Dobrodošli na našu web stranicu za informacije o proizvodima i savjetovanje.
Naša web stranica:https://www.vet-china.com/
Metoda fizikalne i kemijske aktivacije
Metoda fizičke i kemijske aktivacije odnosi se na metodu pripreme poroznih materijala kombinacijom gornje dvije metode aktivacije. Općenito, prvo se provodi kemijska aktivacija, a zatim fizička aktivacija. Najprije namočite celulozu u 68% ~ 85% otopini H3PO4 na 85 ℃ tijekom 2 sata, zatim je karbonizirajte u peći s muflom tijekom 4 sata, a zatim je aktivirajte s CO2. Specifična površina dobivenog aktivnog ugljena iznosila je čak 3700 m2·g-1. Pokušajte upotrijebiti vlakna sisala kao sirovinu i jednom aktivirajte vlakna aktivnog ugljena (ACF) dobivena aktivacijom H3PO4, zagrijte ih na 830 ℃ pod zaštitom od N2, a zatim upotrijebite vodenu paru kao aktivator za sekundarnu aktivaciju. Specifična površina ACF-a dobivena nakon 60 minuta aktivacije značajno je poboljšana.
Karakterizacija performansi strukture pora aktiviranogugljik
Često korištene metode karakterizacije učinka aktivnog ugljena i upute za primjenu prikazani su u tablici 2. Karakteristike strukture pora materijala mogu se testirati s dva aspekta: analizom podataka i analizom slike.
Napredak istraživanja tehnologije optimizacije strukture pora aktivnog ugljena
Iako aktivni ugljen ima bogate pore i veliku specifičnu površinu, ima izvrsnu učinkovitost u mnogim područjima. Međutim, zbog široke selektivnosti sirovina i složenih uvjeta pripreme, gotovi proizvodi općenito imaju nedostatke kaotične strukture pora, različite specifične površine, neuređenu raspodjelu veličine pora i ograničena površinska kemijska svojstva. Stoga postoje nedostaci kao što su velika doza i uska prilagodljivost u procesu primjene, što ne može zadovoljiti zahtjeve tržišta. Stoga je od velikog praktičnog značaja optimizirati i regulirati strukturu te poboljšati njezinu sveobuhvatnu iskoristivost. Često korištene metode za optimizaciju i regulaciju strukture pora uključuju kemijsku regulaciju, miješanje polimera i regulaciju katalitičke aktivacije.
Tehnologija kemijske regulacije
Tehnologija kemijske regulacije odnosi se na proces sekundarne aktivacije (modifikacije) poroznih materijala dobivenih nakon aktivacije kemijskim reagensima, nagrizanjem izvornih pora, širenjem mikropora ili daljnjim stvaranjem novih mikropora kako bi se povećala specifična površina i struktura pora materijala. Općenito govoreći, gotov proizvod jedne aktivacije općenito se uranja u 0,5-4 puta kemijsku otopinu kako bi se regulirala struktura pora i povećala specifična površina. Kao reagensi za sekundarnu aktivaciju mogu se koristiti sve vrste otopina kiselina i lužina.
Tehnologija modifikacije kisele površinske oksidacije
Modifikacija kisele površinske oksidacije često je korištena metoda regulacije. Na odgovarajućoj temperaturi, kiseli oksidansi mogu obogatiti pore unutar aktivnog ugljena, poboljšati veličinu njegovih pora i iskopati blokirane pore. Trenutno su domaća i inozemna istraživanja uglavnom usmjerena na modifikaciju anorganskih kiselina. HN03 je često korišteni oksidans, a mnogi znanstvenici koriste HN03 za modificiranje aktivnog ugljena. Tong Li i sur. [28] otkrili su da HN03 može povećati sadržaj funkcionalnih skupina koje sadržavaju kisik i dušik na površini aktivnog ugljena i poboljšati adsorpcijski učinak žive.
