सच्छिद्र कार्बन छिद्र संरचनेचे ऑप्टिमायझेशन -Ⅱ

उत्पादन माहिती आणि सल्लामसलत साठी आमच्या वेबसाइटवर स्वागत आहे.

आमची वेबसाइट:https://www.vet-china.com/

 

भौतिक आणि रासायनिक सक्रियकरण पद्धत

भौतिक आणि रासायनिक सक्रियकरण पद्धत वरील दोन सक्रियकरण पद्धती एकत्र करून सच्छिद्र पदार्थ तयार करण्याच्या पद्धतीचा संदर्भ देते. सामान्यतः, रासायनिक सक्रियकरण प्रथम केले जाते, आणि नंतर शारीरिक सक्रियकरण केले जाते. प्रथम सेल्युलोज 68%~85% H3PO4 द्रावणात 2h साठी 85℃ वर भिजवा, नंतर 4h साठी मफल भट्टीत कार्बनाइज करा, आणि नंतर CO2 सह सक्रिय करा. प्राप्त केलेल्या सक्रिय कार्बनचे विशिष्ट पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ 3700m2·g-1 इतके जास्त होते. कच्चा माल म्हणून सिसल फायबर वापरण्याचा प्रयत्न करा, आणि H3PO4 सक्रियकरणाद्वारे प्राप्त केलेले सक्रिय कार्बन फायबर (ACF) एकदा सक्रिय करा, N2 संरक्षणाखाली 830℃ पर्यंत गरम करा आणि नंतर दुय्यम सक्रियतेसाठी ॲक्टिव्हेटर म्हणून पाण्याची वाफ वापरली. सक्रियतेच्या 60 मिनिटांनंतर प्राप्त झालेले ACF चे विशिष्ट पृष्ठभाग क्षेत्र लक्षणीयरीत्या सुधारले गेले.

 

सक्रिय च्या छिद्र रचना कामगिरी वैशिष्ट्यपूर्णकार्बन

 
सामान्यतः वापरल्या जाणाऱ्या सक्रिय कार्बन कार्यक्षमतेचे वैशिष्ट्यीकरण पद्धती आणि अनुप्रयोग दिशानिर्देश तक्ता 2 मध्ये दर्शविले आहेत. सामग्रीच्या छिद्र संरचना वैशिष्ट्यांची दोन पैलूंमधून चाचणी केली जाऊ शकते: डेटा विश्लेषण आणि प्रतिमा विश्लेषण.

 

सक्रिय कार्बनच्या छिद्र संरचना ऑप्टिमायझेशन तंत्रज्ञानाची संशोधन प्रगती

सक्रिय कार्बनमध्ये भरपूर छिद्रे आणि प्रचंड विशिष्ट पृष्ठभागाचे क्षेत्र असले तरी, त्याची अनेक क्षेत्रांमध्ये उत्कृष्ट कामगिरी आहे. तथापि, कच्च्या मालाच्या विस्तृत निवडीमुळे आणि तयारीच्या जटिल परिस्थितीमुळे, तयार उत्पादनांमध्ये सामान्यतः अव्यवस्थित छिद्र रचना, भिन्न विशिष्ट पृष्ठभागाचे क्षेत्र, अव्यवस्थित छिद्र आकार वितरण आणि मर्यादित पृष्ठभागाच्या रासायनिक गुणधर्मांचे तोटे असतात. त्यामुळे, मोठ्या प्रमाणात डोस आणि अर्ज प्रक्रियेमध्ये अरुंद अनुकूलता यासारखे तोटे आहेत, जे बाजाराच्या गरजा पूर्ण करू शकत नाहीत. म्हणून, रचना ऑप्टिमाइझ करणे आणि त्याचे नियमन करणे आणि त्याचा सर्वसमावेशक उपयोग कार्यप्रदर्शन सुधारणे हे खूप व्यावहारिक महत्त्व आहे. छिद्र रचना ऑप्टिमाइझ आणि नियमन करण्यासाठी सामान्यतः वापरल्या जाणाऱ्या पद्धतींमध्ये रासायनिक नियमन, पॉलिमर मिश्रण आणि उत्प्रेरक सक्रियकरण नियमन यांचा समावेश होतो.

