Ծակոտկեն ածխածնային ծակոտիների կառուցվածքի օպտիմալացում -Ⅱ

Բարի գալուստ մեր կայք՝ ապրանքի վերաբերյալ տեղեկատվության և խորհրդատվության համար:

Մեր կայքը:https://www.vet-china.com/

 

Ֆիզիկական և քիմիական ակտիվացման մեթոդ

Ֆիզիկական և քիմիական ակտիվացման մեթոդը վերաբերում է ծակոտկեն նյութերի պատրաստման եղանակին՝ վերը նշված երկու ակտիվացման մեթոդների համադրմամբ: Ընդհանրապես սկզբում կատարվում է քիմիական ակտիվացում, իսկ հետո՝ ֆիզիկական ակտիվացում։ Սկզբում ցելյուլոզը ներծծում են 68%~85% H3PO4 լուծույթում 85℃ ջերմաստիճանում 2 ժամ, այնուհետև ածխաջրում են այն մուֆլե վառարանում 4 ժամ, այնուհետև ակտիվացնում CO2-ով: Ստացված ակտիվացված ածխածնի հատուկ մակերեսը կազմում էր 3700 մ2·գ-1: Փորձեք օգտագործել սիսալ մանրաթելը որպես հումք, և ակտիվացրե՛ք ակտիվացված ածխածնի մանրաթելը (ACF), որը ստացվել է H3PO4-ի ակտիվացման արդյունքում մեկ անգամ, տաքացրե՛ք այն մինչև 830℃ N2 պաշտպանության տակ, այնուհետև օգտագործեցին ջրային գոլորշի որպես ակտիվացնող երկրորդական ակտիվացման համար: 60 րոպե ակտիվացումից հետո ստացված ACF-ի հատուկ մակերեսը զգալիորեն բարելավվել է:

 

Ակտիվացված ծակոտիների կառուցվածքի կատարողականի բնութագրումածխածին

 
Սովորաբար օգտագործվող ակտիվացված ածխածնի արդյունավետության բնութագրման մեթոդները և կիրառման ուղղությունները ներկայացված են Աղյուսակ 2-ում: Նյութի ծակոտի կառուցվածքի բնութագրերը կարող են ստուգվել երկու ասպեկտներից՝ տվյալների վերլուծություն և պատկերի վերլուծություն:

 

Ակտիվացված ածխածնի ծակոտիների կառուցվածքի օպտիմալացման տեխնոլոգիայի հետազոտության առաջընթացը

Չնայած ակտիվացված ածխածինն ունի հարուստ ծակոտիներ և հսկայական հատուկ մակերես, այն ունի գերազանց կատարողականություն բազմաթիվ ոլորտներում: Այնուամենայնիվ, հումքի լայն ընտրողականության և պատրաստման բարդ պայմանների պատճառով պատրաստի արտադրանքը հիմնականում ունի քաոսային ծակոտիների կառուցվածքի, տարբեր հատուկ մակերեսի, ծակոտիների չափերի խանգարված բաշխման և մակերեսի սահմանափակ քիմիական հատկությունների թերությունները: Հետևաբար, կիրառման գործընթացում կան թերություններ, ինչպիսիք են մեծ չափաբաժինը և նեղ հարմարվողականությունը, որոնք չեն կարող բավարարել շուկայի պահանջները: Հետևաբար, մեծ գործնական նշանակություն ունի կառուցվածքի օպտիմալացումն ու կարգավորումը և դրա համապարփակ օգտագործման արդյունավետությունը բարելավելը: Ծակոտիների կառուցվածքը օպտիմալացնելու և կարգավորելու համար սովորաբար օգտագործվող մեթոդները ներառում են քիմիական կարգավորումը, պոլիմերների խառնուրդը և կատալիտիկ ակտիվացման կարգավորումը:

 

