Ottimizzazzjoni tal-istruttura tal-pori tal-karbonju poruż -Ⅱ

Merħba fil-websajt tagħna għal informazzjoni u konsultazzjoni tal-prodott.

Il-websajt tagħna:https://www.vet-china.com/

 

Metodu ta 'attivazzjoni fiżika u kimika

Metodu ta 'attivazzjoni fiżika u kimika jirreferi għall-metodu ta' preparazzjoni ta 'materjali porużi billi tgħaqqad iż-żewġ metodi ta' attivazzjoni ta 'hawn fuq. Ġeneralment, l-ewwel issir attivazzjoni kimika, u mbagħad titwettaq l-attivazzjoni fiżika. L-ewwelnett ixxarrab iċ-ċelluloża f'soluzzjoni ta '68% ~ 85% H3PO4 f'85 ℃ għal 2 sigħat, imbagħad karbonizzatha f'forn muffle għal 4 sigħat, u mbagħad attivatha b'CO2. L-erja tal-wiċċ speċifika tal-karbonju attivat miksub kienet għolja daqs 3700m2 · g-1. Ipprova uża fibra tas-sisal bħala materja prima, u attivat il-fibra tal-karbonju attivat (ACF) miksuba mill-attivazzjoni H3PO4 darba, saħħnuha għal 830℃ taħt protezzjoni N2, u mbagħad uża fwar tal-ilma bħala attivatur għal attivazzjoni sekondarja. L-erja tal-wiċċ speċifika ta 'ACF miksuba wara 60min ta' attivazzjoni tjiebet b'mod sinifikanti.

 

Karatterizzazzjoni tal-prestazzjoni tal-istruttura tal-pori ta 'attivatkarbonju

 
Metodi ta 'karatterizzazzjoni tal-prestazzjoni tal-karbonju attivat użati b'mod komuni u direzzjonijiet ta' applikazzjoni huma murija fit-Tabella 2. Il-karatteristiċi tal-istruttura tal-pori tal-materjal jistgħu jiġu ttestjati minn żewġ aspetti: analiżi tad-dejta u analiżi tal-immaġni.

 

Progress tar-riċerka tat-teknoloġija tal-ottimizzazzjoni tal-istruttura tal-pori tal-karbonju attivat

Għalkemm il-karbonju attivat għandu pori sinjuri u erja tal-wiċċ speċifika enormi, għandu prestazzjoni eċċellenti f'ħafna oqsma. Madankollu, minħabba s-selettività wiesgħa tal-materja prima u l-kundizzjonijiet ta 'preparazzjoni kumplessi, il-prodotti lesti ġeneralment għandhom l-iżvantaġġi ta' struttura kaotika tal-pori, erja tal-wiċċ speċifika differenti, distribuzzjoni diżordinata tad-daqs tal-pori, u proprjetajiet kimiċi tal-wiċċ limitati. Għalhekk, hemm żvantaġġi bħal dożaġġ kbir u adattabilità dejqa fil-proċess ta 'applikazzjoni, li ma jistgħux jissodisfaw ir-rekwiżiti tas-suq. Għalhekk, huwa ta 'sinifikat prattiku kbir li tottimizza u tirregola l-istruttura u ttejjeb il-prestazzjoni ta' utilizzazzjoni komprensiva tagħha. Metodi użati komunement għall-ottimizzazzjoni u r-regolazzjoni tal-istruttura tal-pori jinkludu regolamentazzjoni kimika, taħlit ta 'polimeri, u regolazzjoni ta' attivazzjoni katalitika.

