झरझरा कार्बन छिद्र संरचना का अनुकूलन-Ⅰ

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यह पेपर वर्तमान सक्रिय कार्बन बाजार का विश्लेषण करता है, सक्रिय कार्बन के कच्चे माल का गहन विश्लेषण करता है, छिद्र संरचना लक्षण वर्णन विधियों, उत्पादन विधियों, सक्रिय कार्बन के कारकों और अनुप्रयोग प्रगति को प्रभावित करने का परिचय देता है, और सक्रिय कार्बन के अनुसंधान परिणामों की समीक्षा करता है। छिद्र संरचना अनुकूलन प्रौद्योगिकी, जिसका लक्ष्य हरित और निम्न-कार्बन प्रौद्योगिकियों के अनुप्रयोग में बड़ी भूमिका निभाने के लिए सक्रिय कार्बन को बढ़ावा देना है।

सक्रिय कार्बन की तैयारी
सामान्यतया, सक्रिय कार्बन की तैयारी को दो चरणों में विभाजित किया गया है: कार्बोनाइजेशन और सक्रियण

कार्बोनाइजेशन प्रक्रिया
कार्बोनाइजेशन से तात्पर्य कच्चे कोयले को उसके अस्थिर पदार्थ को विघटित करने और मध्यवर्ती कार्बोनाइज्ड उत्पाद प्राप्त करने के लिए अक्रिय गैस के संरक्षण में उच्च तापमान पर गर्म करने की प्रक्रिया से है। कार्बोनाइजेशन प्रक्रिया मापदंडों को समायोजित करके अपेक्षित लक्ष्य प्राप्त कर सकता है। अध्ययनों से पता चला है कि सक्रियण तापमान कार्बोनाइजेशन गुणों को प्रभावित करने वाला एक प्रमुख प्रक्रिया पैरामीटर है। जी क़ियांग एट अल। मफल भट्ठी में सक्रिय कार्बन के प्रदर्शन पर कार्बोनाइजेशन हीटिंग दर के प्रभाव का अध्ययन किया और पाया कि कम दर कार्बोनाइज्ड सामग्री की उपज में सुधार करने और उच्च गुणवत्ता वाली सामग्री का उत्पादन करने में मदद करती है।

सक्रियण प्रक्रिया
कार्बोनाइजेशन कच्चे माल को ग्रेफाइट के समान एक माइक्रोक्रिस्टलाइन संरचना बना सकता है और एक प्राथमिक छिद्र संरचना उत्पन्न कर सकता है। हालाँकि, ये छिद्र अन्य पदार्थों द्वारा अव्यवस्थित या अवरुद्ध और बंद हो जाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप एक छोटा विशिष्ट सतह क्षेत्र बन जाता है और आगे सक्रियण की आवश्यकता होती है। सक्रियण कार्बोनाइज्ड उत्पाद की छिद्र संरचना को और समृद्ध करने की प्रक्रिया है, जो मुख्य रूप से एक्टिवेटर और कच्चे माल के बीच रासायनिक प्रतिक्रिया के माध्यम से किया जाता है: यह छिद्रपूर्ण माइक्रोक्रिस्टलाइन संरचना के गठन को बढ़ावा दे सकता है।

सामग्री के छिद्रों को समृद्ध करने की प्रक्रिया में सक्रियण मुख्य रूप से तीन चरणों से गुजरता है:
(1) मूल बंद छिद्रों को खोलना (छिद्रों के माध्यम से);
(2) मूल छिद्रों को बड़ा करना (छिद्र विस्तार);
(3) नये छिद्रों का निर्माण (छिद्र निर्माण);

ये तीन प्रभाव अकेले नहीं होते, बल्कि एक साथ और सहक्रियात्मक रूप से होते हैं। आम तौर पर, छिद्रों और छिद्रों के निर्माण के माध्यम से छिद्रों की संख्या बढ़ाने के लिए अनुकूल होता है, विशेष रूप से माइक्रोप्रोर्स, जो उच्च छिद्र और बड़े विशिष्ट सतह क्षेत्र के साथ छिद्रपूर्ण सामग्री की तैयारी के लिए फायदेमंद होता है, जबकि अत्यधिक छिद्र विस्तार से छिद्र विलय और जुड़ने का कारण बनेंगे। , सूक्ष्म छिद्रों को बड़े छिद्रों में परिवर्तित करना। इसलिए, विकसित छिद्रों और बड़े विशिष्ट सतह क्षेत्र के साथ सक्रिय कार्बन सामग्री प्राप्त करने के लिए, अत्यधिक सक्रियण से बचना आवश्यक है। आमतौर पर उपयोग की जाने वाली सक्रिय कार्बन सक्रियण विधियों में रासायनिक विधि, भौतिक विधि और भौतिक रसायन विधि शामिल हैं।