Քիմիական կարգավորման տեխնոլոգիա

Քիմիական կարգավորման տեխնոլոգիան վերաբերում է ծակոտկեն նյութերի երկրորդային ակտիվացման (ձևափոխման) գործընթացին, որը ստացվում է քիմիական ռեակտիվներով ակտիվացումից հետո, նախնական ծակոտիները քայքայելով, միկրոծակոտիները ընդլայնելով կամ նոր միկրոծակոտիներ ստեղծելով՝ նյութի հատուկ մակերեսը և ծակոտի կառուցվածքը մեծացնելու համար: Ընդհանուր առմամբ, մեկ ակտիվացման պատրաստի արտադրանքը սովորաբար ընկղմվում է 0,5-4 անգամ քիմիական լուծույթի մեջ՝ կարգավորելու ծակոտիների կառուցվածքը և մեծացնելու հատուկ մակերեսը: Բոլոր տեսակի թթվային և ալկալային լուծույթները կարող են օգտագործվել որպես երկրորդային ակտիվացման ռեակտիվներ:

 

Թթվային մակերեսի օքսիդացման փոփոխման տեխնոլոգիա

Թթվային մակերևույթի օքսիդացման ձևափոխումը սովորաբար օգտագործվող կարգավորման մեթոդ է: Համապատասխան ջերմաստիճանի դեպքում թթու օքսիդանտները կարող են հարստացնել ակտիվացված ածխածնի ներսում ծակոտիները, բարելավել դրա ծակոտիների չափը և փորել խցանված ծակոտիները: Ներկայում ներքին և արտասահմանյան հետազոտությունները հիմնականում կենտրոնացած են անօրգանական թթուների փոփոխման վրա։ HN03-ը սովորաբար օգտագործվող օքսիդանտ է, և շատ գիտնականներ օգտագործում են HN03 ակտիվացված ածխածնի փոփոխման համար: Թոնգ Լին և այլք։ [28] պարզել է, որ HN03-ը կարող է մեծացնել թթվածին պարունակող և ազոտ պարունակող ֆունկցիոնալ խմբերի պարունակությունը ակտիվացված ածխածնի մակերեսին և բարելավել սնդիկի կլանման ազդեցությունը։

Ակտիվացված ածխածինը փոփոխելով HN03-ով, փոփոխությունից հետո ակտիվացված ածխածնի հատուկ մակերեսը 652 մ2·գ-1-ից նվազել է մինչև 241 մ2·գ-1, ծակոտիների միջին չափը 1,27 նմ-ից հասել է 1,641 նմ-ի, իսկ բենզոֆենոնի կլանման հզորությունը: մոդելավորված բենզինն աճել է 33,7%-ով։ Փայտի ակտիվացված ածխածնի ձևափոխում HN03-ի համապատասխանաբար 10% և 70% ծավալային կոնցենտրացիայով: Արդյունքները ցույց են տալիս, որ ակտիվացված ածխածնի հատուկ մակերեսը, որը ձևափոխված է 10% HN03-ով, աճել է 925,45 մ2·գ-1-ից մինչև 960,52 մ2·գ-1; 70% HN03-ով մոդիֆիկացիայից հետո հատուկ մակերեսը նվազել է մինչև 935,89 մ2·գ-1: HN03-ի երկու կոնցենտրացիաներով փոփոխված ակտիվացված ածխածնի միջոցով Cu2+-ի հեռացման արագությունը համապատասխանաբար 70%-ից և 90%-ից բարձր էր:

