છિદ્રાળુ કાર્બન છિદ્ર માળખું ઑપ્ટિમાઇઝેશન -Ⅱ

ઉત્પાદન માહિતી અને પરામર્શ માટે અમારી વેબસાઇટ પર આપનું સ્વાગત છે.

અમારી વેબસાઇટ:https://www.vet-china.com/

 

ભૌતિક અને રાસાયણિક સક્રિયકરણ પદ્ધતિ

ભૌતિક અને રાસાયણિક સક્રિયકરણ પદ્ધતિ ઉપરોક્ત બે સક્રિયકરણ પદ્ધતિઓને જોડીને છિદ્રાળુ સામગ્રી તૈયાર કરવાની પદ્ધતિનો સંદર્ભ આપે છે. સામાન્ય રીતે, રાસાયણિક સક્રિયકરણ પ્રથમ કરવામાં આવે છે, અને પછી ભૌતિક સક્રિયકરણ કરવામાં આવે છે. સૌપ્રથમ સેલ્યુલોઝને 68%~85% H3PO4 સોલ્યુશનમાં 85℃ પર 2h માટે પલાળી રાખો, પછી તેને મફલ ફર્નેસમાં 4h માટે કાર્બોનાઇઝ કરો, અને પછી તેને CO2 સાથે સક્રિય કરો. પ્રાપ્ત થયેલ સક્રિય કાર્બનનો ચોક્કસ સપાટી વિસ્તાર 3700m2·g-1 જેટલો ઊંચો હતો. કાચા માલ તરીકે સિસલ ફાઇબરનો ઉપયોગ કરવાનો પ્રયાસ કરો, અને H3PO4 સક્રિયકરણ દ્વારા મેળવેલા સક્રિય કાર્બન ફાઇબર (ACF)ને એકવાર સક્રિય કરો, N2 સંરક્ષણ હેઠળ તેને 830℃ સુધી ગરમ કરો, અને પછી ગૌણ સક્રિયકરણ માટે એક્ટિવેટર તરીકે પાણીની વરાળનો ઉપયોગ કરો. સક્રિયકરણના 60 મિનિટ પછી પ્રાપ્ત થયેલ ACF ના વિશિષ્ટ સપાટી વિસ્તાર નોંધપાત્ર રીતે સુધારેલ છે.

 

સક્રિય ના છિદ્ર માળખું પ્રદર્શન લાક્ષણિકતાકાર્બન

 
સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતી સક્રિય કાર્બન પ્રદર્શન લાક્ષણિકતા પદ્ધતિઓ અને એપ્લિકેશન દિશાઓ કોષ્ટક 2 માં દર્શાવવામાં આવી છે. સામગ્રીની છિદ્ર રચના લાક્ષણિકતાઓને બે પાસાઓથી ચકાસી શકાય છે: ડેટા વિશ્લેષણ અને છબી વિશ્લેષણ.

 

સક્રિય કાર્બનની છિદ્ર માળખું ઓપ્ટિમાઇઝેશન ટેકનોલોજીની સંશોધન પ્રગતિ

સક્રિય કાર્બનમાં સમૃદ્ધ છિદ્રો અને વિશાળ ચોક્કસ સપાટી વિસ્તાર હોવા છતાં, તે ઘણા ક્ષેત્રોમાં ઉત્તમ પ્રદર્શન ધરાવે છે. જો કે, તેની વિશાળ કાચી સામગ્રીની પસંદગી અને તૈયારીની જટિલ પરિસ્થિતિઓને લીધે, તૈયાર ઉત્પાદનોમાં સામાન્ય રીતે અસ્તવ્યસ્ત છિદ્ર માળખું, વિવિધ વિશિષ્ટ સપાટી વિસ્તાર, અવ્યવસ્થિત છિદ્ર કદનું વિતરણ અને સપાટીના મર્યાદિત રાસાયણિક ગુણધર્મોના ગેરફાયદા હોય છે. તેથી, એપ્લિકેશન પ્રક્રિયામાં મોટી માત્રા અને સાંકડી અનુકૂલનક્ષમતા જેવા ગેરફાયદા છે, જે બજારની જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરી શકતા નથી. તેથી, બંધારણને ઑપ્ટિમાઇઝ અને નિયમન કરવું અને તેના વ્યાપક ઉપયોગની કામગીરીમાં સુધારો કરવો તે ખૂબ જ વ્યવહારુ મહત્વ છે. છિદ્રની રચનાને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવા અને નિયમન કરવા માટે સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતી પદ્ધતિઓમાં રાસાયણિક નિયમન, પોલિમર મિશ્રણ અને ઉત્પ્રેરક સક્રિયકરણ નિયમનનો સમાવેશ થાય છે.

