Кеуекті көміртегі кеуек құрылымын оңтайландыру -Ⅱ

Өнім туралы ақпарат және кеңес алу үшін веб-сайтымызға қош келдіңіз.

Біздің веб-сайт:https://www.vet-china.com/

 

Физикалық және химиялық белсендіру әдісі

Физикалық және химиялық белсендіру әдісі деп жоғарыда аталған екі белсендіру әдісін біріктіру арқылы кеуекті материалдарды дайындау әдісін айтады. Негізінен алдымен химиялық белсендіру, содан кейін физикалық белсендіру жүргізіледі. Алдымен целлюлозаны 68% ~ 85% H3PO4 ерітіндісінде 85 ° C температурада 2 сағат бойы жібітіңіз, содан кейін оны муфельді пеште 4 сағат бойы көміртектеңіз, содан кейін оны СО2-мен белсендіріңіз. Алынған белсендірілген көмірдің меншікті бетінің ауданы 3700м2·г-1 болды. Шикізат ретінде сисал талшығын қолдануға тырысыңыз және H3PO4 белсендіру арқылы алынған белсендірілген көміртекті талшықты (ACF) бір рет белсендіріңіз, оны N2 қорғанысында 830 ℃ дейін қыздырыңыз, содан кейін қайталама белсендіру үшін активатор ретінде су буын қолданыңыз. 60 минут белсендіруден кейін алынған ACF бетінің меншікті ауданы айтарлықтай жақсарды.

 

Белсендірілген кеуек құрылымының өнімділігінің сипаттамасыкөміртек

 
Жиі қолданылатын белсендірілген көмір өнімділігін сипаттау әдістері мен қолдану бағыттары 2-кестеде көрсетілген. Материалдың кеуек құрылымының сипаттамаларын екі аспектіден тексеруге болады: деректерді талдау және кескінді талдау.

 

Белсендірілген көмірдің кеуек құрылымын оңтайландыру технологиясын зерттеу барысы

Белсендірілген көмірдің бай тері тесігін және үлкен арнайы бетінің ауданы болғанымен, ол көптеген салаларда тамаша өнімділікке ие. Дегенмен, шикізаттың кең таңдауына және күрделі дайындау жағдайларына байланысты дайын өнімдер әдетте ретсіз кеуектер құрылымының, әртүрлі меншікті бетінің ауданы, кеуектер көлемінің ретсіз таралуы және беттік химиялық қасиеттерінің шектеулі кемшіліктеріне ие. Сондықтан нарық талаптарына жауап бере алмайтын, қолдану процесінде үлкен доза және тар бейімделу сияқты кемшіліктер бар. Сондықтан құрылымды оңтайландыру мен реттеудің және оны кешенді пайдалану көрсеткіштерін жақсартудың үлкен практикалық маңызы бар. Кеуек құрылымын оңтайландыру және реттеу үшін жиі қолданылатын әдістерге химиялық реттеу, полимерлерді араластыру және каталитикалық белсендіруді реттеу жатады.

 

Химиялық реттеу технологиясы

Химиялық реттеу технологиясы деп химиялық реагенттермен белсендірілгеннен кейін алынған кеуекті материалдарды екінші рет белсендіру (модификациялау), бастапқы кеуектерді эрозиялау, микрокеуектерді кеңейту немесе материалдың меншікті бетінің ауданы мен кеуек құрылымын ұлғайту үшін жаңа микрокеуектерді одан әрі құру процесін айтады. Жалпы айтқанда, бір белсендірудің дайын өнімі кеуектер құрылымын реттеу және меншікті бетінің ауданын ұлғайту үшін әдетте 0,5 ~ 4 есе химиялық ерітіндіге батырылады. Екіншілік белсендіру үшін реагенттер ретінде қышқыл және сілті ерітінділерінің барлық түрлерін қолдануға болады.

 

Қышқыл бетінің тотығуын өзгерту технологиясы

Қышқыл бетінің тотығу модификациясы жиі қолданылатын реттеу әдісі болып табылады. Тиісті температурада қышқылды тотықтырғыштар белсендірілген көмірдің ішіндегі кеуектерді байытып, оның кеуек өлшемін жақсарта алады және бітеліп қалған тері тесігін тереңдей алады. Қазіргі уақытта отандық және шетелдік зерттеулер негізінен бейорганикалық қышқылдарды модификациялауға бағытталған. HN03 жиі қолданылатын тотықтырғыш болып табылады және көптеген ғалымдар белсендірілген көмірді өзгерту үшін HN03 пайдаланады. Тонг Ли және т.б. [28] HN03 белсендірілген көмір бетіндегі оттегі бар және құрамында азот бар функционалдық топтардың құрамын арттырып, сынаптың адсорбциялық әсерін жақсарта алатынын анықтады.