 

Teknoloġija tar-regolazzjoni kimika

It-teknoloġija ta 'regolazzjoni kimika tirreferi għall-proċess ta' attivazzjoni sekondarja (modifika) ta 'materjali porużi miksuba wara l-attivazzjoni b'reaġenti kimiċi, tnaqqar il-pori oriġinali, tespandi l-mikropori, jew toħloq aktar mikropori ġodda biex iżidu l-erja tal-wiċċ speċifika u l-istruttura tal-pori tal-materjal. B'mod ġenerali, il-prodott lest ta 'attivazzjoni waħda huwa ġeneralment mgħaddas f'0.5 ~ 4 darbiet ta' soluzzjoni kimika biex jirregola l-istruttura tal-pori u jżid l-erja tal-wiċċ speċifika. Kull tip ta 'soluzzjonijiet ta' aċidu u alkali jistgħu jintużaw bħala reaġenti għal attivazzjoni sekondarja.

 

Teknoloġija tal-modifika tal-ossidazzjoni tal-wiċċ tal-aċidu

Il-modifika tal-ossidazzjoni tal-wiċċ tal-aċidu hija metodu ta 'regolamentazzjoni użat b'mod komuni. F'temperatura xierqa, l-ossidanti ta 'l-aċidu jistgħu jarrikkixxu l-pori ġewwa l-karbonju attivat, itejbu d-daqs tal-pori tiegħu, u jgħammru pori imblukkati. Fil-preżent, ir-riċerka domestika u barranija tiffoka prinċipalment fuq il-modifika ta 'aċidi inorganiċi. HN03 huwa ossidant użat b'mod komuni, u ħafna studjużi jużaw HN03 biex jimmodifikaw il-karbonju attivat. Tong Li et al. [28] sabet li HN03 jista 'jżid il-kontenut ta' gruppi funzjonali li fihom l-ossiġnu u li fihom in-nitroġenu fuq il-wiċċ tal-karbonju attivat u jtejjeb l-effett ta 'adsorbiment tal-merkurju.

Il-modifika tal-karbonju attivat b'HN03, wara l-modifika, l-erja tal-wiċċ speċifika tal-karbonju attivat naqset minn 652m2·g-1 għal 241m2·g-1, id-daqs medju tal-pori żdied minn 1.27nm għal 1.641nm, u l-kapaċità ta 'assorbiment ta' benzophenone fil-gażolina simulata żdiedet bi 33.7%. Il-modifika tal-karbonju attivat tal-injam b'konċentrazzjoni ta 'volum ta' 10% u 70% ta 'HN03, rispettivament. Ir-riżultati juru li l-erja tal-wiċċ speċifika tal-karbonju attivat modifikat b'10% HN03 żdiedet minn 925.45m2·g-1 għal 960.52m2·g-1; wara modifika b'70% HN03, l-erja tal-wiċċ speċifika naqset għal 935.89m2·g-1. Ir-rati ta 'tneħħija ta' Cu2+ minn karbonju attivat modifikat b'żewġ konċentrazzjonijiet ta 'HN03 kienu ogħla minn 70% u 90%, rispettivament.

Għall-karbonju attivat użat fil-qasam tal-adsorbiment, l-effett tal-adsorbiment jiddependi mhux biss fuq l-istruttura tal-pori iżda wkoll fuq il-proprjetajiet kimiċi tal-wiċċ tal-adsorbent. L-istruttura tal-pori tiddetermina l-erja tal-wiċċ speċifika u l-kapaċità ta 'assorbiment tal-karbonju attivat, filwaqt li l-proprjetajiet kimiċi tal-wiċċ jaffettwaw l-interazzjoni bejn il-karbonju attivat u l-adsorbat. Finalment instab li l-modifika tal-aċidu tal-karbonju attivat tista 'mhux biss taġġusta l-istruttura tal-pori ġewwa l-karbonju attivat u tnaddaf il-pori mblukkati, iżda wkoll iżid il-kontenut ta' gruppi aċidużi fuq il-wiċċ tal-materjal u ttejjeb il-polarità u l-idrofiliċità tal-wiċċ . Il-kapaċità ta 'assorbiment ta' EDTA permezz ta 'karbonju attivat modifikat minn HCI żdiedet b'49.5% meta mqabbla ma' dik ta 'qabel il-modifika, li kienet aħjar minn dik tal-modifika HNO3.