 

रासायनिक नियमन तंत्रज्ञान

केमिकल रेग्युलेशन टेक्नॉलॉजी म्हणजे रासायनिक अभिकर्मकांसह सक्रिय झाल्यानंतर प्राप्त झालेल्या सच्छिद्र पदार्थांच्या दुय्यम सक्रियकरण (फेरफार) प्रक्रियेचा संदर्भ देते, मूळ छिद्र खोडून काढणे, सूक्ष्म छिद्रांचा विस्तार करणे किंवा सामग्रीचे विशिष्ट पृष्ठभाग क्षेत्र आणि छिद्र संरचना वाढविण्यासाठी नवीन मायक्रोपोर तयार करणे. साधारणपणे सांगायचे तर, एका सक्रियतेचे तयार झालेले उत्पादन छिद्र संरचना नियमित करण्यासाठी आणि विशिष्ट पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ वाढवण्यासाठी सामान्यतः 0.5-4 पट रासायनिक द्रावणात बुडवले जाते. दुय्यम सक्रियतेसाठी सर्व प्रकारचे आम्ल आणि अल्कली द्रावण अभिकर्मक म्हणून वापरले जाऊ शकतात.

 

ऍसिड पृष्ठभाग ऑक्सिडेशन बदल तंत्रज्ञान

आम्ल पृष्ठभाग ऑक्सिडेशन बदल ही सामान्यतः वापरली जाणारी नियमन पद्धत आहे. योग्य तापमानात, ऍसिड ऑक्सिडंट सक्रिय कार्बनमधील छिद्रांना समृद्ध करू शकतात, त्याच्या छिद्रांचा आकार सुधारू शकतात आणि अवरोधित छिद्र पाडू शकतात. सध्या, देशी आणि परदेशी संशोधन मुख्यत्वे अजैविक ऍसिडच्या बदलावर केंद्रित आहे. HN03 हे सामान्यतः वापरले जाणारे ऑक्सिडंट आहे आणि बरेच विद्वान सक्रिय कार्बन सुधारण्यासाठी HN03 वापरतात. टोंग ली आणि इतर. [२८] असे आढळले की HN03 सक्रिय कार्बनच्या पृष्ठभागावर ऑक्सिजन-युक्त आणि नायट्रोजन-युक्त कार्यात्मक गटांची सामग्री वाढवू शकतो आणि पाराच्या शोषण प्रभावामध्ये सुधारणा करू शकतो.

HN03 सह सक्रिय कार्बनमध्ये बदल केल्यावर, बदल केल्यानंतर, सक्रिय कार्बनचे विशिष्ट पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ 652m2·g-1 वरून 241m2·g-1 पर्यंत कमी झाले, छिद्राचा सरासरी आकार 1.27nm वरून 1.641nm झाला आणि बेंझोफेनोनची शोषण क्षमता वाढली. सिम्युलेटेड गॅसोलीनमध्ये 33.7% वाढ झाली. HN03 च्या अनुक्रमे 10% आणि 70% व्हॉल्यूम एकाग्रतेसह लाकूड सक्रिय कार्बन सुधारित करणे. परिणाम दर्शविते की 10% HN03 सह सुधारित सक्रिय कार्बनचे विशिष्ट पृष्ठभाग क्षेत्र 925.45m2·g-1 वरून 960.52m2·g-1 पर्यंत वाढले आहे; 70% HN03 सह बदल केल्यानंतर, विशिष्ट पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ 935.89m2·g-1 इतके कमी झाले. HN03 च्या दोन एकाग्रतेसह सुधारित सक्रिय कार्बनद्वारे Cu2+ काढण्याचे दर अनुक्रमे 70% आणि 90% पेक्षा जास्त होते.