 

રાસાયણિક નિયમન તકનીક

કેમિકલ રેગ્યુલેશન ટેક્નોલૉજી એ રાસાયણિક રીએજન્ટ્સ સાથે સક્રિયકરણ પછી મેળવવામાં આવેલી છિદ્રાળુ સામગ્રીના ગૌણ સક્રિયકરણ (સુધારા)ની પ્રક્રિયાનો સંદર્ભ આપે છે, મૂળ છિદ્રોને ભૂંસી નાખે છે, માઇક્રોપોર્સને વિસ્તૃત કરે છે અથવા સામગ્રીના ચોક્કસ સપાટી વિસ્તાર અને છિદ્ર માળખું વધારવા માટે નવા માઇક્રોપોર બનાવે છે. સામાન્ય રીતે કહીએ તો, એક સક્રિયકરણની ફિનિશ્ડ પ્રોડક્ટને સામાન્ય રીતે 0.5~4 વખત રાસાયણિક દ્રાવણમાં ડુબાડવામાં આવે છે જેથી છિદ્રનું માળખું નિયંત્રિત થાય અને ચોક્કસ સપાટી વિસ્તાર વધે. ગૌણ સક્રિયકરણ માટે તમામ પ્રકારના એસિડ અને આલ્કલી સોલ્યુશનનો રીએજન્ટ તરીકે ઉપયોગ કરી શકાય છે.

 

એસિડ સપાટી ઓક્સિડેશન ફેરફાર ટેકનોલોજી

એસિડ સપાટી ઓક્સિડેશન ફેરફાર એ સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતી નિયમન પદ્ધતિ છે. યોગ્ય તાપમાને, એસિડ ઓક્સિડન્ટ્સ સક્રિય કાર્બનની અંદરના છિદ્રોને સમૃદ્ધ બનાવી શકે છે, તેના છિદ્રનું કદ સુધારી શકે છે અને અવરોધિત છિદ્રોને ડ્રેજ કરી શકે છે. હાલમાં, સ્થાનિક અને વિદેશી સંશોધન મુખ્યત્વે અકાર્બનિક એસિડના ફેરફાર પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે. HN03 એ સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતું ઓક્સિડન્ટ છે, અને ઘણા વિદ્વાનો સક્રિય કાર્બનને સુધારવા માટે HN03 નો ઉપયોગ કરે છે. ટોંગ લી એટ અલ. [૨૮] જાણવા મળ્યું કે HN03 સક્રિય કાર્બનની સપાટી પર ઓક્સિજન-સમાવતી અને નાઇટ્રોજન-સમાવતી કાર્યાત્મક જૂથોની સામગ્રીને વધારી શકે છે અને પારાના શોષણની અસરમાં સુધારો કરી શકે છે.

