Porózus szénpórusszerkezet optimalizálása -Ⅱ

Üdvözöljük weboldalunkon termékinformációkért és tanácsadásért.

Weboldalunk:https://www.vet-china.com/

 

Fizikai és kémiai aktiválási módszer

A fizikai és kémiai aktiválási módszer a porózus anyagok előállításának módszerét jelenti a fenti két aktiválási módszer kombinálásával. Általában először a kémiai aktiválást, majd a fizikai aktiválást hajtják végre. Először áztassa a cellulózt 68-85%-os H3PO4-oldatban 85°C-on 2 órán át, majd tokos kemencében 4 órán át szénné, majd CO2-vel aktiválja. A kapott aktív szén fajlagos felülete 3700 m2·g-1 volt. Nyersanyagként próbáljon meg szizálszálat használni, és a H3PO4 aktiválásával kapott aktív szénszálat (ACF) egyszer aktiválta, 830°C-ra melegítette N2 védelem alatt, majd vízgőzt használt aktivátorként a másodlagos aktiváláshoz. A 60 perces aktiválás után kapott ACF fajlagos felülete jelentősen javult.

 

Az aktivált pórusszerkezeti teljesítményének jellemzéseszén

 
Az általánosan használt aktívszén-teljesítmény jellemzési módszereket és alkalmazási irányokat a 2. táblázat tartalmazza. Az anyag pórusszerkezeti jellemzői két szempontból vizsgálhatók: adatelemzés és képelemzés.

 

Az aktív szén pórusszerkezet-optimalizáló technológiájának kutatási előrehaladása

Bár az aktív szén gazdag pórusokkal és hatalmas fajlagos felülettel rendelkezik, számos területen kiváló teljesítményt nyújt. Széles nyersanyagszelektivitása és összetett előállítási körülményei miatt azonban a késztermékek hátrányai általában a kaotikus pórusszerkezet, az eltérő fajlagos felület, a rendezetlen pórusméret-eloszlás és a korlátozott felületi kémiai tulajdonságok. Ezért vannak olyan hátrányok, mint a nagy adagolás és az alkalmazási folyamat szűk alkalmazkodóképessége, amelyek nem felelnek meg a piaci követelményeknek. Ezért nagy gyakorlati jelentőséggel bír a szerkezet optimalizálása, szabályozása, átfogó hasznosítási teljesítményének javítása. A pórusszerkezet optimalizálására és szabályozására általánosan használt módszerek közé tartozik a kémiai szabályozás, a polimerek keverése és a katalitikus aktiválás szabályozása.

 

Kémiai szabályozási technológia

A kémiai szabályozástechnológia a kémiai reagensekkel történő aktiválás után kapott porózus anyagok másodlagos aktiválásának (módosításának) folyamatát jelenti, az eredeti pórusok erodálásával, a mikropórusok kitágításával, vagy további új mikropórusok létrehozásával az anyag fajlagos felületének és pórusszerkezetének növelése érdekében. Általánosságban elmondható, hogy egy aktiválás késztermékét általában 0,5-4-szeres kémiai oldatba merítik, hogy szabályozzák a pórusszerkezetet és növeljék a fajlagos felületet. Mindenféle sav- és lúgoldat használható reagensként a másodlagos aktiváláshoz.

 

Savas felületi oxidációs módosítási technológia

A savas felület oxidációs módosítása egy általánosan használt szabályozási módszer. Megfelelő hőmérsékleten a savas oxidálószerek dúsíthatják az aktív szén pórusait, javíthatják a pórusok méretét, és kikotorhatják az eltömődött pórusokat. A hazai és külföldi kutatások jelenleg elsősorban a szervetlen savak módosítására irányulnak. A HN03 egy gyakran használt oxidálószer, és sok tudós használja a HN03-at az aktív szén módosítására. Tong Li és mtsai. [28] azt találta, hogy a HN03 növelheti az oxigén- és nitrogéntartalmú funkciós csoportok tartalmát az aktív szén felületén, és javíthatja a higany adszorpciós hatását.