शोषण क्षेत्रात वापरल्या जाणाऱ्या सक्रिय कार्बनसाठी, शोषण प्रभाव केवळ छिद्रांच्या संरचनेवरच नाही तर शोषकांच्या पृष्ठभागाच्या रासायनिक गुणधर्मांवर देखील अवलंबून असतो. छिद्र रचना सक्रिय कार्बनचे विशिष्ट पृष्ठभाग क्षेत्र आणि शोषण क्षमता निर्धारित करते, तर पृष्ठभागाचे रासायनिक गुणधर्म सक्रिय कार्बन आणि शोषक यांच्यातील परस्परसंवादावर परिणाम करतात. शेवटी असे आढळून आले की सक्रिय कार्बनचे आम्ल बदल केवळ सक्रिय कार्बनच्या आतील छिद्र रचना समायोजित करू शकत नाही आणि अवरोधित छिद्र साफ करू शकत नाही तर सामग्रीच्या पृष्ठभागावरील आम्लीय गटांचे प्रमाण देखील वाढवू शकते आणि पृष्ठभागाची ध्रुवीयता आणि हायड्रोफिलिसिटी वाढवू शकते. . HCI द्वारे सुधारित सक्रिय कार्बनद्वारे EDTA ची शोषण क्षमता सुधारणेपूर्वीच्या तुलनेत 49.5% ने वाढली, जी HNO3 बदलापेक्षा चांगली होती.

सुधारित व्यावसायिक सक्रिय कार्बन अनुक्रमे HNO3 आणि H2O2 सह! फेरफारानंतरचे विशिष्ट पृष्ठभाग अनुक्रमे 91.3% आणि 80.8% बदलापूर्वीचे होते. नवीन ऑक्सिजन-युक्त कार्यात्मक गट जसे की कार्बोक्सिल, कार्बोनिल आणि फिनॉल पृष्ठभागावर जोडले गेले. HNO3 बदलाद्वारे नायट्रोबेंझिनची शोषण क्षमता सर्वोत्कृष्ट होती, जी फेरफार करण्यापूर्वी 3.3 पट होती. असे आढळून आले आहे की ऍसिड बदलानंतर सक्रिय कार्बनमध्ये ऑक्सिजन-युक्त कार्यात्मक गटांच्या सामग्रीमध्ये वाढ झाल्यामुळे पृष्ठभागाच्या संख्येत वाढ झाली. सक्रिय बिंदू, ज्याचा थेट परिणाम लक्ष्य शोषण क्षमता सुधारण्यावर झाला.

अजैविक ऍसिडच्या तुलनेत, सक्रिय कार्बनच्या सेंद्रिय ऍसिडच्या बदलाबाबत काही अहवाल आहेत. सक्रिय कार्बनच्या छिद्र रचना गुणधर्मांवर आणि मिथेनॉलच्या शोषणावर सेंद्रिय ऍसिड बदलाच्या प्रभावांची तुलना करा. बदल केल्यानंतर, विशिष्ट पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ आणि सक्रिय कार्बनचे एकूण छिद्र कमी झाले. आम्लता जितकी मजबूत असेल तितकी कमी होईल. ऑक्सॅलिक ऍसिड, टार्टरिक ऍसिड आणि सायट्रिक ऍसिडमध्ये बदल केल्यानंतर, सक्रिय कार्बनचे विशिष्ट पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ अनुक्रमे 898.59m2·g-1 वरून 788.03m2·g-1, 685.16m2·g-1 आणि 622.98m2·g-1 पर्यंत कमी झाले. तथापि, बदलानंतर सक्रिय कार्बनची सूक्ष्मपोरोसिटी वाढली. साइट्रिक ऍसिडसह सुधारित सक्रिय कार्बनची सूक्ष्मपोरोसिटी 75.9% वरून 81.5% पर्यंत वाढली.

ऑक्सॅलिक ऍसिड आणि टार्टरिक ऍसिडचे बदल मिथेनॉलच्या शोषणासाठी फायदेशीर आहेत, तर सायट्रिक ऍसिडचा प्रतिबंधात्मक प्रभाव आहे. तथापि, जे. पॉल चेन आणि इतर. [३५] असे आढळून आले की साइट्रिक ऍसिडसह सुधारित सक्रिय कार्बन तांबे आयनांचे शोषण वाढवू शकतो. लिन तांग वगैरे. [३६] फॉर्मिक ऍसिड, ऑक्सॅलिक ऍसिड आणि अमिनोसल्फोनिक ऍसिडसह व्यावसायिक सक्रिय कार्बन सुधारित केले. बदल केल्यानंतर, विशिष्ट पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ आणि छिद्रांचे प्रमाण कमी केले गेले. 0-HC-0, C-0 आणि S=0 सारखे ऑक्सिजन-युक्त कार्यात्मक गट तयार उत्पादनाच्या पृष्ठभागावर तयार झाले आणि असमान नक्षीदार वाहिन्या आणि पांढरे क्रिस्टल्स दिसू लागले. एसीटोन आणि आयसोप्रोपॅनॉलची समतोल शोषण क्षमता देखील लक्षणीय वाढली आहे.