HN03 સાથે સક્રિય કાર્બનને સંશોધિત કરીને, ફેરફાર કર્યા પછી, સક્રિય કાર્બનનો ચોક્કસ સપાટી વિસ્તાર 652m2·g-1 થી ઘટીને 241m2·g-1 થયો, સરેરાશ છિદ્રનું કદ 1.27nm થી વધીને 1.641nm થયું, અને બેન્ઝોફેનોનની શોષણ ક્ષમતા સિમ્યુલેટેડ ગેસોલિનમાં 33.7% નો વધારો થયો છે. HN03 ની અનુક્રમે 10% અને 70% વોલ્યુમ સાંદ્રતા સાથે લાકડાના સક્રિય કાર્બનને સંશોધિત કરવું. પરિણામો દર્શાવે છે કે 10% HN03 સાથે સંશોધિત સક્રિય કાર્બનનો ચોક્કસ સપાટી વિસ્તાર 925.45m2·g-1 થી વધીને 960.52m2·g-1 થયો છે; 70% HN03 સાથે ફેરફાર કર્યા પછી, ચોક્કસ સપાટીનો વિસ્તાર ઘટીને 935.89m2·g-1 થયો. HN03 ની બે સાંદ્રતા સાથે સંશોધિત સક્રિય કાર્બન દ્વારા Cu2+ ના દૂર કરવાના દર અનુક્રમે 70% અને 90% થી ઉપર હતા.

શોષણ ક્ષેત્રમાં ઉપયોગમાં લેવાતા સક્રિય કાર્બન માટે, શોષણ અસર માત્ર છિદ્રની રચના પર જ નહીં, પરંતુ શોષકની સપાટીના રાસાયણિક ગુણધર્મો પર પણ આધારિત છે. છિદ્રનું માળખું ચોક્કસ સપાટી વિસ્તાર અને સક્રિય કાર્બનની શોષણ ક્ષમતા નક્કી કરે છે, જ્યારે સપાટીના રાસાયણિક ગુણધર્મો સક્રિય કાર્બન અને શોષણ વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને અસર કરે છે. અંતે એવું જાણવા મળ્યું કે સક્રિય કાર્બનનું એસિડ ફેરફાર માત્ર સક્રિય કાર્બનની અંદરના છિદ્રની રચનાને સમાયોજિત કરી શકતું નથી અને અવરોધિત છિદ્રોને સાફ કરી શકે છે, પરંતુ સામગ્રીની સપાટી પર એસિડિક જૂથોની સામગ્રીને પણ વધારી શકે છે અને સપાટીની ધ્રુવીયતા અને હાઇડ્રોફિલિસિટીમાં વધારો કરે છે. . HCI દ્વારા સંશોધિત સક્રિય કાર્બન દ્વારા EDTA ની શોષણ ક્ષમતા ફેરફાર પહેલાની સરખામણીમાં 49.5% વધી છે, જે HNO3 ફેરફાર કરતા વધુ સારી હતી.

HNO3 અને H2O2 સાથે અનુક્રમે સંશોધિત વાણિજ્યિક સક્રિય કાર્બન! ફેરફાર પછીના ચોક્કસ સપાટી વિસ્તારો અનુક્રમે 91.3% અને ફેરફાર પહેલાના 80.8% હતા. નવા ઓક્સિજન ધરાવતા કાર્યાત્મક જૂથો જેમ કે કાર્બોક્સિલ, કાર્બોનિલ અને ફિનોલ સપાટી પર ઉમેરવામાં આવ્યા હતા. HNO3 ફેરફાર દ્વારા નાઈટ્રોબેન્ઝીનની શોષણ ક્ષમતા શ્રેષ્ઠ હતી, જે ફેરફાર પહેલા કરતા 3.3 ગણી હતી. એવું જાણવા મળ્યું છે કે એસિડ ફેરફાર પછી સક્રિય કાર્બનમાં ઓક્સિજન ધરાવતા કાર્યાત્મક જૂથોની સામગ્રીમાં વધારો થવાથી સપાટીની સંખ્યામાં વધારો થયો છે. સક્રિય બિંદુઓ, જેની સીધી અસર લક્ષ્ય શોષણની ક્ષમતાને સુધારવા પર હતી.