Modificiranjem aktivnog ugljena s HN03, nakon modifikacije, specifična površina aktivnog ugljena smanjena je sa 652m2·g-1 na 241m2·g-1, prosječna veličina pora se povećala sa 1,27nm na 1,641nm, a kapacitet adsorpcije benzofenona u simuliranom benzinu porastao je za 33,7%. Modificiranje drvenog aktivnog ugljena s 10% odnosno 70% volumne koncentracije HN03. Rezultati pokazuju da se specifična površina aktivnog ugljena modificiranog s 10% HN03 povećala sa 925,45m2·g-1 na 960,52m2·g-1; nakon modifikacije sa 70% HN03, specifična površina se smanjila na 935,89m2·g-1. Stope uklanjanja Cu2+ aktivnim ugljenom modificiranim s dvije koncentracije HN03 bile su iznad 70%, odnosno 90%.
Za aktivni ugljen koji se koristi u području adsorpcije, učinak adsorpcije ne ovisi samo o strukturi pora već io kemijskim svojstvima površine adsorbensa. Struktura pora određuje specifičnu površinu i adsorpcijski kapacitet aktivnog ugljena, dok kemijska svojstva površine utječu na interakciju između aktivnog ugljena i adsorbata. Konačno je otkriveno da kiselinska modifikacija aktivnog ugljena ne samo da može prilagoditi strukturu pora unutar aktivnog ugljena i očistiti blokirane pore, već također povećati sadržaj kiselih skupina na površini materijala i poboljšati polaritet i hidrofilnost površine. . Kapacitet adsorpcije EDTA aktivnim ugljenom modificiranim HCl povećao se za 49,5% u usporedbi s onim prije modifikacije, što je bolje od modifikacije HNO3.
Modificirani komercijalni aktivni ugljen s HNO3 odnosno H2O2! Specifične površine nakon modifikacije bile su 91,3% odnosno 80,8% onih prije modifikacije. Na površinu su dodane nove funkcionalne skupine koje sadrže kisik kao što su karboksil, karbonil i fenol. Najbolji adsorpcijski kapacitet nitrobenzena modifikacijom HNO3 bio je 3,3 puta veći nego prije modifikacije. Utvrđeno je da je povećanje udjela funkcionalnih skupina koje sadrže kisik u aktivnom ugljenu nakon modifikacije kiselinom dovelo do povećanja broja površinskih aktivnih točaka, što je imalo izravan učinak na poboljšanje adsorpcijskog kapaciteta ciljanog adsorbata.
U usporedbi s anorganskim kiselinama, malo je izvješća o modifikaciji aktivnog ugljena organskim kiselinama. Usporedite učinke modifikacije organske kiseline na svojstva strukture pora aktivnog ugljena i adsorpciju metanola. Nakon modifikacije smanjena je specifična površina i ukupni volumen pora aktivnog ugljena. Što je kiselost jača, to je smanjenje veće. Nakon modifikacije oksalnom kiselinom, vinskom kiselinom i limunskom kiselinom, specifična površina aktivnog ugljena smanjila se s 898,59 m2·g-1 na 788,03 m2·g-1, 685,16 m2·g-1 odnosno 622,98 m2·g-1. Međutim, mikroporoznost aktivnog ugljena se povećala nakon modifikacije. Mikroporoznost aktivnog ugljena modificiranog limunskom kiselinom povećala se sa 75,9% na 81,5%.
Oksalna kiselina i modifikacija vinske kiseline korisne su za adsorpciju metanola, dok limunska kiselina ima inhibitorni učinak. Međutim, J. Paul Chen i sur. [35] otkrili su da aktivni ugljen modificiran limunskom kiselinom može poboljšati adsorpciju iona bakra. Lin Tang i sur. [36] modificirani komercijalni aktivni ugljen s mravljom kiselinom, oksalnom kiselinom i aminosulfonskom kiselinom. Nakon modifikacije smanjena je specifična površina i volumen pora. Na površini gotovog proizvoda formirane su funkcionalne skupine koje sadrže kisik kao što su 0-HC-0, C-0 i S=0 te su se pojavili neravnomjerno urezani kanali i bijeli kristali. Ravnotežni adsorpcijski kapacitet acetona i izopropanola također se značajno povećao.
