Selamat datang di website kami untuk informasi produk dan konsultasi.
Situs web kami:https://www.vet-china.com/
Metode aktivasi fisika dan kimia
Metode aktivasi fisika dan kimia mengacu pada metode pembuatan bahan berpori dengan menggabungkan dua metode aktivasi di atas. Umumnya aktivasi kimia dilakukan terlebih dahulu, baru kemudian dilakukan aktivasi fisik. Pertama rendam selulosa dalam larutan H3PO4 68%~85% pada suhu 85℃ selama 2 jam, kemudian karbonisasi dalam tungku peredam selama 4 jam, lalu aktifkan dengan CO2. Luas permukaan spesifik karbon aktif yang diperoleh mencapai 3700m2·g-1. Coba gunakan serat sisal sebagai bahan bakunya, dan aktifkan serat karbon aktif (ACF) yang diperoleh dari aktivasi H3PO4 satu kali, panaskan hingga 830℃ di bawah perlindungan N2, kemudian gunakan uap air sebagai aktivator untuk aktivasi sekunder. Luas permukaan spesifik ACF yang diperoleh setelah aktivasi 60 menit meningkat secara signifikan.
Karakterisasi kinerja struktur pori teraktivasikarbon
Metode karakterisasi kinerja karbon aktif yang umum digunakan dan petunjuk penerapannya ditunjukkan pada Tabel 2. Karakteristik struktur pori material dapat diuji dari dua aspek: analisis data dan analisis gambar.
Kemajuan penelitian teknologi optimasi struktur pori karbon aktif
Meskipun karbon aktif memiliki pori-pori yang kaya dan luas permukaan spesifik yang besar, karbon aktif memiliki kinerja yang sangat baik di banyak bidang. Namun, karena selektivitas bahan bakunya yang luas dan kondisi penyiapan yang rumit, produk jadi umumnya memiliki kelemahan berupa struktur pori yang kacau, luas permukaan spesifik yang berbeda, distribusi ukuran pori yang tidak teratur, dan sifat kimia permukaan yang terbatas. Oleh karena itu, terdapat kelemahan seperti dosis yang besar dan kemampuan adaptasi yang sempit dalam proses penerapannya, sehingga tidak dapat memenuhi kebutuhan pasar. Oleh karena itu, sangat penting secara praktis untuk mengoptimalkan dan mengatur struktur serta meningkatkan kinerja pemanfaatannya secara komprehensif. Metode yang umum digunakan untuk mengoptimalkan dan mengatur struktur pori meliputi regulasi kimia, pencampuran polimer, dan regulasi aktivasi katalitik.
Teknologi regulasi kimia
Teknologi regulasi kimia mengacu pada proses aktivasi sekunder (modifikasi) bahan berpori yang diperoleh setelah aktivasi dengan reagen kimia, mengikis pori-pori asli, memperluas mikropori, atau selanjutnya menciptakan mikropori baru untuk meningkatkan luas permukaan spesifik dan struktur pori bahan. Secara umum, produk akhir dari satu aktivasi umumnya direndam dalam larutan kimia 0,5~4 kali untuk mengatur struktur pori dan meningkatkan luas permukaan spesifik. Semua jenis larutan asam dan basa dapat digunakan sebagai reagen untuk aktivasi sekunder.
Teknologi modifikasi oksidasi permukaan asam
Modifikasi oksidasi permukaan asam adalah metode pengaturan yang umum digunakan. Pada suhu yang sesuai, oksidan asam dapat memperkaya pori-pori di dalam karbon aktif, memperbesar ukuran pori-pori, dan mengeruk pori-pori yang tersumbat. Saat ini, penelitian dalam dan luar negeri terutama berfokus pada modifikasi asam anorganik. HN03 adalah oksidan yang umum digunakan, dan banyak ahli menggunakan HN03 untuk memodifikasi karbon aktif. Tong Li dkk. [28] menemukan bahwa HN03 dapat meningkatkan kandungan gugus fungsi yang mengandung oksigen dan nitrogen pada permukaan karbon aktif dan meningkatkan efek adsorpsi merkuri.