અકાર્બનિક એસિડની તુલનામાં, સક્રિય કાર્બનના કાર્બનિક એસિડ ફેરફાર અંગે થોડા અહેવાલો છે. સક્રિય કાર્બનના છિદ્ર રચના ગુણધર્મો અને મિથેનોલના શોષણ પર કાર્બનિક એસિડ ફેરફારની અસરોની તુલના કરો. ફેરફાર કર્યા પછી, ચોક્કસ સપાટી વિસ્તાર અને સક્રિય કાર્બનનું કુલ છિદ્રનું પ્રમાણ ઘટ્યું. એસિડિટી જેટલી મજબૂત, ઘટાડો તેટલો મોટો. ઓક્સાલિક એસિડ, ટાર્ટરિક એસિડ અને સાઇટ્રિક એસિડ સાથે ફેરફાર કર્યા પછી, સક્રિય કાર્બનનો ચોક્કસ સપાટી વિસ્તાર અનુક્રમે 898.59m2·g-1 થી ઘટીને 788.03m2·g-1, 685.16m2·g-1 અને 622.98m2·g-1 થયો છે. જો કે, ફેરફાર પછી સક્રિય કાર્બનની માઇક્રોપોરોસિટી વધી છે. સાઇટ્રિક એસિડ સાથે સંશોધિત સક્રિય કાર્બનની માઇક્રોપોરોસિટી 75.9% થી વધીને 81.5% થઈ છે.

ઓક્સાલિક એસિડ અને ટાર્ટરિક એસિડ ફેરફાર મિથેનોલના શોષણ માટે ફાયદાકારક છે, જ્યારે સાઇટ્રિક એસિડમાં અવરોધક અસર છે. જો કે, J.Paul Chen et al. [૩૫] જાણવા મળ્યું કે સાઇટ્રિક એસિડ સાથે સંશોધિત સક્રિય કાર્બન તાંબાના આયનોના શોષણને વધારી શકે છે. લિન તાંગ એટ અલ. [૩૬] ફોર્મિક એસિડ, ઓક્સાલિક એસિડ અને એમિનોસલ્ફોનિક એસિડ સાથે વ્યાવસાયિક સક્રિય કાર્બનમાં ફેરફાર કર્યો. ફેરફાર કર્યા પછી, ચોક્કસ સપાટી વિસ્તાર અને છિદ્રનું પ્રમાણ ઘટાડવામાં આવ્યું હતું. ઓક્સિજન ધરાવતા કાર્યાત્મક જૂથો જેમ કે 0-HC-0, C-0 અને S=0 તૈયાર ઉત્પાદનની સપાટી પર રચાયા હતા, અને અસમાન કોતરણીવાળી ચેનલો અને સફેદ સ્ફટિકો દેખાયા હતા. એસીટોન અને આઇસોપ્રોપેનોલની સંતુલન શોષણ ક્ષમતામાં પણ નોંધપાત્ર વધારો થયો છે.

 

આલ્કલાઇન સોલ્યુશન મોડિફિકેશન ટેકનોલોજી

કેટલાક વિદ્વાનોએ સક્રિય કાર્બન પર ગૌણ સક્રિયકરણ કરવા માટે આલ્કલાઇન દ્રાવણનો પણ ઉપયોગ કર્યો હતો. છિદ્રની રચનાને નિયંત્રિત કરવા માટે વિવિધ સાંદ્રતાના Na0H દ્રાવણ સાથે હોમમેઇડ કોલસા આધારિત સક્રિય કાર્બનને ગર્ભિત કરો. પરિણામો દર્શાવે છે કે ઓછી આલ્કલી સાંદ્રતા છિદ્રો વધારવા અને વિસ્તરણ માટે અનુકૂળ હતી. જ્યારે સામૂહિક સાંદ્રતા 20% હતી ત્યારે શ્રેષ્ઠ અસર પ્રાપ્ત થઈ હતી. સક્રિય કાર્બનમાં સૌથી વધુ ચોક્કસ સપાટી વિસ્તાર (681m2·g-1) અને છિદ્રનું પ્રમાણ (0.5916cm3·g-1) હતું. જ્યારે Na0H ની સામૂહિક સાંદ્રતા 20% થી વધી જાય છે, ત્યારે સક્રિય કાર્બનનું છિદ્ર માળખું નાશ પામે છે અને છિદ્ર માળખાના પરિમાણો ઘટવા લાગે છે. આ એટલા માટે છે કારણ કે Na0H સોલ્યુશનની ઊંચી સાંદ્રતા કાર્બન હાડપિંજરને કાટ કરશે અને મોટી સંખ્યામાં છિદ્રો તૂટી જશે.

