Көмүртек тешикчелеринин структурасын оптималдаштыруу -Ⅱ

Продукт тууралуу маалымат жана кеңеш алуу үчүн биздин веб-сайтка кош келиңиз.

Биздин сайт:https://www.vet-china.com/

Физикалык жана химиялык активдештирүү ыкмасы
Физикалык жана химиялык активдештирүү ыкмасы деп жогорудагы эки активдештирүү ыкмасын айкалыштыруу менен көзөнөктүү материалдарды даярдоо ыкмасын билдирет. Негизинен алгач химиялык активдештирүү, андан кийин физикалык активдештирүү жүргүзүлөт. Алгач целлюлозаны 68% ~ 85% H3PO4 эритмесинде 85 ℃ температурада 2 саатка чылап, андан кийин муфель мешинде 4 саатка карбондаштырып, андан кийин CO2 менен активдештириңиз. Алынган активдештирилген көмүрдүн спецификалык аянты 3700м2·г-1 эле жогору болгон. Сисал буласын чийки зат катары колдонууга аракет кылыңыз жана H3PO4 активдештирүү жолу менен алынган активдештирилген көмүр буласын (ACF) бир жолу иштетиңиз, аны N2 коргоосу астында 830 ℃ чейин ысытыңыз, андан кийин экинчилик активдештирүү үчүн активатор катары суу буусун колдонуңуз. 60мин активдештирүүдөн кийин алынган ACFдин өзгөчө бетинин аянты бир топ жакшырды.

Активдештирилген тешикчелердин структурасынын иштешинин мүнөздөмөсүкөмүртек
Көбүнчө колдонулган активдештирилген көмүрдүн иштешин мүнөздөгөн ыкмалар жана колдонуу багыттары 2-таблицада көрсөтүлгөн. Материалдын тешикчелеринин структурасынын мүнөздөмөлөрү эки аспектиден текшерилиши мүмкүн: маалыматтарды талдоо жана сүрөттү талдоо.

微信截图_20240827102754

Активдештирилген көмүрдүн тешикче структурасын оптималдаштыруу технологиясын изилдөө прогресси
Активдештирилген көмүрдүн бай тешикчелери жана чоң спецификалык беттик аянты бар болсо да, ал көптөгөн тармактарда эң сонун көрсөткүчкө ээ. Бирок, анын кең чийки зат тандоо жана татаал даярдоо шарттарына байланыштуу, даяр продуктылар жалпысынан башаламан тешикче структурасын, ар кандай спецификалык беттик аянты, тартипсиз тешикчелердин өлчөмүн бөлүштүрүү жана чектелген беттик химиялык касиеттери кемчиликтери бар. Ошондуктан, рынок талаптарына жооп бере албайт, мисалы, ири дозасы жана колдонуу жараянынын тар көнүү сыяктуу кемчиликтери бар. Ошондуктан структураны оптималдаштыруу жана жөнгө салуу жана аны комплекстүү пайдалануу көрсөткүчтөрүн жакшыртуунун практикалык мааниси чоң. Тешик түзүмүн оптималдаштыруу жана жөнгө салуу үчүн кеңири колдонулган ыкмаларга химиялык жөнгө салуу, полимерлерди аралаштыруу жана каталитикалык активдештирүү жөнгө салуу кирет.

640

Химиялык жөнгө салуу технологиясы
Химиялык жөнгө салуу технологиясы деп химиялык реагенттер менен активдештирүү, баштапкы тешикчелерди эрозиялоо, микротешикчелерди кеңейтүү же материалдын спецификалык бетинин аянтын жана тешикче түзүмүн көбөйтүү үчүн андан ары жаңы микротешикчелерди түзүүдөн кийин алынган тешиктүү материалдарды экинчилик активдештирүү (модификациялоо) процессин билдирет. Жалпысынан алганда, бир активдештирүүнүн даяр продуктусу тешикчелердин түзүлүшүн жөнгө салуу жана беттин конкреттүү аянтын көбөйтүү үчүн жалпысынан 0,5 ~ 4 жолу химиялык эритмеге батырылат. Экинчилик активдештирүү үчүн реагенттер катары ар кандай кислота жана щелоч эритмелери колдонулушу мүмкүн.