Tehnologija modifikacije alkalne otopine
Neki su znanstvenici također koristili alkalnu otopinu za izvođenje sekundarne aktivacije na aktivnom ugljenu. Impregnirajte domaći aktivni ugljen na bazi ugljena otopinom Na0H različitih koncentracija za kontrolu strukture pora. Rezultati su pokazali da je niža koncentracija lužine pogodna za povećanje i širenje pora. Najbolji učinak postignut je kada je masena koncentracija bila 20%. Najveću specifičnu površinu (681m2·g-1) i volumen pora (0,5916cm3·g-1) imao je aktivni ugljen. Kada masena koncentracija Na0H prijeđe 20%, struktura pora aktivnog ugljena se uništava i parametri strukture pora počinju se smanjivati. To je zato što će visoka koncentracija otopine Na0H nagrizati karbonski kostur i veliki broj pora će se urušiti.
Priprema aktivnog ugljena visoke učinkovitosti miješanjem polimera. Prekurzori su bili furfuralna smola i furfurilni alkohol, a etilen glikol je bio agens za stvaranje pora. Struktura pora kontrolirana je podešavanjem sadržaja tri polimera, te je dobiven porozni materijal s veličinom pora između 0,008 i 5 μm. Neki su znanstvenici dokazali da se poliuretan-imidni film (PUI) može karbonizirati kako bi se dobio karbonski film, a struktura pora može se kontrolirati promjenom molekularne strukture poliuretanskog (PU) prepolimera [41]. Kada se PUI zagrije na 200°C, nastat će PU i poliimid (PI). Kada temperatura toplinske obrade poraste na 400°C, PU piroliza proizvodi plin, što rezultira stvaranjem strukture pora na PI filmu. Nakon karbonizacije dobiva se karbonski film. Osim toga, metoda miješanja polimera također može do određene mjere poboljšati neka fizikalna i mehanička svojstva materijala
Tehnologija regulacije katalitičke aktivacije
Tehnologija regulacije katalitičke aktivacije zapravo je kombinacija metode kemijske aktivacije i metode aktivacije plinom na visokoj temperaturi. Općenito, kemijske tvari se dodaju sirovinama kao katalizatori, a katalizatori se koriste za pomoć procesu karbonizacije ili aktivacije kako bi se dobili porozni ugljikovi materijali. Općenito govoreći, metali općenito imaju katalitičke učinke, ali katalitički učinci variraju.
Zapravo, obično ne postoji očita granica između regulacije kemijske aktivacije i regulacije katalitičke aktivacije poroznih materijala. To je zato što obje metode dodaju reagense tijekom procesa karbonizacije i aktivacije. Specifična uloga ovih reagensa određuje pripada li metoda kategoriji katalitičke aktivacije.
Struktura samog poroznog ugljičnog materijala, fizikalna i kemijska svojstva katalizatora, uvjeti katalitičke reakcije i metoda punjenja katalizatora mogu imati različite stupnjeve utjecaja na učinak regulacije. Korištenjem bitumenskog ugljena kao sirovine, Mn(N03)2 i Cu(N03)2 kao katalizatora mogu se pripremiti porozni materijali koji sadrže metalne okside. Odgovarajuća količina metalnih oksida može poboljšati poroznost i volumen pora, ali katalitički učinci različitih metala malo su drugačiji. Cu(N03)2 može pospješiti razvoj pora u rasponu od 1,5~2,0 nm. Osim toga, metalni oksidi i anorganske soli sadržane u pepelu sirovine također će igrati katalitičku ulogu u procesu aktivacije. Xie Qiang i sur. [42] vjeruju da reakcija katalitičke aktivacije elemenata kao što su kalcij i željezo u anorganskoj tvari može potaknuti razvoj pora. Kada je sadržaj ova dva elementa previsok, udio srednjih i velikih pora u proizvodu značajno se povećava.
Zaključak
Iako je aktivni ugljen, kao najrašireniji zeleni porozni ugljični materijal, igrao važnu ulogu u industriji i životu, još uvijek ima veliki potencijal za poboljšanje u proširenju sirovina, smanjenju troškova, poboljšanju kvalitete, poboljšanju energije, produljenju životnog vijeka i poboljšanju čvrstoće . Pronalaženje visokokvalitetnih i jeftinih sirovina s aktivnim ugljenom, razvoj čiste i učinkovite tehnologije proizvodnje aktivnog ugljena te optimiziranje i reguliranje strukture pora aktivnog ugljena prema različitim područjima primjene bit će važan smjer za poboljšanje kvalitete proizvoda s aktivnim ugljenom i promicanje visokokvalitetni razvoj industrije aktivnog ugljena.
Vrijeme objave: 27. kolovoza 2024