પોલિમર મિશ્રણ દ્વારા ઉચ્ચ-પ્રદર્શન સક્રિય કાર્બન તૈયાર કરવું. પુરોગામી ફર્ફ્યુરલ રેઝિન અને ફર્ફ્યુરિલ આલ્કોહોલ હતા, અને ઇથિલિન ગ્લાયકોલ છિદ્ર-રચનાનું એજન્ટ હતું. છિદ્રનું માળખું ત્રણ પોલિમરની સામગ્રીને સમાયોજિત કરીને નિયંત્રિત કરવામાં આવ્યું હતું, અને 0.008 અને 5 μm વચ્ચે છિદ્રનું કદ ધરાવતી છિદ્રાળુ સામગ્રી મેળવવામાં આવી હતી. કેટલાક વિદ્વાનોએ સાબિત કર્યું છે કે કાર્બન ફિલ્મ મેળવવા માટે પોલીયુરેથીન-ઈમાઈડ ફિલ્મ (PUI) ને કાર્બનાઈઝ કરી શકાય છે, અને પોલીયુરેથીન (PU) પ્રીપોલિમર [41] ના મોલેક્યુલર સ્ટ્રક્ચરને બદલીને છિદ્રનું માળખું નિયંત્રિત કરી શકાય છે. જ્યારે PUI 200°C પર ગરમ થાય છે, ત્યારે PU અને પોલિમાઇડ (PI) જનરેટ થશે. જ્યારે હીટ ટ્રીટમેન્ટ તાપમાન 400 °C સુધી વધે છે, ત્યારે PU પાયરોલિસિસ ગેસ ઉત્પન્ન કરે છે, પરિણામે PI ફિલ્મ પર છિદ્રનું માળખું બને છે. કાર્બનાઇઝેશન પછી, કાર્બન ફિલ્મ મેળવવામાં આવે છે. વધુમાં, પોલિમર સંમિશ્રણ પદ્ધતિ સામગ્રીના ભૌતિક અને યાંત્રિક ગુણધર્મોને અમુક હદ સુધી સુધારી શકે છે.

 

ઉત્પ્રેરક સક્રિયકરણ નિયમન તકનીક

ઉત્પ્રેરક સક્રિયકરણ નિયમન તકનીક વાસ્તવમાં રાસાયણિક સક્રિયકરણ પદ્ધતિ અને ઉચ્ચ-તાપમાન ગેસ સક્રિયકરણ પદ્ધતિનું સંયોજન છે. સામાન્ય રીતે, રાસાયણિક પદાર્થોને ઉત્પ્રેરક તરીકે કાચા માલમાં ઉમેરવામાં આવે છે, અને ઉત્પ્રેરકનો ઉપયોગ છિદ્રાળુ કાર્બન સામગ્રી મેળવવા માટે કાર્બનીકરણ અથવા સક્રિયકરણ પ્રક્રિયામાં મદદ કરવા માટે થાય છે. સામાન્ય રીતે કહીએ તો, ધાતુઓમાં સામાન્ય રીતે ઉત્પ્રેરક અસરો હોય છે, પરંતુ ઉત્પ્રેરક અસરો બદલાય છે.