Memodifikasi karbon aktif dengan HN03, setelah modifikasi, luas permukaan spesifik karbon aktif menurun dari 652m2·g-1 menjadi 241m2·g-1, ukuran pori rata-rata meningkat dari 1,27nm menjadi 1,641nm, dan kapasitas adsorpsi benzofenon dalam simulasi bensin meningkat sebesar 33,7%. Memodifikasi karbon aktif kayu dengan konsentrasi volume HN03 masing-masing 10% dan 70%. Hasil penelitian menunjukkan luas permukaan spesifik karbon aktif yang dimodifikasi dengan 10% HN03 meningkat dari 925,45m2·g-1 menjadi 960,52m2·g-1; setelah dimodifikasi dengan 70% HN03, luas permukaan spesifik menurun menjadi 935.89m2·g-1. Laju penyisihan Cu2+ oleh karbon aktif yang dimodifikasi dengan dua konsentrasi HN03 berturut-turut di atas 70% dan 90%.
Untuk karbon aktif yang digunakan dalam bidang adsorpsi, efek adsorpsi tidak hanya bergantung pada struktur pori tetapi juga pada sifat kimia permukaan adsorben. Struktur pori menentukan luas permukaan spesifik dan kapasitas adsorpsi karbon aktif, sedangkan sifat kimia permukaan mempengaruhi interaksi antara karbon aktif dan adsorbat. Akhirnya ditemukan bahwa modifikasi asam pada karbon aktif tidak hanya dapat mengatur struktur pori di dalam karbon aktif dan membersihkan pori-pori yang tersumbat, tetapi juga meningkatkan kandungan gugus asam pada permukaan material dan meningkatkan polaritas dan hidrofilisitas permukaan. . Kapasitas adsorpsi EDTA oleh karbon aktif yang dimodifikasi dengan HCI meningkat sebesar 49,5% dibandingkan sebelum modifikasi, lebih baik dibandingkan dengan modifikasi HNO3.
Karbon aktif komersial yang dimodifikasi masing-masing dengan HNO3 dan H2O2! Luas permukaan spesifik setelah modifikasi masing-masing adalah 91,3% dan 80,8% sebelum modifikasi. Gugus fungsi baru yang mengandung oksigen seperti karboksil, karbonil, dan fenol ditambahkan ke permukaan. Kapasitas adsorpsi nitrobenzena dengan modifikasi HNO3 paling baik yaitu 3,3 kali lipat dibandingkan sebelum modifikasi. Diketahui bahwa peningkatan kandungan gugus fungsi yang mengandung oksigen pada karbon aktif setelah modifikasi asam menyebabkan peningkatan jumlah permukaan. titik aktif, yang berpengaruh langsung pada peningkatan kapasitas adsorpsi target adsorbat.
Dibandingkan dengan asam anorganik, hanya ada sedikit laporan tentang modifikasi asam organik pada karbon aktif. Bandingkan efek modifikasi asam organik terhadap sifat struktur pori karbon aktif dan adsorpsi metanol. Setelah modifikasi, luas permukaan spesifik dan volume pori total karbon aktif mengalami penurunan. Semakin kuat keasamannya, semakin besar penurunannya. Setelah dilakukan modifikasi dengan asam oksalat, asam tartarat dan asam sitrat, luas permukaan spesifik karbon aktif mengalami penurunan masing-masing dari 898.59m2·g-1 menjadi 788.03m2·g-1, 685.16m2·g-1 dan 622.98m2·g-1. Namun mikroporositas karbon aktif meningkat setelah modifikasi. Mikroporositas karbon aktif yang dimodifikasi dengan asam sitrat meningkat dari 75,9% menjadi 81,5%.
Modifikasi asam oksalat dan asam tartarat bermanfaat untuk adsorpsi metanol, sedangkan asam sitrat memiliki efek penghambatan. Namun, J.Paul Chen dkk. [35] menemukan bahwa karbon aktif yang dimodifikasi dengan asam sitrat dapat meningkatkan adsorpsi ion tembaga. Lin Tang dkk. [36] memodifikasi karbon aktif komersial dengan asam format, asam oksalat dan asam aminosulfonat. Setelah modifikasi, luas permukaan spesifik dan volume pori berkurang. Gugus fungsi yang mengandung oksigen seperti 0-HC-0, C-0 dan S=0 terbentuk pada permukaan produk jadi, dan saluran tergores tidak rata serta kristal putih muncul. Kapasitas adsorpsi kesetimbangan aseton dan isopropanol juga meningkat secara signifikan.