Белсендірілген көмірді HN03-пен модификациялау, модификациядан кейін белсендірілген көмірдің меншікті бетінің ауданы 652м2·г-1-ден 241м2·г-1-ге дейін төмендеді, орташа кеуек өлшемі 1,27нм-ден 1,641нм-ге дейін өсті, бензофенонның адсорбциялық қабілеті. имитациялық бензинде 33,7%-ға өсті. HN03 тиісінше 10% және 70% көлемдік концентрациясы бар ағаш белсендірілген көмірді модификациялау. Нәтижелер көрсеткендей, 10% HN03 модификацияланған белсендірілген көмірдің меншікті бетінің ауданы 925,45м2·г-1-ден 960,52м2·г-1 дейін өсті; 70% HN03 модификациясынан кейін меншікті бетінің ауданы 935,89м2·г-1 дейін төмендеді. HN03 екі концентрациясымен модификацияланған белсендірілген көмірдің Cu2+ шығару жылдамдығы тиісінше 70% және 90% жоғары болды.

Адсорбциялық өрісте қолданылатын белсендірілген көмір үшін адсорбциялық әсер тек кеуек құрылымына ғана емес, адсорбенттің беттік химиялық қасиеттеріне де байланысты. Кеуек құрылымы белсендірілген көмірдің меншікті бетінің ауданы мен адсорбциялық қабілетін анықтайды, ал беттік химиялық қасиеттері белсендірілген көмір мен адсорбат арасындағы әрекеттесуіне әсер етеді. Ақырында, белсендірілген көмірдің қышқылдық модификациясы белсендірілген көмірдің ішіндегі кеуек құрылымын реттеп, бітеліп қалған саңылауларды тазартып қана қоймай, сонымен қатар материал бетіндегі қышқылдық топтардың құрамын арттырып, бетінің полярлығы мен гидрофильділігін арттыра алатыны анықталды. . HCI арқылы өзгертілген белсендірілген көмірмен ЭДТА адсорбциялық қабілеті модификацияға дейінгімен салыстырғанда 49,5%-ға артты, бұл HNO3 модификациясынан жақсырақ болды.

Сәйкесінше HNO3 және H2O2 бар модификацияланған коммерциялық белсендірілген көмір! Модификациядан кейінгі бетінің меншікті аудандары модификацияға дейінгілердің тиісінше 91,3% және 80,8% құрады. Бетіне карбоксил, карбонил және фенол сияқты оттегі бар жаңа функционалды топтар қосылды. HNO3 модификациясы арқылы нитробензолдың адсорбциялық қабілеті ең жақсы болды, ол модификацияға дейінгіден 3,3 есе жоғары болды. Қышқылдық модификациядан кейін белсендірілген көмірде құрамында оттегі бар функционалдық топтардың мөлшерінің артуы беттік санының ұлғаюына әкелетіні анықталды. мақсатты адсорбаттың адсорбциялық қабілетін жақсартуға тікелей әсер еткен белсенді нүктелер.

Бейорганикалық қышқылдармен салыстырғанда, белсендірілген көмірдің органикалық қышқылды түрлендіруі туралы есептер аз. Органикалық қышқылды модификациялаудың белсендірілген көмірдің кеуек құрылымының қасиеттеріне және метанолдың адсорбциясына әсерін салыстырыңыз. Модификациядан кейін белсендірілген көмірдің меншікті бетінің ауданы мен жалпы кеуек көлемі азайды. Қышқылдық неғұрлым күшті болса, соғұрлым азаяды. Қымыздық қышқылымен, шарап қышқылымен және лимон қышқылымен модификациядан кейін белсендірілген көмірдің меншікті бетінің ауданы сәйкесінше 898,59м2·г-1-ден 788,03м2·г-1, 685,16м2·г-1 және 622,98м2·г-1 дейін төмендеді. Алайда активтендірілген көмірдің микрокеуектілігі модификациядан кейін өсті. Лимон қышқылымен модификацияланған белсендірілген көмірдің микрокеуектілігі 75,9%-дан 81,5%-ға дейін өсті.

Қымыздық қышқылы мен шарап қышқылының модификациясы метанолдың адсорбциясы үшін пайдалы, ал лимон қышқылы ингибиторлық әсерге ие. Дегенмен, Дж.Пол Чен және т.б. [35] лимон қышқылымен модификацияланған белсендірілген көмір мыс иондарының адсорбциясын күшейтетінін анықтады. Лин Тан және т.б. [36] құмырсқа қышқылымен, қымыздық қышқылымен және аминосульфон қышқылымен модификацияланған коммерциялық белсендірілген көмір. Модификациядан кейін меншікті бетінің ауданы мен кеуек көлемі азайды. Дайын өнімнің бетінде оттегі бар 0-НС-0, С-0 және S=0 сияқты функционалдық топтар түзіліп, біркелкі емес оюланған арналар мен ақ кристалдар пайда болды. Ацетон мен изопропанолдың тепе-теңдік адсорбциялық қабілеті де айтарлықтай өсті.