Кислотанын бетинин кычкылдануусун модификациялоо технологиясы
Кислота бетинин кычкылдануу модификациясы кеңири колдонулган жөнгө салуу ыкмасы. Тийиштүү температурада кислота оксиданттары активдештирилген көмүрдүн ичиндеги тешикчелерди байытып, анын тешикчелеринин өлчөмүн жакшыртат жана бөгөлгөн тешикчелерди тереңдете алат. Азыркы учурда ата мекендик жана чет өлкөлүк изилдөөлөр негизинен органикалык эмес кислоталарды модификациялоого багытталган. HN03 көбүнчө колдонулган оксидант болуп саналат жана көптөгөн окумуштуулар активдештирилген көмүрдү өзгөртүү үчүн HN03 колдонушат. Тонг Ли жана башкалар. [28] HN03 активдештирилген көмүрдүн бетинде кычкылтек камтыган жана азот камтыган функционалдык топтордун мазмунун көбөйтүп, сымаптын адсорбциялык таасирин жакшыртаарын аныкташкан.

HN03 менен активдештирилген көмүрдү модификациялоо, модификациялангандан кийин активдештирилген көмүрдүн спецификалык аянты 652м2·г-1ден 241м2·г-1ге чейин азайган, тешикчелердин орточо өлчөмү 1,27нмден 1,641нмге чейин көбөйгөн жана бензофенондун адсорбциялык сыйымдуулугу. симуляцияланган бензинде 33,7%га өскөн. HN03 тиешелүүлүгүнө жараша 10% жана 70% көлөмдүү концентрациясы менен жыгач активдештирилген көмүрдү өзгөртүү. Натыйжалар 10% HN03 менен модификацияланган активдештирилген көмүрдүн салыштырма аянты 925,45м2·г-1ден 960,52м2·г-1ге чейин көбөйгөнүн көрсөтүп турат; 70% HN03 менен модификациялангандан кийин салыштырма беттин аянты 935,89м2·г-1ге чейин азайган. HN03тин эки концентрациясы менен модификацияланган активдештирилген көмүрдүн Cu2+ алып салуу ылдамдыгы тиешелүүлүгүнө жараша 70% жана 90% жогору болгон.

Адсорбция талаасында колдонулган активдештирилген көмүр үчүн адсорбция эффектиси тешикче түзүмүнө гана эмес, адсорбенттин беттик химиялык касиеттерине да көз каранды. Тешикчелердин түзүлүшү активдештирилген көмүрдүн спецификалык бетинин аянтын жана адсорбциялык сыйымдуулугун аныктайт, ал эми беттик химиялык касиеттери активдештирилген көмүр менен адсорбаттын өз ара аракеттенүүсүнө таасирин тийгизет. Акырында, активдештирилген көмүрдүн кислоталык модификациясы активдештирилген көмүрдүн ичиндеги тешикчелердин түзүлүшүн жөндөп, блоктолгон тешикчелерди тазалап гана тим болбостон, материалдын бетиндеги кислоталык топтордун курамын көбөйтүп, беттин полярдуулугун жана гидрофиликтүүлүгүн күчөтө тургандыгы аныкталды. . HCI менен модификацияланган активдештирилген көмүр менен EDTAнын адсорбциялык сыйымдуулугу модификацияга чейинкиге салыштырмалуу 49,5% га жогорулады, бул HNO3 модификациясына караганда жакшыраак.

HNO3 жана H2O2 менен модификацияланган коммерциялык активдештирилген көмүр! Өзгөртүүдөн кийинки спецификалык беттик аянттар, тиешелүүлүгүнө жараша, өзгөртүүгө чейинкилердин 91,3% жана 80,8% түздү. Жер бетине карбоксил, карбонил жана фенол сыяктуу кычкылтекти камтыган жаңы функционалдык топтор кошулду. HNO3 модификациясы аркылуу нитробензолдун адсорбциялык сыйымдуулугу эң жакшы болду, ал модификацияга чейинкиге караганда 3,3 эсеге көп болду. Кислотанын модификациясынан кийин активдештирилген көмүрдөгү кычкылтекти камтыган функционалдык топтордун курамынын көбөйүшү беттик катмардын санынын көбөйүшүнө алып келгени аныкталды. максаттуу адсорбаттын адсорбциялоо жөндөмдүүлүгүн жогорулатууга түздөн-түз таасирин тийгизген активдүү чекиттер.