रासायनिक सक्रियण विधि
रासायनिक सक्रियण विधि कच्चे माल में रासायनिक अभिकर्मकों को जोड़ने की एक विधि को संदर्भित करती है, और फिर उन्हें कार्बोनाइज करने और एक ही समय में सक्रिय करने के लिए हीटिंग भट्ठी में एन 2 और एआर जैसी सुरक्षात्मक गैसों को पेश करके उन्हें गर्म करती है। आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले एक्टिवेटर आमतौर पर NaOH, KOH और H3P04 होते हैं। रासायनिक सक्रियण विधि में कम सक्रियण तापमान और उच्च उपज के फायदे हैं, लेकिन इसमें बड़े क्षरण, सतह अभिकर्मकों को हटाने में कठिनाई और गंभीर पर्यावरण प्रदूषण जैसी समस्याएं भी हैं।

शारीरिक सक्रियण विधि
भौतिक सक्रियण विधि का तात्पर्य कच्चे माल को भट्ठी में सीधे कार्बोनाइज करना है, और फिर छिद्रों को बढ़ाने और छिद्रों का विस्तार करने के उद्देश्य को प्राप्त करने के लिए उच्च तापमान पर CO2 और H20 जैसी गैसों के साथ प्रतिक्रिया करना है, लेकिन भौतिक सक्रियण विधि में छिद्र की खराब नियंत्रणीयता है। संरचना। उनमें से, सक्रिय कार्बन की तैयारी में CO2 का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है क्योंकि यह स्वच्छ, प्राप्त करने में आसान और कम लागत वाला है। कच्चे माल के रूप में कार्बोनाइज्ड नारियल के खोल का उपयोग करें और विकसित माइक्रोप्रोर्स के साथ सक्रिय कार्बन तैयार करने के लिए इसे CO2 के साथ सक्रिय करें, एक विशिष्ट सतह क्षेत्र और कुल छिद्र मात्रा क्रमशः 1653m2·g-1 और 0.1045cm3·g-1 के साथ। प्रदर्शन डबल-लेयर कैपेसिटर के लिए सक्रिय कार्बन के उपयोग मानक तक पहुंच गया।

सुपर सक्रिय कार्बन तैयार करने के लिए लोक्वाट स्टोन को CO2 के साथ सक्रिय करें, 30 मिनट के लिए 1100℃ पर सक्रियण के बाद, विशिष्ट सतह क्षेत्र और कुल छिद्र मात्रा क्रमशः 3500m2·g-1 और 1.84cm3·g-1 तक पहुंच गई। वाणिज्यिक नारियल खोल सक्रिय कार्बन पर द्वितीयक सक्रियण करने के लिए CO2 का उपयोग करें। सक्रियण के बाद, तैयार उत्पाद के माइक्रोपोर संकुचित हो गए, माइक्रोपोर की मात्रा 0.21 सेमी3·जी-1 से बढ़कर 0.27 सेमी3·जी-1 हो गई, विशिष्ट सतह क्षेत्र 627.22 एम2·जी-1 से बढ़कर 822.71 एम2·जी-1 हो गया। , और फिनोल की सोखने की क्षमता 23.77% बढ़ गई थी।

अन्य विद्वानों ने CO2 सक्रियण प्रक्रिया के मुख्य नियंत्रण कारकों का अध्ययन किया है। मोहम्मद एट अल. [21] पाया गया कि जब रबर चूरा को सक्रिय करने के लिए CO2 का उपयोग किया जाता है तो तापमान मुख्य प्रभावित करने वाला कारक होता है। तैयार उत्पाद का विशिष्ट सतह क्षेत्र, छिद्र की मात्रा और सूक्ष्म छिद्र पहले बढ़े और फिर बढ़ते तापमान के साथ घट गए। चेंग सोंग एट अल. [22] मैकाडामिया नट शैल की CO2 सक्रियण प्रक्रिया का विश्लेषण करने के लिए प्रतिक्रिया सतह पद्धति का उपयोग किया गया। परिणामों से पता चला कि सक्रियण तापमान और सक्रियण समय का सक्रिय कार्बन माइक्रोप्रोर्स के विकास पर सबसे अधिक प्रभाव पड़ता है।