 

अल्कधर्मी द्रावण सुधारित तंत्रज्ञान

काही विद्वानांनी सक्रिय कार्बनवर दुय्यम सक्रियकरण करण्यासाठी क्षारीय द्रावण देखील वापरले. छिद्र रचना नियंत्रित करण्यासाठी वेगवेगळ्या सांद्रतेच्या Na0H द्रावणासह घरगुती कोळसा-आधारित सक्रिय कार्बन गर्भित करा. परिणामांनी दर्शविले की कमी अल्कली एकाग्रता छिद्र वाढ आणि विस्तारासाठी अनुकूल होती. जेव्हा वस्तुमान एकाग्रता 20% होती तेव्हा सर्वोत्तम प्रभाव प्राप्त झाला. सक्रिय कार्बनमध्ये सर्वाधिक विशिष्ट पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ (681m2·g-1) आणि छिद्राचे प्रमाण (0.5916cm3·g-1) होते. जेव्हा Na0H ची वस्तुमान एकाग्रता 20% पेक्षा जास्त असते, तेव्हा सक्रिय कार्बनची छिद्र रचना नष्ट होते आणि छिद्र संरचना पॅरामीटर्स कमी होऊ लागतात. याचे कारण असे की Na0H द्रावणाच्या उच्च एकाग्रतेमुळे कार्बनच्या सांगाड्याला गंज येईल आणि मोठ्या प्रमाणात छिद्रे कोसळतील.

पॉलिमर मिश्रणाद्वारे उच्च-कार्यक्षमता सक्रिय कार्बन तयार करणे. पूर्ववर्ती फरफुरल राळ आणि फुरफुरिल अल्कोहोल होते आणि इथिलीन ग्लायकोल हे छिद्र तयार करणारे घटक होते. तीन पॉलिमरची सामग्री समायोजित करून छिद्र रचना नियंत्रित केली गेली आणि 0.008 आणि 5 μm दरम्यान छिद्र आकार असलेली छिद्रयुक्त सामग्री प्राप्त झाली. काही विद्वानांनी हे सिद्ध केले आहे की पॉलीयुरेथेन-इमाइड फिल्म (पीयूआय) कार्बन फिल्म मिळविण्यासाठी कार्बनीकृत केली जाऊ शकते आणि पॉलीयुरेथेन (पीयू) प्रीपॉलिमर [४१] ची आण्विक रचना बदलून छिद्र रचना नियंत्रित केली जाऊ शकते. जेव्हा PUI 200°C पर्यंत गरम केले जाते, तेव्हा PU आणि पॉलिमाइड (PI) तयार होतील. जेव्हा उष्णता उपचार तापमान 400°C पर्यंत वाढते, तेव्हा PU पायरोलिसिस गॅस तयार करते, परिणामी PI फिल्मवर छिद्र रचना तयार होते. कार्बनीकरणानंतर, एक कार्बन फिल्म प्राप्त होते. याव्यतिरिक्त, पॉलिमर मिश्रण पद्धतीमुळे सामग्रीचे काही भौतिक आणि यांत्रिक गुणधर्म देखील काही प्रमाणात सुधारू शकतात.

 

उत्प्रेरक सक्रियकरण नियमन तंत्रज्ञान

उत्प्रेरक सक्रियकरण नियमन तंत्रज्ञान हे प्रत्यक्षात रासायनिक सक्रियकरण पद्धत आणि उच्च-तापमान गॅस सक्रियकरण पद्धतीचे संयोजन आहे. साधारणपणे, रासायनिक पदार्थ कच्च्या मालामध्ये उत्प्रेरक म्हणून जोडले जातात आणि उत्प्रेरकांचा उपयोग सच्छिद्र कार्बन सामग्री मिळविण्यासाठी कार्बनीकरण किंवा सक्रियकरण प्रक्रियेस मदत करण्यासाठी केला जातो. सर्वसाधारणपणे, धातूंचे सामान्यतः उत्प्रेरक प्रभाव असतात, परंतु उत्प्रेरक प्रभाव भिन्न असतात.