Karbonju attivat kummerċjali modifikat b'HNO3 u H2O2 rispettivament! L-erjas tal-wiċċ speċifiċi wara l-modifika kienu 91.3% u 80.8% ta 'dawk qabel il-modifika, rispettivament. Gruppi funzjonali ġodda li fihom l-ossiġnu bħal carboxyl, carbonyl u phenol ġew miżjuda mal-wiċċ. Il-kapaċità ta 'assorbiment ta' nitrobenzene bil-modifika HNO3 kienet l-aħjar, li kienet 3.3 darbiet dik qabel il-modifika. Jinstab li ż-żieda fil-kontenut ta 'gruppi funzjonali li fihom l-ossiġnu f'karbonju attivat wara l-modifika ta' l-aċidu wasslet għal żieda fin-numru ta 'wiċċ punti attivi, li kellhom effett dirett fuq it-titjib tal-kapaċità ta 'assorbiment ta' l-adsorbat fil-mira.

Meta mqabbel ma 'aċidi inorganiċi, hemm ftit rapporti dwar il-modifika tal-aċidu organiku tal-karbonju attivat. Qabbel l-effetti tal-modifika tal-aċidu organiku fuq il-proprjetajiet tal-istruttura tal-pori tal-karbonju attivat u l-assorbiment tal-metanol. Wara l-modifika, l-erja tal-wiċċ speċifika u l-volum totali tal-pori tal-karbonju attivat naqsu. Aktar ma tkun b'saħħitha l-aċidità, iktar ikun kbir it-tnaqqis. Wara modifika b'aċidu ossaliku, aċidu tartariku u aċidu ċitriku, l-erja tal-wiċċ speċifika tal-karbonju attivat naqset minn 898.59m2·g-1 għal 788.03m2·g-1, 685.16m2·g-1 u 622.98m2·g-1 rispettivament. Madankollu, il-mikroporożità tal-karbonju attivat żdiedet wara l-modifika. Il-mikroporożità tal-karbonju attivat modifikat bl-aċidu ċitriku żdiedet minn 75.9% għal 81.5%.

L-aċidu ossaliku u l-modifika ta 'l-aċidu tartariku huma ta' benefiċċju għall-assorbiment tal-metanol, filwaqt li l-aċidu ċitriku għandu effett inibitorju. Madankollu, J.Paul Chen et al. [35] sabet li l-karbonju attivat modifikat bl-aċidu ċitriku jista 'jtejjeb l-assorbiment tal-joni tar-ram. Lin Tang et al. [36] karbonju attivat kummerċjali modifikat b'aċidu formiku, aċidu ossaliku u aċidu amminosulfoniku. Wara l-modifika, l-erja tal-wiċċ speċifika u l-volum tal-pori tnaqqsu. Gruppi funzjonali li fihom l-ossiġnu bħal 0-HC-0, C-0 u S=0 ġew iffurmati fuq il-wiċċ tal-prodott lest, u dehru kanali inċiżi irregolari u kristalli bojod. Il-kapaċità ta 'assorbiment ta' ekwilibriju ta 'aċetun u isopropanol żdiedet ukoll b'mod sinifikanti.

 

Teknoloġija ta 'modifika tas-soluzzjoni alkalina

Xi studjużi użaw ukoll soluzzjoni alkalina biex iwettqu attivazzjoni sekondarja fuq karbonju attivat. Impregna karbonju attivat ibbażat fuq il-faħam magħmul mid-dar b'soluzzjoni ta 'Na0H ta' konċentrazzjonijiet differenti biex tikkontrolla l-istruttura tal-pori. Ir-riżultati wrew li konċentrazzjoni aktar baxxa ta 'alkali kienet twassal għal żieda u espansjoni tal-pori. L-aħjar effett inkiseb meta l-konċentrazzjoni tal-massa kienet 20%. Il-karbonju attivat kellu l-ogħla erja tal-wiċċ speċifika (681m2·g-1) u volum tal-pori (0.5916cm3·g-1). Meta l-konċentrazzjoni tal-massa ta 'Na0H taqbeż l-20%, l-istruttura tal-pori tal-karbonju attivat tinqered u l-parametri tal-istruttura tal-pori jibdew jonqsu. Dan huwa minħabba li l-konċentrazzjoni għolja ta 'soluzzjoni Na0H se jissaddad l-iskeletru tal-karbonju u numru kbir ta' pori se kollass.