Ակտիվացված ածխածնի համար, որն օգտագործվում է կլանման դաշտում, կլանման ազդեցությունը կախված է ոչ միայն ծակոտիների կառուցվածքից, այլև ներծծվող նյութի մակերեսային քիմիական հատկություններից: Ծակոտիների կառուցվածքը որոշում է ակտիվացված ածխածնի հատուկ մակերեսը և կլանման կարողությունը, մինչդեռ մակերեսի քիմիական հատկությունները ազդում են ակտիվացված ածխածնի և ադսորբատի փոխազդեցության վրա: Վերջապես պարզվեց, որ ակտիվացված ածխածնի թթվային ձևափոխումը կարող է ոչ միայն հարմարեցնել ծակոտիների կառուցվածքը ակտիվացված ածխածնի ներսում և մաքրել խցանված ծակոտիները, այլև մեծացնել թթվային խմբերի պարունակությունը նյութի մակերեսին և բարձրացնել մակերեսի բևեռականությունն ու հիդրոֆիլությունը։ . EDTA-ի կլանման հզորությունը ակտիվացված ածխածնի միջոցով, որը փոփոխվել է HCI-ով, աճել է 49,5%-ով, համեմատած նախորդ փոփոխության հետ, որն ավելի լավն էր, քան HNO3-ի ձևափոխումը:

Փոփոխված առևտրային ակտիվացված ածխածին համապատասխանաբար HNO3 և H2O2-ով: Մոդիֆիկացիայից հետո հատուկ մակերեսները կազմում էին համապատասխանաբար 91.3% և 80.8% մինչև փոփոխությունները: Մակերեւույթին ավելացվել են թթվածին պարունակող նոր ֆունկցիոնալ խմբեր, ինչպիսիք են կարբոքսիլը, կարբոնիլը և ֆենոլը: Նիտրոբենզոլի կլանման հզորությունը HNO3 մոդիֆիկացիայի միջոցով լավագույնն էր, որը 3,3 անգամ գերազանցում էր մինչ փոփոխումը: Պարզվել է, որ թթվային ձևափոխումից հետո ակտիվացված ածխածնի մեջ թթվածին պարունակող ֆունկցիոնալ խմբերի պարունակության աճը հանգեցրել է մակերեսի քանակի ավելացմանը: ակտիվ կետեր, որոնք անմիջական ազդեցություն են ունեցել թիրախ ադսորբատի կլանման կարողությունների բարելավման վրա:

Համեմատած անօրգանական թթուների հետ՝ ակտիվացված ածխածնի օրգանական թթվային փոփոխության վերաբերյալ քիչ զեկույցներ կան: Համեմատեք օրգանական թթվի ձևափոխման ազդեցությունը ակտիվացված ածխածնի ծակոտի կառուցվածքի հատկությունների և մեթանոլի կլանման վրա: Փոփոխությունից հետո ակտիվացված ածխածնի հատուկ մակերեսը և ծակոտիների ընդհանուր ծավալը նվազել են: Որքան ուժեղ է թթվայնությունը, այնքան մեծ է նվազումը։ Օքսալաթթուով, գինետով և կիտրոնաթթվով ձևափոխվելուց հետո ակտիվացված ածխածնի հատուկ մակերեսը 898,59 մ2·գ-1-ից նվազել է մինչև 788,03 մ2·գ-1, 685,16 մ2·գ-1 և 622,98 մ2·գ-1 համապատասխանաբար: Այնուամենայնիվ, ակտիվացված ածխածնի միկրոծակոտկենությունը փոփոխվելուց հետո ավելացել է: Կիտրոնաթթուով ձևափոխված ակտիվացված ածխածնի միկրոծակոտկենությունը 75,9%-ից աճել է մինչև 81,5%:

Օքսալաթթուն և գինձաթթվի ձևափոխումը օգտակար են մեթանոլի կլանման համար, մինչդեռ կիտրոնաթթունն ունի արգելակող ազդեցություն: Այնուամենայնիվ, J.Paul Chen et al. [35] պարզել է, որ կիտրոնաթթուով ձևափոխված ակտիվ ածխածինը կարող է ուժեղացնել պղնձի իոնների կլանումը։ Լին Թանգը և այլք: [36] փոփոխված առևտրային ակտիվացված ածխածինը մածուցիկ թթուով, օքսալաթթվով և ամինոսուլֆոնաթթվով։ Փոփոխությունից հետո հատուկ մակերեսը և ծակոտիների ծավալը կրճատվել են: Պատրաստի արտադրանքի մակերեսին ձևավորվել են թթվածին պարունակող ֆունկցիոնալ խմբեր, ինչպիսիք են 0-HC-0, C-0 և S=0, և առաջացել են անհավասար փորագրված ալիքներ և սպիտակ բյուրեղներ։ Զգալիորեն աճել է նաև ացետոնի և իզոպրոպանոլի հավասարակշռության կլանման կարողությունը:

