de carbón activado (ACF) obtida pola activación de H3PO4 unha vez, quenteuna a 830 ℃ baixo protección de N2 e, a continuación, use vapor de auga como activador para a activación secundaria. A superficie específica de ACF obtida despois de 60 min de activación mellorou significativamente.

Caracterización do rendemento da estrutura de poros activadocarbono
Os métodos de caracterización do rendemento do carbón activado de uso común e as direccións de aplicación móstranse na táboa 2. As características da estrutura de poros do material pódense probar desde dous aspectos: análise de datos e análise de imaxes.

Progreso da investigación da tecnoloxía de optimización da estrutura de poros do carbón activado
Aínda que o carbón activado ten poros ricos e unha enorme superficie específica, ten un excelente rendemento en moitos campos. Non obstante, debido á súa ampla selectividade de materias primas e ás complexas condicións de preparación, os produtos acabados xeralmente teñen as desvantaxes dunha estrutura de poros caótica, unha superficie específica diferente, unha distribución desordenada do tamaño dos poros e unhas propiedades químicas de superficie limitadas. Polo tanto, hai desvantaxes como unha gran dosificación e unha adaptabilidade estreita no proceso de aplicación, que non poden satisfacer os requisitos do mercado. Polo tanto, é de gran importancia práctica optimizar e regular a estrutura e mellorar o seu rendemento de utilización integral. Os métodos comúnmente utilizados para optimizar e regular a estrutura de poros inclúen a regulación química, a mestura de polímeros e a regulación da activación catalítica.

Tecnoloxía de regulación química
A tecnoloxía de regulación química refírese ao proceso de activación secundaria (modificación) de materiais porosos obtidos despois da activación con reactivos químicos, erosionando os poros orixinais, expandindo os microporos ou creando novos microporos para aumentar a superficie específica e a estrutura de poros do material. En xeral, o produto acabado dunha activación adoita estar inmerso en 0,5 ~ 4 veces de solución química para regular a estrutura dos poros e aumentar a superficie específica. Pódense usar todo tipo de solucións ácidas e alcalinas como reactivos para a activación secundaria.

Tecnoloxía de modificación da oxidación superficial ácida
A modificación da oxidación da superficie ácida é un método de regulación de uso común. A unha temperatura adecuada, os oxidantes ácidos poden enriquecer os poros do carbón activado, mellorar o seu tamaño e dragar os poros bloqueados. Na actualidade, a investigación nacional e estranxeira céntrase principalmente na modificación de ácidos inorgánicos. O HN03 é un oxidante de uso común, e moitos estudosos usan o HN03 para modificar o carbón activado. Tong Li et al. [28] descubriu que o HN03 pode aumentar o contido de grupos funcionais que conteñen osíxeno e nitróxeno na superficie do carbón activado e mellorar o efecto de adsorción do mercurio.

Modificando o carbón activado con HN03, despois da modificación, a superficie específica do carbón activado diminuíu de 652 m2·g-1 a 241m2·g-1, o tamaño medio dos poros aumentou de 1,27nm a 1,641nm e a capacidade de adsorción da benzofenona. na gasolina simulada aumentou un 33,7%. Modificación de carbón activado de madeira cunha concentración de HN03 do 10% e 70% en volume, respectivamente. Os resultados mostran que a superficie específica de carbón activado modificado cun 10% de HN03 aumentou de 925,45 m2·g-1 a 960,52 m2·g-1; tras a modificación co 70% de HN03, a superficie específica diminuíu ata 935,89 m2·g-1. As taxas de eliminación de Cu2+ polo carbón activado modificado con dúas concentracións de HN03 foron superiores ao 70% e ao 90%, respectivamente.

Para o carbón activado usado no campo de adsorción, o efecto de adsorción depende non só da estrutura dos poros senón tamén das propiedades químicas da superficie do adsorbente. A estrutura dos poros determina a superficie específica e a capacidade de adsorción do carbón activado, mentres que as propiedades químicas da superficie afectan á interacción entre o carbón activado e o adsorbato. Finalmente descubriuse que a modificación ácida do carbón activado non só pode axustar a estrutura dos poros dentro do carbón activado e limpar os poros bloqueados, senón que tamén aumenta o contido de grupos ácidos na superficie do material e mellora a polaridade e a hidrofilia da superficie. . A capacidade de adsorción do EDTA por carbón activado modificado por HCI aumentou un 49,5% en comparación coa anterior á modificación, que foi mellor que a da modificación do HNO3.

Carbón activado comercial modificado con HNO3 e H2O2 respectivamente! As superficies específicas despois da modificación foron do 91,3% e do 80,8% das anteriores á modificación, respectivamente. Engadíronse á superficie novos grupos funcionais que conteñen osíxeno, como carboxilo, carbonilo e fenol. A capacidade de adsorción do nitrobenceno pola modificación de HNO3 foi a mellor, que foi 3,3 veces máis que antes da modificación. Descúbrese que o aumento do contido de grupos funcionais que conteñen osíxeno no carbón activado despois da modificación do ácido levou a un aumento no número de superficies. puntos activos, que tiveron un efecto directo na mellora da capacidade de adsorción do adsorbato obxectivo.

En comparación cos ácidos inorgánicos, hai poucos informes sobre a modificación do ácido orgánico do carbón activado. Compare os efectos da modificación do ácido orgánico sobre as propiedades da estrutura de poros do carbón activado e a adsorción de metanol. Despois da modificación, a superficie específica e o volume total de poros do carbón activado diminuíron. Canto máis forte sexa a acidez, maior será a diminución. Despois da modificación con ácido oxálico, ácido tartárico e ácido cítrico, a superficie específica do carbón activado diminuíu de 898,59 m2·g-1 a 788,03m2·g-1, 685,16m2·g-1 e 622,98m2·g-1 respectivamente. Non obstante, a microporosidade do carbón activado aumentou despois da modificación. A microporosidade do carbón activado modificado con ácido cítrico aumentou do 75,9% ao 81,5%.