હકીકતમાં, રાસાયણિક સક્રિયકરણ નિયમન અને છિદ્રાળુ પદાર્થોના ઉત્પ્રેરક સક્રિયકરણ નિયમન વચ્ચે સામાન્ય રીતે કોઈ સ્પષ્ટ સીમા હોતી નથી. આ એટલા માટે છે કારણ કે બંને પદ્ધતિઓ કાર્બનાઇઝેશન અને સક્રિયકરણ પ્રક્રિયા દરમિયાન રીએજન્ટ ઉમેરે છે. આ રીએજન્ટ્સની વિશિષ્ટ ભૂમિકા નક્કી કરે છે કે પદ્ધતિ ઉત્પ્રેરક સક્રિયકરણની શ્રેણીની છે કે કેમ.

છિદ્રાળુ કાર્બન સામગ્રીનું માળખું, ઉત્પ્રેરકના ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મો, ઉત્પ્રેરક પ્રતિક્રિયાની સ્થિતિ અને ઉત્પ્રેરક લોડિંગ પદ્ધતિ, આ બધાનો નિયમન પ્રભાવ પર વિવિધ ડિગ્રીનો પ્રભાવ હોઈ શકે છે. બીટ્યુમિનસ કોલસાનો કાચા માલ તરીકે ઉપયોગ કરીને, ઉત્પ્રેરક તરીકે Mn(N03)2 અને Cu(N03)2 મેટલ ઓક્સાઇડ ધરાવતી છિદ્રાળુ સામગ્રી તૈયાર કરી શકે છે. મેટલ ઓક્સાઇડની યોગ્ય માત્રા છિદ્રાળુતા અને છિદ્રોના જથ્થાને સુધારી શકે છે, પરંતુ વિવિધ ધાતુઓની ઉત્પ્રેરક અસરો થોડી અલગ હોય છે. Cu(N03)2 1.5~2.0nm ની રેન્જમાં છિદ્રોના વિકાસને પ્રોત્સાહન આપી શકે છે. આ ઉપરાંત, કાચા માલની રાખમાં રહેલા મેટલ ઓક્સાઇડ અને અકાર્બનિક ક્ષાર પણ સક્રિયકરણ પ્રક્રિયામાં ઉત્પ્રેરક ભૂમિકા ભજવશે. Xie Qiang એટ અલ. [૪૨] માનતા હતા કે અકાર્બનિક પદાર્થોમાં કેલ્શિયમ અને આયર્ન જેવા તત્વોની ઉત્પ્રેરક સક્રિયકરણ પ્રતિક્રિયા છિદ્રોના વિકાસને પ્રોત્સાહન આપી શકે છે. જ્યારે આ બે તત્વોની સામગ્રી ખૂબ ઊંચી હોય છે, ત્યારે ઉત્પાદનમાં મધ્યમ અને મોટા છિદ્રોનું પ્રમાણ નોંધપાત્ર રીતે વધે છે.

 

નિષ્કર્ષ

સક્રિય કાર્બન, સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતી લીલા છિદ્રાળુ કાર્બન સામગ્રી તરીકે, ઉદ્યોગ અને જીવનમાં મહત્વની ભૂમિકા ભજવી હોવા છતાં, તે હજુ પણ કાચા માલના વિસ્તરણ, ખર્ચમાં ઘટાડો, ગુણવત્તા સુધારણા, ઉર્જા સુધારણા, જીવન વિસ્તરણ અને શક્તિ સુધારણામાં સુધારાની મોટી સંભાવના ધરાવે છે. . ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળી અને સસ્તી સક્રિય કાર્બન કાચી સામગ્રી શોધવી, સ્વચ્છ અને કાર્યક્ષમ સક્રિય કાર્બન ઉત્પાદન તકનીક વિકસાવવી અને વિવિધ એપ્લિકેશન ક્ષેત્રો અનુસાર સક્રિય કાર્બનના છિદ્ર માળખાને ઑપ્ટિમાઇઝ અને નિયમન કરવું એ સક્રિય કાર્બન ઉત્પાદનોની ગુણવત્તા સુધારવા અને પ્રોત્સાહન આપવા માટે એક મહત્વપૂર્ણ દિશા હશે. સક્રિય કાર્બન ઉદ્યોગનો ઉચ્ચ ગુણવત્તાનો વિકાસ.