Органикалык эмес кислоталар менен салыштырганда, активдештирилген көмүрдүн органикалык кислотасынын модификациясы жөнүндө бир нече отчеттор бар. Органикалык кислотанын модификациясынын активдештирилген көмүрдүн тешик структурасынын касиеттерине жана метанолдун адсорбциясына тийгизген таасирин салыштырыңыз. Модификациялангандан кийин активдештирилген көмүрдүн спецификалык бетинин аянты жана жалпы тешикчелердин көлөмү азайган. Кислота канчалык күчтүү болсо, ошончолук азаят. Оксал кислотасы, шарап кислотасы жана лимон кислотасы менен модификациялангандан кийин активдештирилген көмүрдүн өзгөчө аянты 898,59м2·г-1ден 788,03м2·г-1ге, 685,16м2·г-1ге жана 622,98м2·г-1ге чейин азайган. Бирок активдештирилген көмүрдүн микропороздугу модификациялангандан кийин көбөйгөн. Лимон кислотасы менен модификацияланган активдештирилген көмүрдүн микропороздугу 75,9%дан 81,5%ке чейин өскөн.

Оксал кислотасы жана шарап кислотасынын модификациясы метанолдун адсорбциясына пайдалуу, ал эми лимон кислотасы бөгөттөөчү таасирге ээ. Бирок, J.Paul Chen et al. [35] лимон кислотасы менен модификацияланган активдештирилген көмүр жез иондорунун адсорбциясын күчөтө аларын аныкташкан. Лин Тан жана башкалар. [36] кумурска кислотасы, оксал кислотасы жана аминосульфон кислотасы менен модификацияланган коммерциялык активдештирилген көмүр. Өзгөртүү кийин, белгилүү бир бетинин аянты жана тешиктердин көлөмү кыскарган. Даяр продукциянын бетинде кычкылтек камтыган 0-НС-0, С-0 жана S=0 сыяктуу функционалдуу топтор түзүлүп, тегиз эмес оюлган каналдар жана ак кристаллдар пайда болгон. Ацетон менен изопропанолдун тең салмактуу адсорбциялоо жөндөмдүүлүгү да бир топ жогорулаган.

щелочтуу эритмени модификациялоо технологиясы
Кээ бир окумуштуулар активдештирилген көмүрдө экинчилик активдештирүү үчүн щелочтуу эритмени да колдонушкан. Көмүрдүн негизинде жасалган үйдөгү активдештирилген көмүрдү ар кандай концентрациядагы Na0H эритмеси менен сиңириңиз. Натыйжалар щелочтун төмөнкү концентрациясы тешикчелердин көбөйүшүнө жана кеңейишине шарт түзөрүн көрсөттү. Массалык концентрация 20% болгондо эң жакшы натыйжага жеткен. Активдештирилген көмүрдүн өзгөчө бетинин эң жогорку аянты (681м2·г-1) жана тешикчелердин көлөмү (0,5916см3·г-1) болгон. Na0H массасынын концентрациясы 20% ашканда, активдештирилген көмүрдүн тешикче түзүмү бузулат жана тешикчелердин структурасынын параметрлери төмөндөй баштайт. Себеби Na0H эритменин жогорку концентрациясы көмүртек скелетин коррозияга учуратат жана көп сандагы тешикчелер кыйрап калат.

Полимерлерди аралаштыруу жолу менен жогорку натыйжалуу активдештирилген көмүрдү даярдоо. Прекурсорлор фурфуралдык чайыр жана фурфурил спирти, ал эми тешикче түзүүчү агент этиленгликол болгон. Тешикчелердин структурасы үч полимердин мазмунун жөнгө салуу менен көзөмөлдөнүп, тешикчелердин өлчөмү 0,008 жана 5 мкм ортосундагы көзөнөктүү материал алынган. Кээ бир окумуштуулар полиуретан-имиддик пленканы (PUI) көмүртектүү пленканы алуу үчүн карбондаштырса болорун жана полиуретан (ПУ) преполимеринин молекулалык түзүлүшүн өзгөртүү аркылуу тешикчелердин түзүлүшүн башкарууга болорун далилдешти [41]. PUI 200°Cге чейин ысытылганда, ПУ жана полиимид (PI) пайда болот. жылуулук дарылоо температурасы 400 ° C чейин көтөрүлгөндө, PU пиролиз PI пленка боюнча тешикче түзүмүн пайда натыйжасында, газды өндүрөт. Карбонизациядан кийин көмүртек пленкасы алынат. Мындан тышкары, полимер аралаштыруу ыкмасы да белгилүү бир даражада материалдын кээ бир физикалык жана механикалык касиеттерин жакшыртууга болот