 

Сілтілік ерітіндіні модификациялау технологиясы

Кейбір ғалымдар белсендірілген көмірде қайталама белсендіруді орындау үшін сілтілі ерітіндіні де пайдаланды. Кеуек құрылымын бақылау үшін үйдегі көмір негізіндегі белсендірілген көмірді әртүрлі концентрациядағы Na0H ерітіндісімен сіңдіріңіз. Нәтижелер сілтінің төмен концентрациясы кеуектердің ұлғаюына және кеңеюіне қолайлы екенін көрсетті. Ең жақсы әсер массалық концентрация 20% болғанда қол жеткізілді. Белсендірілген көмірдің меншікті бетінің ең жоғары ауданы (681м2·г-1) және кеуек көлемі (0,5916см3·г-1) болды. Na0H массалық концентрациясы 20% асқанда белсендірілген көмірдің кеуекті құрылымы бұзылады және кеуек құрылымының параметрлері төмендей бастайды. Себебі Na0H ерітіндісінің жоғары концентрациясы көміртек қаңқасын коррозияға ұшыратады және көптеген тері тесіктері шөгеді.

Полимерлерді араластыру арқылы жоғары өнімді белсендірілген көмірді дайындау. Прекурсорлар фурфурол шайыры және фурфурил спирті болды, ал этиленгликоль кеуекті түзуші болды. Кеуек құрылымы үш полимердің мазмұнын реттеу арқылы бақыланды және кеуек өлшемі 0,008 және 5 мкм аралығындағы кеуекті материал алынды. Кейбір ғалымдар полиуретанды-имидті пленканы (ПУИ) көміртекті қабықшаны алу үшін карбонизациялауға болатынын және полиуретанды (ПУ) преполимердің молекулалық құрылымын өзгерту арқылы кеуек құрылымын басқаруға болатынын дәлелдеді [41]. PUI 200°C дейін қызған кезде PU және полиимид (PI) пайда болады. Термиялық өңдеу температурасы 400 ° C дейін көтерілгенде, PU пиролизі газды шығарады, нәтижесінде PI пленкасында кеуекті құрылым пайда болады. Карбонизациядан кейін көміртекті пленка алынады. Сонымен қатар, полимерлерді араластыру әдісі материалдың кейбір физикалық және механикалық қасиеттерін белгілі бір дәрежеде жақсарта алады

 

Каталитикалық активтендіруді реттеу технологиясы

Каталитикалық активтендіруді реттеу технологиясы іс жүзінде химиялық белсендіру әдісі мен жоғары температурада газды белсендіру әдісінің үйлесімі болып табылады. Әдетте, химиялық заттар шикізатқа катализатор ретінде қосылады, ал катализаторлар кеуекті көміртекті материалдарды алу үшін карбонизация немесе белсендіру процесіне көмектесу үшін қолданылады. Жалпы айтқанда, металдар әдетте каталитикалық әсерге ие, бірақ каталитикалық әсерлер әртүрлі.

Шындығында, әдетте химиялық активтендіруді реттеу мен кеуекті материалдардың каталитикалық активациясын реттеу арасында айқын шекара жоқ. Бұл екі әдістің де карбонизация және белсендіру процесінде реагенттерді қосуымен байланысты. Бұл реагенттердің спецификалық рөлі әдістің каталитикалық белсендіру категориясына жататынын анықтайды.

Кеуекті көміртекті материалдың құрылымы, катализатордың физикалық және химиялық қасиеттері, каталитикалық реакция жағдайлары және катализаторды жүктеу әдісі реттеу әсеріне әртүрлі дәрежеде әсер етуі мүмкін. Шикізат ретінде битуминозды көмірді, катализатор ретінде Mn(N03)2 және Cu(N03)2 металл оксидтері бар кеуекті материалдарды дайындауға болады. Металл оксидтерінің тиісті мөлшері кеуектілік пен саңылау көлемін жақсарта алады, бірақ әртүрлі металдардың каталитикалық әсері аздап ерекшеленеді. Cu(N03)2 1,5~2,0нм диапазонында кеуектердің дамуына ықпал ете алады. Сонымен қатар, шикізат күлінің құрамындағы металл оксидтері мен бейорганикалық тұздар да активтену процесінде каталитикалық рөл атқарады. Xie Qiang және т.б. [42] бейорганикалық заттардағы кальций мен темір сияқты элементтердің каталитикалық белсендіру реакциясы кеуектердің дамуына ықпал ете алады деп есептеді. Бұл екі элементтің мөлшері тым жоғары болған кезде өнімдегі орташа және үлкен кеуектердің үлесі айтарлықтай артады.

 

Қорытынды

Ең көп қолданылатын жасыл кеуекті көміртекті материал ретінде белсендірілген көмір өнеркәсіп пен өмірде маңызды рөл атқарғанымен, шикізатты кеңейту, шығындарды азайту, сапаны жақсарту, энергияны жақсарту, қызмет ету мерзімін ұзарту және беріктікті жақсарту үшін әлі де үлкен әлеуетке ие. . Жоғары сапалы және арзан белсендірілген көмір шикізатын табу, белсендірілген көмірдің таза және тиімді өндірісінің технологиясын жасау және әртүрлі қолдану салаларына сәйкес белсендірілген көмірдің кеуекті құрылымын оңтайландыру және реттеу белсендірілген көмір өнімдерінің сапасын арттырудың маңызды бағыты болады. белсендірілген көмір өнеркәсібінің жоғары сапалы дамуы.