Aktív szenet HN03-mal módosítva a módosítás után az aktív szén fajlagos felülete 652m2·g-1-ről 241m2·g-1-re csökkent, az átlagos pórusméret 1,27 nm-ről 1,641 nm-re nőtt, és a benzofenon adszorpciós kapacitása a szimulált benzinben 33,7%-kal nőtt. Módosító fa aktív szén 10%-os, illetve 70%-os térfogat-koncentrációjú HN03-mal. Az eredmények azt mutatják, hogy a 10%-os HN03-mal módosított aktív szén fajlagos felülete 925,45 m2·g-1-ről 960,52 m2·g-1-re nőtt; 70%-os HN03-mal történő módosítás után a fajlagos felület 935,89m2·g-1-re csökkent. A két koncentrációjú HN03-mal módosított aktív szénnel a Cu2+ eltávolítási sebessége 70%, illetve 90% feletti volt.

Az adszorpciós mezőben használt aktív szén esetében az adszorpciós hatás nemcsak a pórusszerkezettől, hanem az adszorbens felületi kémiai tulajdonságaitól is függ. A pórusszerkezet határozza meg az aktív szén fajlagos felületét és adszorpciós képességét, míg a felület kémiai tulajdonságai befolyásolják az aktív szén és az adszorbátum közötti kölcsönhatást. Végül azt találták, hogy az aktív szén savas módosítása nemcsak az aktív szénen belüli pórusszerkezet beállítását és az eltömődött pórusok kitisztítását teszi lehetővé, hanem növeli a savas csoportok tartalmát az anyag felületén, és fokozza a felület polaritását és hidrofilitását. . Az EDTA adszorpciós kapacitása HCl-mal módosított aktív szénnel 49,5%-kal nőtt a módosítás előttihez képest, ami jobb volt, mint a HNO3 módosításé.

Módosított kereskedelmi aktív szén HNO3-val, illetve H2O2-val! A módosítás utáni fajlagos felületek 91,3%-a, illetve 80,8%-a volt a módosítás előttinek. Új oxigéntartalmú funkciós csoportok, például karboxil, karbonil és fenol kerültek a felületre. A nitrobenzol HNO3 módosítással végzett adszorpciós képessége volt a legjobb, ami 3,3-szorosa volt a módosítás előttinek. Megállapítást nyert, hogy az aktív szén oxigéntartalmú funkciós csoportjainak savmódosítás utáni növekedése a felületek számának növekedéséhez vezetett. aktív pontok, amelyek közvetlen hatással voltak a cél adszorpciós képességének javítására.

A szervetlen savakkal összehasonlítva az aktív szén szerves sav módosulásáról kevés jelentés született. Hasonlítsa össze a szerves sav módosításának hatását az aktív szén pórusszerkezeti tulajdonságaira és a metanol adszorpciójára! A módosítást követően az aktív szén fajlagos felülete és teljes pórustérfogata csökkent. Minél erősebb a savasság, annál nagyobb a csökkenés. Az oxálsavval, borkősavval és citromsavval végzett módosítás után az aktív szén fajlagos felülete 898,59 m2·g-1-ről 788,03 m2·g-1-re, 685,16 m2·g-1-re, illetve 622,98 m2·g-1-re csökkent. Az aktív szén mikroporozitása azonban a módosítást követően megnőtt. A citromsavval módosított aktív szén mikroporozitása 75,9%-ról 81,5%-ra nőtt.

Az oxálsav és a borkősav módosítás a metanol adszorpciójára, míg a citromsav gátló hatású. Azonban J. Paul Chen et al. [35] azt találta, hogy a citromsavval módosított aktív szén fokozhatja a rézionok adszorpcióját. Lin Tang et al. [36] módosított kereskedelmi aktív szén hangyasavval, oxálsavval és aminoszulfonsavval. A módosítás után a fajlagos felület és a pórustérfogat csökkent. A késztermék felületén oxigéntartalmú funkciós csoportok, például 0-HC-0, C-0 és S=0 képződtek, és egyenetlen maratott csatornák, fehér kristályok jelentek meg. Az aceton és az izopropanol egyensúlyi adszorpciós kapacitása is jelentősen megnőtt.

 

Lúgos oldat módosítási technológia

Egyes tudósok lúgos oldatot is használtak az aktív szén másodlagos aktiválására. Impregnáljon házi szénalapú aktív szenet különböző koncentrációjú Na0H oldattal a pórusszerkezet szabályozására. Az eredmények azt mutatták, hogy az alacsonyabb lúgkoncentráció elősegíti a pórusok növekedését és tágulását. A legjobb hatást 20%-os tömegkoncentráció mellett érte el. Az aktív szénnek volt a legnagyobb fajlagos felülete (681 m2·g-1) és pórustérfogata (0,5916 cm3·g-1). Amikor a Na0H tömegkoncentrációja meghaladja a 20%-ot, az aktív szén pórusszerkezete tönkremegy, és a pórusszerkezeti paraméterek csökkenni kezdenek. Ennek az az oka, hogy a nagy koncentrációjú Na0H oldat korrodálja a szénvázat, és nagyszámú pórus összeomlik.