Каталитикалык активдештирүүнү жөнгө салуу технологиясы
Каталитикалык активдештирүү жөнгө салуу технологиясы чындыгында химиялык активдештирүү ыкмасы менен жогорку температурадагы газды активдештирүү ыкмасынын айкалышы. Негизинен химиялык заттар чийки затка катализатор катары кошулат жана катализаторлор көмүртектүү көмүртектүү материалдарды алуу үчүн карбонизацияга же активдештирүү процессине жардам берүү үчүн колдонулат. Жалпысынан алганда, металлдар көбүнчө каталитикалык таасирге ээ, бирок каталитикалык таасирлери ар кандай болот.

Чынында, химиялык активдештирүү жөнгө салуу менен тешиктүү материалдарды каталитикалык активдештирүү жөнгө салуу ортосунда эч кандай ачык чек, адатта, жок. Себеби, эки ыкма тең карбонизация жана активдештирүү процессинде реагенттерди кошот. Бул реагенттердин өзгөчө ролу методдун каталитикалык активдештирүү категориясына кирерин аныктайт.

Көзөнөктүү көмүртек материалынын түзүлүшү, катализатордун физикалык жана химиялык касиеттери, каталитикалык реакциянын шарттары жана катализаторду жүктөө ыкмасы жөнгө салуу эффектине ар кандай даражада таасир этиши мүмкүн. Битуминоздуу көмүрдү чийки зат катары колдонуу, катализатор катары Mn(N03)2 жана Cu(N03)2 металл оксиддерин камтыган көзөнөктүү материалдарды даярдай алат. Металл оксиддеринин тиешелүү көлөмү көңдөйлүүлүгүн жана тешиктүү көлөмүн жакшыртышы мүмкүн, бирок ар кандай металлдардын каталитикалык таасири бир аз башкача. Cu(N03)2 1,5~2,0нм диапазондо тешикчелердин өнүгүшүнө өбөлгө түзөт. Мындан тышкары, чийки заттын күлүндө камтылган металл оксиддери жана органикалык эмес туздар да активдештирүү процессинде каталитикалык ролду ойнойт. Xie Qiang et al. [42] органикалык эмес заттардагы кальций жана темир сыяктуу элементтердин каталитикалык активдешүү реакциясы тешикчелердин өнүгүшүнө көмөктөшөт деп ишенишкен. Бул эки элементтин мазмуну өтө жогору болгондо, буюмдагы орто жана чоң тешикчелердин үлүшү бир топ көбөйөт.

Корутунду
Активдештирилген көмүр, эң көп колдонулган жашыл көзөнөктүү көмүртек материалы катары өнөр жайда жана жашоодо маанилүү роль ойногонуна карабастан, чийки затты кеңейтүү, чыгымдарды азайтуу, сапатты жакшыртуу, энергияны жакшыртуу, өмүрдү узартуу жана күчтү жакшыртуу үчүн дагы эле чоң потенциалга ээ. . Сапаттуу жана арзан активдештирилген көмүр чийки затын табуу, таза жана эффективдүү активдештирилген көмүр өндүрүү технологиясын иштеп чыгуу, ошондой эле активдештирилген көмүрдүн тешиктүү түзүмүн колдонуунун ар кандай тармактарына ылайык оптималдаштыруу жана жөнгө салуу активдештирилген көмүрдүн продуктуларынын сапатын жогорулатуунун маанилүү багыты болот. активдештирилген көмүр өнөр жайын сапаттуу өнүктүрүү.


Посттун убактысы: 27-август-2024
WhatsApp онлайн чат!