 

Ալկալային լուծույթի փոփոխման տեխնոլոգիա

Որոշ գիտնականներ օգտագործել են նաև ալկալային լուծույթ՝ ակտիվացված ածխածնի վրա երկրորդական ակտիվացում կատարելու համար։ Տնական ածխի վրա հիմնված ակտիվացված ածխածինը ներծծեք տարբեր կոնցենտրացիաների Na0H լուծույթով՝ ծակոտիների կառուցվածքը վերահսկելու համար: Արդյունքները ցույց են տվել, որ ալկալիների ավելի ցածր կոնցենտրացիան նպաստում է ծակոտիների ավելացմանն ու ընդլայնմանը: Լավագույն ազդեցությունը ձեռք է բերվել, երբ զանգվածի կոնցենտրացիան 20% էր: Ակտիվացված ածխածինը ուներ ամենաբարձր հատուկ մակերեսը (681 մ2, գ-1) և ծակոտիների ծավալը (0,5916 սմ3, գ-1): Երբ Na0H-ի զանգվածային կոնցենտրացիան գերազանցում է 20%-ը, ակտիվացված ածխածնի ծակոտի կառուցվածքը քայքայվում է, և ծակոտի կառուցվածքի պարամետրերը սկսում են նվազել։ Դա պայմանավորված է նրանով, որ Na0H լուծույթի բարձր կոնցենտրացիան կոռոզիայի ենթարկի ածխածնի կմախքը և մեծ թվով ծակոտիներ կփլուզվեն:

Բարձր արդյունավետությամբ ակտիվացված ածխածնի պատրաստում պոլիմերային խառնուրդով: Պրեկուրսորներն էին ֆուրֆուրալ խեժը և ֆուրֆուրիլ սպիրտը, իսկ էթիլեն գլիկոլը ծակոտկեն ձևավորող նյութն էր: Ծակոտիների կառուցվածքը վերահսկվել է երեք պոլիմերների պարունակությունը կարգավորելու միջոցով, և ստացվել է ծակոտկեն նյութ, որի ծակոտի չափը 0,008-ից մինչև 5 մկմ է: Որոշ գիտնականներ ապացուցել են, որ պոլիուրեթան-իմիդային թաղանթը (PUI) կարող է կարբոնիզացվել՝ ածխածնային թաղանթ ստանալու համար, իսկ ծակոտիների կառուցվածքը կարող է կառավարվել՝ փոխելով պոլիուրեթանային (PU) նախապոլիմերի մոլեկուլային կառուցվածքը [41]: Երբ PUI-ն տաքացվում է մինչև 200°C, կստեղծվեն PU և պոլիիմիդ (PI): Երբ ջերմային մշակման ջերմաստիճանը բարձրանում է մինչև 400°C, PU պիրոլիզի արդյունքում առաջանում է գազ, որի արդյունքում առաջանում է ծակոտի կառուցվածք PI ֆիլմի վրա: Կարբոնացումից հետո ստացվում է ածխածնային թաղանթ։ Բացի այդ, պոլիմերային խառնուրդի մեթոդը կարող է նաև որոշակիորեն բարելավել նյութի որոշ ֆիզիկական և մեխանիկական հատկություններ

 