खरं तर, रासायनिक सक्रियकरण नियमन आणि सच्छिद्र पदार्थांचे उत्प्रेरक सक्रियकरण नियमन यांच्यात सहसा कोणतीही स्पष्ट सीमा नसते. याचे कारण असे की दोन्ही पद्धती कार्बनीकरण आणि सक्रियकरण प्रक्रियेदरम्यान अभिकर्मक जोडतात. या अभिकर्मकांची विशिष्ट भूमिका ही पद्धत उत्प्रेरक सक्रियकरणाच्या श्रेणीशी संबंधित आहे की नाही हे निर्धारित करते.

सच्छिद्र कार्बन सामग्रीची स्वतःची रचना, उत्प्रेरकाचे भौतिक आणि रासायनिक गुणधर्म, उत्प्रेरक प्रतिक्रिया परिस्थिती आणि उत्प्रेरक लोडिंग पद्धत या सर्वांचा नियमन प्रभावावर वेगवेगळ्या प्रमाणात प्रभाव असू शकतो. बिटुमिनस कोळसा कच्चा माल म्हणून वापरून, उत्प्रेरक म्हणून Mn(N03)2 आणि Cu(N03)2 मेटल ऑक्साईड असलेले सच्छिद्र पदार्थ तयार करू शकतात. मेटल ऑक्साईडची योग्य मात्रा सच्छिद्रता आणि छिद्रांचे प्रमाण सुधारू शकते, परंतु वेगवेगळ्या धातूंचे उत्प्रेरक प्रभाव थोडे वेगळे असतात. Cu(N03)2 1.5~2.0nm च्या श्रेणीतील छिद्रांच्या विकासास प्रोत्साहन देऊ शकते. याव्यतिरिक्त, कच्च्या मालाच्या राखमध्ये असलेले मेटल ऑक्साइड आणि अजैविक क्षार देखील सक्रियकरण प्रक्रियेत उत्प्रेरक भूमिका बजावतील. Xie Qiang et al. [४२] असा विश्वास होता की अजैविक पदार्थांमधील कॅल्शियम आणि लोहासारख्या घटकांच्या उत्प्रेरक सक्रियकरण प्रतिक्रिया छिद्रांच्या विकासास प्रोत्साहन देऊ शकतात. जेव्हा या दोन घटकांची सामग्री खूप जास्त असते, तेव्हा उत्पादनातील मध्यम आणि मोठ्या छिद्रांचे प्रमाण लक्षणीय वाढते.

 

निष्कर्ष

सक्रिय कार्बन, सर्वात मोठ्या प्रमाणात वापरल्या जाणाऱ्या हिरव्या सच्छिद्र कार्बन सामग्री म्हणून, उद्योग आणि जीवनात महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावली असली तरी, तरीही कच्च्या मालाचा विस्तार, खर्च कमी करणे, गुणवत्ता सुधारणा, ऊर्जा सुधारणा, आयुर्मान वाढवणे आणि सामर्थ्य सुधारणे यामध्ये सुधारणा करण्याची मोठी क्षमता आहे. . उच्च-गुणवत्तेचा आणि स्वस्त सक्रिय कार्बन कच्चा माल शोधणे, स्वच्छ आणि कार्यक्षम सक्रिय कार्बन उत्पादन तंत्रज्ञान विकसित करणे आणि सक्रिय कार्बनच्या छिद्र संरचनाला विविध अनुप्रयोग फील्डनुसार अनुकूल आणि नियमन करणे ही सक्रिय कार्बन उत्पादनांची गुणवत्ता सुधारण्यासाठी आणि प्रोत्साहन देण्यासाठी एक महत्त्वपूर्ण दिशा असेल. सक्रिय कार्बन उद्योगाचा उच्च दर्जाचा विकास.