Nagy teljesítményű aktív szén előállítása polimer keveréssel. A prekurzorok a furfurol gyanta és a furfuril-alkohol, a pórusképző szer pedig az etilénglikol volt. A pórusszerkezetet a három polimer tartalmának beállításával szabályoztuk, és 0,008 és 5 μm közötti pórusméretű porózus anyagot kaptunk. Egyes tudósok bebizonyították, hogy a poliuretán-imid filmet (PUI) el lehet karbonizálni szénfilm előállítására, és a pórusszerkezet szabályozható a poliuretán (PU) prepolimer molekulaszerkezetének megváltoztatásával [41]. Amikor a PUI-t 200 °C-ra melegítik, PU és poliimid (PI) keletkezik. Amikor a hőkezelési hőmérséklet 400 °C-ra emelkedik, a PU pirolízis gázt termel, ami pórusszerkezet kialakulását eredményezi a PI filmen. Szenesedés után szénfilmet kapunk. Ezenkívül a polimer keverési módszer bizonyos mértékig javíthatja az anyag bizonyos fizikai és mechanikai tulajdonságait

 

Katalitikus aktiválás szabályozási technológia

A katalitikus aktiválás szabályozási technológia valójában a kémiai aktiválási módszer és a magas hőmérsékletű gázaktiválási módszer kombinációja. Általában kémiai anyagokat adnak a nyersanyagokhoz katalizátorként, és a katalizátorokat a karbonizációs vagy aktiválási folyamat elősegítésére használják porózus szénanyagok előállítására. Általánosságban elmondható, hogy a fémek általában katalitikus hatással rendelkeznek, de a katalitikus hatások eltérőek.

Valójában általában nincs nyilvánvaló határ a porózus anyagok kémiai aktivációs szabályozása és katalitikus aktiválás szabályozása között. Ennek az az oka, hogy mindkét módszer reagenseket ad a karbonizációs és aktiválási folyamat során. Ezen reagensek sajátos szerepe határozza meg, hogy a módszer a katalitikus aktiválás kategóriájába tartozik-e.

Magának a porózus szénanyagnak a szerkezete, a katalizátor fizikai és kémiai tulajdonságai, a katalitikus reakciókörülmények és a katalizátor töltési módszere mind-mind különböző mértékben befolyásolhatja a szabályozási hatást. Bitumenes szén alapanyagként, Mn(N03)2 és Cu(N03)2 katalizátorként fémoxidokat tartalmazó porózus anyagokat állíthatunk elő. Megfelelő mennyiségű fémoxiddal javítható a porozitás és a pórustérfogat, de a különböző fémek katalitikus hatása némileg eltérő. A Cu(N03)2 elősegítheti a pórusok kialakulását az 1,5-2,0 nm tartományban. Emellett a nyersanyag hamuban található fém-oxidok és szervetlen sók is katalitikus szerepet játszanak az aktiválási folyamatban. Xie Qiang et al. [42] úgy vélte, hogy a szervetlen anyagokban lévő elemek, például kalcium és vas katalitikus aktiválási reakciója elősegítheti a pórusok kialakulását. Ha e két elem tartalma túl magas, a termékben a közepes és nagy pórusok aránya jelentősen megnő.

 

Következtetés

Bár az aktív szén, mint a legszélesebb körben használt zöld porózus szénanyag fontos szerepet játszott az iparban és az életben, még mindig nagy lehetőségeket rejt magában a nyersanyag-bővítés, a költségcsökkentés, a minőségjavítás, az energiajavítás, az élettartam meghosszabbítása és a szilárdság javítása terén. . A jó minőségű és olcsó aktívszén alapanyagok felkutatása, a tiszta és hatékony aktívszén előállítási technológia fejlesztése, valamint az aktív szén pórusszerkezetének optimalizálása és szabályozása a különböző felhasználási területek szerint fontos irány lesz az aktívszén termékek minőségének javításában és népszerűsítésében. az aktívszén ipar magas színvonalú fejlesztése.