Կատալիզային ակտիվացման կարգավորման տեխնոլոգիա

Կատալիտիկ ակտիվացման կարգավորման տեխնոլոգիան իրականում քիմիական ակտիվացման մեթոդի և բարձր ջերմաստիճանի գազի ակտիվացման մեթոդի համադրություն է: Ընդհանուր առմամբ, քիմիական նյութերը հումքին ավելացվում են որպես կատալիզատորներ, և կատալիզատորներն օգտագործվում են ածխածնային կամ ակտիվացման գործընթացին աջակցելու համար՝ ծակոտկեն ածխածնային նյութեր ստանալու համար: Ընդհանուր առմամբ, մետաղները հիմնականում ունեն կատալիտիկ ազդեցություն, բայց կատալիտիկ ազդեցությունները տարբեր են:

Փաստորեն, սովորաբար ակնհայտ սահման չկա քիմիական ակտիվացման կարգավորման և ծակոտկեն նյութերի կատալիտիկ ակտիվացման կարգավորման միջև: Դա պայմանավորված է նրանով, որ երկու մեթոդներն էլ ավելացնում են ռեակտիվներ կարբոնացման և ակտիվացման գործընթացում: Այս ռեակտիվների հատուկ դերը որոշում է, թե արդյոք մեթոդը պատկանում է կատալիտիկ ակտիվացման կատեգորիային:

Բուն ծակոտկեն ածխածնային նյութի կառուցվածքը, կատալիզատորի ֆիզիկական և քիմիական հատկությունները, կատալիտիկ ռեակցիայի պայմանները և կատալիզատորի բեռնման մեթոդը կարող են տարբեր աստիճանի ազդեցություն ունենալ կարգավորման ազդեցության վրա: Օգտագործելով բիտումային ածուխը որպես հումք, Mn(N03)2 և Cu(N03)2 որպես կատալիզատորներ կարող են պատրաստել մետաղական օքսիդներ պարունակող ծակոտկեն նյութեր: Մետաղների օքսիդների համապատասխան քանակությունը կարող է բարելավել ծակոտկենությունը և ծակոտիների ծավալը, սակայն տարբեր մետաղների կատալիտիկ ազդեցությունները մի փոքր տարբեր են: Cu(N03)2-ը կարող է նպաստել ծակոտիների զարգացմանը 1,5-2,0 նմ միջակայքում: Բացի այդ, հումքի մոխրի մեջ պարունակվող մետաղների օքսիդները և անօրգանական աղերը նույնպես կատալիզացնող դեր կխաղան ակտիվացման գործընթացում։ Xie Qiang et al. [42] կարծում էր, որ անօրգանական նյութերում պարունակվող կալցիումի և երկաթի այնպիսի տարրերի կատալիտիկ ակտիվացման ռեակցիան կարող է նպաստել ծակոտիների զարգացմանը։ Երբ այս երկու տարրերի պարունակությունը չափազանց բարձր է, արտադրանքի մեջ միջին և մեծ ծակոտիների մասնաբաժինը զգալիորեն մեծանում է:

 

Եզրակացություն

Չնայած ակտիվացված ածխածինը, որպես ամենալայն օգտագործվող կանաչ ծակոտկեն ածխածնի նյութը, կարևոր դեր է խաղացել արդյունաբերության և կյանքում, այն դեռևս մեծ ներուժ ունի հումքի ընդլայնման, ծախսերի կրճատման, որակի բարելավման, էներգիայի բարելավման, կյանքի երկարացման և ամրության բարելավման համար: . Բարձրորակ և էժան ակտիվացված ածխածնի հումք գտնելը, ակտիվացված ածխածնի արտադրության մաքուր և արդյունավետ տեխնոլոգիայի զարգացումը և ակտիվացված ածխածնի ծակոտկեն կառուցվածքի օպտիմալացումն ու կարգավորումը՝ ըստ կիրառական տարբեր ոլորտների, կարևոր ուղղություն կլինի ակտիվացված ածխածնի արտադրանքի որակի բարելավման և խթանման համար։ ակտիվացված ածխածնի արդյունաբերության բարձրորակ զարգացում: