Akytos anglies porų struktūros optimizavimas -Ⅱ

Sveiki atvykę į mūsų svetainę, kur rasite informacijos apie gaminį ir konsultacijų.

Mūsų svetainė:https://www.vet-china.com/

 

Fizinis ir cheminis aktyvinimo būdas

Fizinis ir cheminis aktyvinimo metodas reiškia poringų medžiagų paruošimo būdą, derinant pirmiau nurodytus du aktyvinimo būdus. Paprastai pirmiausia atliekamas cheminis aktyvinimas, o po to – fizinis aktyvinimas. Pirmiausia 2 valandas pamirkykite celiuliozę 68% ~ 85% H3PO4 tirpale 85 ℃ temperatūroje, tada karbonizuokite mufelinėje krosnyje 4 valandas ir tada aktyvuokite CO2. Gautos aktyvintos anglies savitasis paviršiaus plotas siekė net 3700 m2·g-1. Pabandykite naudoti sizalio pluoštą kaip žaliavą ir vieną kartą suaktyvinkite aktyvintos anglies pluoštą (ACF), gautą H3PO4 aktyvinimo būdu, pašildykite iki 830 ℃, esant N2 apsaugai, o po to kaip antrinio aktyvavimo aktyvatorių naudosite vandens garus. Specifinis ACF paviršiaus plotas, gautas po 60 minučių aktyvavimo, žymiai pagerėjo.

 

Aktyvuotų porų struktūros veikimo apibūdinimasanglies

 
Dažniausiai naudojami aktyvintosios anglies eksploatacinių savybių apibūdinimo metodai ir taikymo kryptys pateiktos 2 lentelėje. Medžiagos porų struktūros charakteristikas galima patikrinti dviem aspektais: duomenų analizės ir vaizdo analizės.

 

Aktyvintos anglies porų struktūros optimizavimo technologijos tyrimų eiga

Nors aktyvintoji anglis turi daug porų ir didelį specifinį paviršiaus plotą, ji puikiai veikia daugelyje sričių. Tačiau dėl didelio žaliavų selektyvumo ir sudėtingų paruošimo sąlygų galutiniai produktai paprastai turi chaotiškos porų struktūros, skirtingo specifinio paviršiaus ploto, netvarkingo porų dydžio pasiskirstymo ir ribotų paviršiaus cheminių savybių trūkumų. Todėl yra trūkumų, tokių kaip didelė dozė ir siauras pritaikymas taikymo procese, kurie negali atitikti rinkos reikalavimų. Todėl labai svarbu optimizuoti ir reguliuoti struktūrą bei pagerinti jos visapusišką panaudojimo efektyvumą. Dažniausiai naudojami porų struktūros optimizavimo ir reguliavimo metodai apima cheminį reguliavimą, polimerų maišymą ir katalizinio aktyvavimo reguliavimą.

 

Cheminio reguliavimo technologija

Cheminio reguliavimo technologija reiškia antrinį poringų medžiagų, gautų aktyvavus cheminiais reagentais, aktyvavimo (modifikavimo) procesą, išgraužant pirmines poras, plečiant mikroporas arba toliau sukuriant naujas mikroporas, siekiant padidinti medžiagos specifinį paviršiaus plotą ir porų struktūrą. Paprastai kalbant, vieno aktyvavimo gatavas produktas paprastai panardinamas į 0,5–4 kartus didesnį cheminį tirpalą, kad būtų reguliuojama porų struktūra ir padidėtų specifinis paviršiaus plotas. Visų rūšių rūgščių ir šarmų tirpalai gali būti naudojami kaip reagentai antriniam aktyvavimui.

 

Rūgštinės paviršiaus oksidacijos modifikavimo technologija

Rūgštinės paviršiaus oksidacijos modifikavimas yra dažniausiai naudojamas reguliavimo metodas. Esant tinkamam temperatūros režimui, rūgštiniai oksidatoriai gali praturtinti aktyvintosios anglies poras, pagerinti jos porų dydį ir iškasti užsikimšusias poras. Šiuo metu vidaus ir užsienio moksliniai tyrimai daugiausia skirti neorganinių rūgščių modifikavimui. HN03 yra dažniausiai naudojamas oksidatorius, o daugelis mokslininkų naudoja HN03 aktyvintosios anglies modifikavimui. Tong Li ir kt. [28] nustatė, kad HN03 gali padidinti deguonies ir azoto turinčių funkcinių grupių kiekį aktyvintosios anglies paviršiuje ir pagerinti gyvsidabrio adsorbcinį poveikį.

Modifikavus aktyvintąją anglį HN03, po modifikavimo aktyvintos anglies savitasis paviršiaus plotas sumažėjo nuo 652m2·g-1 iki 241m2·g-1, vidutinis porų dydis padidėjo nuo 1,27 nm iki 1,641 nm, o benzofenono adsorbcijos geba imituojamo benzino padidėjo 33,7 proc. Modifikuojama medienos aktyvuota anglis su atitinkamai 10% ir 70% tūrio HN03 koncentracija. Rezultatai rodo, kad aktyvintos anglies, modifikuotos 10% HN03, savitasis paviršiaus plotas padidėjo nuo 925,45 m2·g-1 iki 960,52 m2·g-1; modifikavus 70 % HN03, savitasis paviršiaus plotas sumažėjo iki 935,89m2·g-1. Cu2+ pašalinimo greitis aktyvuota anglimi, modifikuota dviem HN03 koncentracijomis, buvo atitinkamai didesnis nei 70% ir 90%.

Aktyvintosios anglies, naudojamos adsorbcijos lauke, adsorbcijos efektas priklauso ne tik nuo porų struktūros, bet ir nuo adsorbento paviršiaus cheminių savybių. Porų struktūra lemia specifinį aktyvintos anglies paviršiaus plotą ir adsorbcijos gebą, o paviršiaus cheminės savybės turi įtakos aktyvintosios anglies ir adsorbato sąveikai. Galiausiai buvo nustatyta, kad aktyvintos anglies rūgštinis modifikavimas gali ne tik pakoreguoti porų struktūrą aktyvintoje anglies viduje ir išvalyti užsikimšusias poras, bet ir padidinti rūgščių grupių kiekį medžiagos paviršiuje bei padidinti paviršiaus poliškumą ir hidrofiliškumą. . EDTA adsorbcijos gebėjimas aktyvintoje anglyje, modifikuotoje HCl, padidėjo 49, 5%, palyginti su prieš modifikavimą, o tai buvo geresnis nei HNO3 modifikacijos.

Modifikuota komercinė aktyvuota anglis su atitinkamai HNO3 ir H2O2! Savitasis paviršiaus plotas po modifikavimo buvo atitinkamai 91,3% ir 80,8% prieš modifikavimą. Į paviršių buvo pridėtos naujos deguonies turinčios funkcinės grupės, tokios kaip karboksilas, karbonilas ir fenolis. Geriausias buvo nitrobenzeno adsorbcijos gebėjimas modifikuojant HNO3, kuris buvo 3,3 karto didesnis nei prieš modifikavimą. Nustatyta, kad deguonies turinčių funkcinių grupių kiekis aktyvintoje anglyje po modifikavimo rūgštimi padidino paviršiaus skaičių. aktyvių taškų, kurie turėjo tiesioginį poveikį tikslinio adsorbato adsorbcijos gebėjimui gerinti.

Palyginti su neorganinėmis rūgštimis, yra nedaug pranešimų apie aktyvintos anglies organinės rūgšties modifikavimą. Palyginkite organinės rūgšties modifikacijos poveikį aktyvintosios anglies porų struktūros savybėms ir metanolio adsorbcijai. Po modifikavimo sumažėjo aktyvintos anglies specifinis paviršiaus plotas ir bendras porų tūris. Kuo stipresnis rūgštingumas, tuo didesnis sumažėjimas. Modifikavus oksalo, vyno ir citrinos rūgštimi, aktyvintos anglies savitasis paviršiaus plotas sumažėjo atitinkamai nuo 898,59 m2·g-1 iki 788,03 m2·g-1, 685,16 m2·g-1 ir 622,98 m2·g-1. Tačiau po modifikavimo aktyvintos anglies mikroporingumas padidėjo. Citrinų rūgštimi modifikuotos aktyvintos anglies mikroporingumas padidėjo nuo 75,9% iki 81,5%.

Oksalo rūgšties ir vyno rūgšties modifikavimas yra naudingas metanolio adsorbcijai, o citrinų rūgštis turi slopinamąjį poveikį. Tačiau J.Paul Chen ir kt. [35] nustatė, kad citrinos rūgštimi modifikuota aktyvuota anglis gali pagerinti vario jonų adsorbciją. Lin Tang ir kt. [36] modifikuota komercinė aktyvuota anglis su skruzdžių rūgštimi, oksalo rūgštimi ir aminosulfonrūgštimi. Po modifikavimo sumažėjo specifinis paviršiaus plotas ir porų tūris. Gatavo produkto paviršiuje susidarė deguonies turinčios funkcinės grupės, tokios kaip 0-HC-0, C-0 ir S=0, atsirado nelygūs išgraviruoti kanalai ir balti kristalai. Taip pat žymiai padidėjo acetono ir izopropanolio pusiausvyros adsorbcijos geba.

 

Šarminio tirpalo modifikavimo technologija

Kai kurie mokslininkai taip pat naudojo šarminį tirpalą, kad atliktų antrinį aktyvintos anglies aktyvavimą. Impregnuokite naminę anglies pagrindu pagamintą aktyvuotą anglį skirtingų koncentracijų Na0H tirpalu, kad galėtumėte kontroliuoti porų struktūrą. Rezultatai parodė, kad mažesnė šarmų koncentracija buvo palanki porų padidėjimui ir plėtrai. Geriausias efektas buvo pasiektas, kai masės koncentracija buvo 20%. Aktyvintosios anglies savitasis paviršiaus plotas (681 m2·g-1) ir porų tūris (0,5916 cm3·g-1) buvo didžiausias. Kai Na0H masės koncentracija viršija 20%, suardoma aktyvintos anglies porų struktūra ir pradeda mažėti porų struktūros parametrai. Taip yra todėl, kad didelė Na0H tirpalo koncentracija korozuoja anglies skeletą ir daug porų sugrius.

Aukštos kokybės aktyvintos anglies paruošimas maišant polimerus. Pirmtakai buvo furfuro derva ir furfurilo alkoholis, o etilenglikolis buvo poras formuojanti medžiaga. Porų struktūra buvo kontroliuojama koreguojant trijų polimerų kiekį ir buvo gauta akyta medžiaga, kurios porų dydis yra nuo 0, 008 iki 5 μm. Kai kurie mokslininkai įrodė, kad poliuretano-imido plėvelę (PUI) galima karbonizuoti, kad būtų gauta anglies plėvelė, o porų struktūrą galima kontroliuoti keičiant poliuretano (PU) prepolimero molekulinę struktūrą [41]. Kai PUI kaitinama iki 200°C, susidaro PU ir poliimidas (PI). Kai terminio apdorojimo temperatūra pakyla iki 400°C, PU pirolizės metu susidaro dujos, todėl ant PI plėvelės susidaro porų struktūra. Po karbonizacijos gaunama anglies plėvelė. Be to, polimerų maišymo metodas taip pat gali tam tikru mastu pagerinti kai kurias fizines ir mechanines medžiagos savybes

 

Katalizinio aktyvavimo reguliavimo technologija

Katalizinio aktyvavimo reguliavimo technologija iš tikrųjų yra cheminio aktyvavimo metodo ir aukštos temperatūros dujų aktyvavimo metodo derinys. Paprastai cheminės medžiagos pridedamos prie žaliavų kaip katalizatoriai, o katalizatoriai naudojami karbonizacijos arba aktyvinimo procesui palengvinti, kad būtų gautos porėtos anglies medžiagos. Paprastai kalbant, metalai paprastai turi katalizinį poveikį, tačiau katalizinis poveikis skiriasi.

Tiesą sakant, paprastai nėra aiškios ribos tarp cheminio aktyvavimo reguliavimo ir katalizinio akytų medžiagų aktyvavimo reguliavimo. Taip yra todėl, kad abu metodai prideda reagentų karbonizacijos ir aktyvinimo proceso metu. Konkretus šių reagentų vaidmuo lemia, ar metodas priklauso katalizinio aktyvinimo kategorijai.

Pačios akytos anglies medžiagos struktūra, fizinės ir cheminės katalizatoriaus savybės, katalizinės reakcijos sąlygos ir katalizatoriaus įkrovimo metodas gali turėti skirtingą įtaką reguliavimo efektui. Naudojant bituminę anglį kaip žaliavą, Mn(N03)2 ir Cu(N03)2 kaip katalizatorius galima paruošti akytas medžiagas, turinčias metalų oksidų. Tinkamas metalų oksidų kiekis gali pagerinti poringumą ir porų tūrį, tačiau skirtingų metalų katalizinis poveikis šiek tiek skiriasi. Cu(N03)2 gali skatinti porų vystymąsi 1,5–2,0 nm diapazone. Be to, metalų oksidai ir neorganinės druskos, esantys žaliavos pelenuose, taip pat atliks katalizinį vaidmenį aktyvavimo procese. Xie Qiang ir kt. [42] manė, kad neorganinėse medžiagose esančių elementų, tokių kaip kalcis ir geležis, katalizinė aktyvinimo reakcija gali paskatinti porų vystymąsi. Kai šių dviejų elementų kiekis yra per didelis, produkte gerokai padidėja vidutinių ir didelių porų dalis.

 

Išvada

Nors aktyvintoji anglis, kaip plačiausiai naudojama žalioji poringa anglies medžiaga, vaidino svarbų vaidmenį pramonėje ir gyvenime, ji vis dar turi didelį potencialą pagerinti žaliavų išplėtimą, sumažinti sąnaudas, gerinti kokybę, pagerinti energiją, pratęsti tarnavimo laiką ir pagerinti stiprumą. . Kokybiškų ir pigių aktyvintosios anglies žaliavų paieška, švarios ir efektyvios aktyvintos anglies gamybos technologijos sukūrimas, aktyvintos anglies porų struktūros optimizavimas ir reguliavimas pagal skirtingas panaudojimo sritis bus svarbi kryptis gerinant aktyvintosios anglies produktų kokybę ir skatinant. aukštos kokybės aktyvintos anglies pramonės plėtra.