O ácido oxálico e a modificación do ácido tartárico son beneficiosos para a adsorción de metanol, mentres que o ácido cítrico ten un efecto inhibidor. Non obstante, J.Paul Chen et al. [35] descubriu que o carbón activado modificado con ácido cítrico pode mellorar a adsorción dos ións de cobre. Lin Tang et al. [36] carbón activado comercial modificado con ácido fórmico, ácido oxálico e ácido aminosulfónico. Despois da modificación, reduciuse a superficie específica e o volume de poros. Na superficie do produto acabado formáronse grupos funcionais que conteñen osíxeno como 0-HC-0, C-0 e S=0, e apareceron canles desiguais gravados e cristais brancos. A capacidade de adsorción de equilibrio de acetona e isopropanol tamén aumentou significativamente.

Tecnoloxía de modificación de solucións alcalinas
Algúns estudosos tamén usaron solución alcalina para realizar a activación secundaria sobre carbón activado. Impregna carbón activado caseiro a base de carbón con solución de Na0H de diferentes concentracións para controlar a estrutura dos poros. Os resultados mostraron que unha menor concentración de álcali favorecía o aumento e a expansión dos poros. O mellor efecto conseguiuse cando a concentración de masa foi do 20%. O carbón activado tiña a superficie específica máis alta (681 m2·g-1) e o volume de poros (0,5916cm3·g-1). Cando a concentración de masa de Na0H supera o 20%, a estrutura dos poros do carbón activado destrúese e os parámetros da estrutura dos poros comezan a diminuír. Isto débese a que a alta concentración de solución de Na0H corroerá o esqueleto de carbono e colapsará un gran número de poros.

Preparación de carbón activado de alto rendemento mediante a mestura de polímeros. Os precursores eran a resina furfural e o alcohol furfurílico, e o etilenglicol era o axente formador de poros. Controlouse a estrutura de poros axustando o contido dos tres polímeros e obtívose un material poroso cun tamaño de poro entre 0,008 e 5 μm. Algúns estudosos demostraron que a película de poliuretano-imida (PUI) pode ser carbonizada para obter unha película de carbono, e a estrutura dos poros pódese controlar cambiando a estrutura molecular do prepolímero de poliuretano (PU) [41]. Cando o PUI se quenta a 200 °C, xeraranse PU e poliimida (PI). Cando a temperatura do tratamento térmico sobe a 400 °C, a pirólise de PU produce gas, o que orixina a formación dunha estrutura de poros na película de PI. Despois da carbonización, obtense unha película de carbono. Ademais, o método de mestura de polímeros tamén pode mellorar algunhas propiedades físicas e mecánicas do material ata certo punto.

Tecnoloxía de regulación de activación catalítica
A tecnoloxía de regulación de activación catalítica é en realidade unha combinación de método de activación química e método de activación de gas a alta temperatura. Xeralmente, engádense substancias químicas ás materias primas como catalizadores, e os catalizadores úsanse para axudar ao proceso de carbonización ou activación para obter materiais de carbono poroso. En xeral, os metais teñen efectos catalíticos, pero os efectos catalíticos varían.

De feito, normalmente non hai un límite obvio entre a regulación da activación química e a regulación da activación catalítica dos materiais porosos. Isto débese a que ambos métodos engaden reactivos durante o proceso de carbonización e activación. O papel específico destes reactivos determina se o método pertence á categoría de activación catalítica.

A estrutura do propio material de carbono poroso, as propiedades físicas e químicas do catalizador, as condicións de reacción catalítica e o método de carga do catalizador poden ter diferentes graos de influencia sobre o efecto de regulación. Usando carbón bituminoso como materia prima, Mn(N03)2 e Cu(N03)2 como catalizadores poden preparar materiais porosos que conteñan óxidos metálicos. A cantidade adecuada de óxidos metálicos pode mellorar a porosidade e o volume dos poros, pero os efectos catalíticos dos diferentes metais son lixeiramente diferentes. O Cu(N03)2 pode promover o desenvolvemento de poros no intervalo de 1,5 ~ 2,0 nm. Ademais, os óxidos metálicos e os sales inorgánicos contidos nas cinzas da materia prima tamén desempeñarán un papel catalítico no proceso de activación. Xie Qiang et al. [42] cría que a reacción de activación catalítica de elementos como o calcio e o ferro na materia inorgánica pode promover o desenvolvemento dos poros. Cando o contido destes dous elementos é demasiado alto, a proporción de poros medios e grandes no produto aumenta significativamente.

Conclusión
Aínda que o carbón activado, como o material de carbono poroso verde máis utilizado, tivo un papel importante na industria e na vida, aínda ten un gran potencial para mellorar a expansión das materias primas, a redución de custos, a mellora da calidade, a mellora da enerxía, a extensión da vida útil e a mellora da resistencia. . Atopar materias primas de carbón activado de alta calidade e baratas, desenvolver tecnoloxías de produción de carbón activado limpas e eficientes e optimizar e regular a estrutura dos poros do carbón activado segundo diferentes campos de aplicación serán unha dirección importante para mellorar a calidade dos produtos de carbón activado e promover o desenvolvemento de alta calidade da industria do carbón activado.