Teknologi modifikasi larutan alkali
Beberapa peneliti juga menggunakan larutan basa untuk melakukan aktivasi sekunder pada karbon aktif. Impregnasi karbon aktif berbahan dasar batubara buatan sendiri dengan larutan Na0H dengan konsentrasi berbeda untuk mengontrol struktur pori. Hasilnya menunjukkan bahwa konsentrasi alkali yang lebih rendah mendukung peningkatan dan perluasan pori-pori. Efek terbaik dicapai bila konsentrasi massa adalah 20%. Karbon aktif mempunyai luas permukaan spesifik tertinggi (681m2·g-1) dan volume pori (0,5916cm3·g-1). Ketika konsentrasi massa Na0H melebihi 20%, struktur pori karbon aktif rusak dan parameter struktur pori mulai menurun. Hal ini karena konsentrasi larutan Na0H yang tinggi akan menimbulkan korosi pada kerangka karbon dan sejumlah besar pori-pori akan runtuh.
Mempersiapkan karbon aktif berkinerja tinggi dengan pencampuran polimer. Prekursornya adalah resin furfural dan furfuril alkohol, dan etilen glikol adalah zat pembentuk pori. Struktur pori dikontrol dengan menyesuaikan kandungan ketiga polimer, dan diperoleh bahan berpori dengan ukuran pori antara 0,008 dan 5 μm. Beberapa ahli telah membuktikan bahwa film poliuretan-imida (PUI) dapat dikarbonisasi untuk memperoleh film karbon, dan struktur pori dapat dikontrol dengan mengubah struktur molekul prapolimer poliuretan (PU) [41]. Ketika PUI dipanaskan hingga 200°C, PU dan polimida (PI) akan dihasilkan. Ketika suhu perlakuan panas naik hingga 400°C, pirolisis PU menghasilkan gas, sehingga terbentuk struktur pori pada film PI. Setelah karbonisasi, film karbon diperoleh. Selain itu, metode pencampuran polimer juga dapat meningkatkan beberapa sifat fisik dan mekanik material sampai batas tertentu
Teknologi regulasi aktivasi katalitik
Teknologi regulasi aktivasi katalitik sebenarnya merupakan kombinasi metode aktivasi kimia dan metode aktivasi gas suhu tinggi. Umumnya zat kimia ditambahkan ke bahan baku sebagai katalis, dan katalis digunakan untuk membantu proses karbonisasi atau aktivasi untuk memperoleh bahan karbon berpori. Secara umum, logam umumnya memiliki efek katalitik, namun efek katalitiknya berbeda-beda.
Faktanya, biasanya tidak ada batasan yang jelas antara regulasi aktivasi kimia dan regulasi aktivasi katalitik bahan berpori. Hal ini karena kedua metode menambahkan reagen selama proses karbonisasi dan aktivasi. Peran spesifik dari reagen ini menentukan apakah metode tersebut termasuk dalam kategori aktivasi katalitik.
Struktur bahan karbon berpori itu sendiri, sifat fisik dan kimia katalis, kondisi reaksi katalitik dan metode pemuatan katalis semuanya dapat memiliki tingkat pengaruh yang berbeda terhadap efek regulasi. Menggunakan batubara bitumen sebagai bahan baku, Mn(N03)2 dan Cu(N03)2 sebagai katalis dapat membuat bahan berpori yang mengandung oksida logam. Jumlah oksida logam yang tepat dapat meningkatkan porositas dan volume pori, namun efek katalitik dari logam yang berbeda sedikit berbeda. Cu(N03)2 dapat mendorong perkembangan pori-pori pada kisaran 1,5~2,0nm. Selain itu, oksida logam dan garam anorganik yang terkandung dalam abu bahan baku juga akan berperan sebagai katalitik dalam proses aktivasi. Xie Qiang dkk. [42] percaya bahwa reaksi aktivasi katalitik unsur-unsur seperti kalsium dan zat besi dalam bahan anorganik dapat mendorong perkembangan pori-pori. Jika kandungan kedua elemen tersebut terlalu tinggi, proporsi pori-pori sedang dan besar pada produk meningkat secara signifikan.
Kesimpulan
Meskipun karbon aktif, sebagai bahan karbon berpori hijau yang paling banyak digunakan, telah memainkan peran penting dalam industri dan kehidupan, karbon aktif masih memiliki potensi besar untuk perbaikan dalam perluasan bahan baku, pengurangan biaya, peningkatan kualitas, peningkatan energi, perpanjangan umur dan peningkatan kekuatan. . Menemukan bahan baku karbon aktif yang berkualitas tinggi dan murah, mengembangkan teknologi produksi karbon aktif yang bersih dan efisien, serta mengoptimalkan dan mengatur struktur pori karbon aktif sesuai dengan bidang aplikasi yang berbeda akan menjadi arah penting untuk meningkatkan kualitas produk karbon aktif dan mempromosikannya. pengembangan industri karbon aktif yang berkualitas tinggi.
Waktu posting: 27 Agustus-2024