Tħejjija ta 'karbonju attivat ta' prestazzjoni għolja permezz ta 'taħlit ta' polimeri. Il-prekursuri kienu raża furfural u alkoħol furfuryl, u ethylene glycol kien l-aġent li jifforma l-pori. L-istruttura tal-pori ġiet ikkontrollata billi jiġi aġġustat il-kontenut tat-tliet polimeri, u nkiseb materjal poruż b'daqs tal-pori bejn 0.008 u 5 μm. Xi studjużi wrew li l-film tal-polyurethane-imide (PUI) jista 'jiġi karbonizzat biex jinkiseb film tal-karbonju, u l-istruttura tal-pori tista' tiġi kkontrollata billi tinbidel l-istruttura molekulari tal-prepolimeru tal-polyurethane (PU) [41]. Meta l-PUI jissaħħan għal 200 °C, se jiġu ġġenerati PU u polyimide (PI). Meta t-temperatura tat-trattament tas-sħana titla 'għal 400 °C, il-piroliżi PU tipproduċi gass, li tirriżulta fil-formazzjoni ta' struttura tal-pori fuq il-film PI. Wara l-karbonizzazzjoni, jinkiseb film tal-karbonju. Barra minn hekk, il-metodu tat-taħlit tal-polimeru jista 'wkoll itejjeb xi proprjetajiet fiżiċi u mekkaniċi tal-materjal sa ċertu punt

 

Teknoloġija ta 'regolazzjoni ta' attivazzjoni katalitika

It-teknoloġija ta 'regolazzjoni ta' attivazzjoni katalitika hija fil-fatt taħlita ta 'metodu ta' attivazzjoni kimika u metodu ta 'attivazzjoni tal-gass b'temperatura għolja. Ġeneralment, sustanzi kimiċi huma miżjuda mal-materja prima bħala katalizzaturi, u l-katalisti jintużaw biex jassistu l-proċess ta 'karbonizzazzjoni jew attivazzjoni biex jinkisbu materjali tal-karbonju poruż. B'mod ġenerali, il-metalli ġeneralment għandhom effetti katalitiċi, iżda l-effetti katalitiċi jvarjaw.

Fil-fatt, ġeneralment ma jkun hemm l-ebda fruntiera ovvja bejn ir-regolamentazzjoni tal-attivazzjoni kimika u r-regolamentazzjoni tal-attivazzjoni katalitika ta 'materjali porużi. Dan għaliex iż-żewġ metodi jżidu reaġenti matul il-proċess ta 'karbonizzazzjoni u attivazzjoni. Ir-rwol speċifiku ta 'dawn ir-reaġenti jiddetermina jekk il-metodu jappartjenix għall-kategorija ta' attivazzjoni katalitika.

L-istruttura tal-materjal tal-karbonju poruż innifsu, il-proprjetajiet fiżiċi u kimiċi tal-katalizzatur, il-kundizzjonijiet ta 'reazzjoni katalitika u l-metodu tat-tagħbija tal-katalist kollha jistgħu jkollhom gradi differenti ta' influwenza fuq l-effett tar-regolament. Bl-użu tal-faħam bituminuż bħala materja prima, Mn(N03)2 u Cu(N03)2 bħala katalisti jistgħu jippreparaw materjali porużi li fihom ossidi tal-metall. L-ammont xieraq ta 'ossidi tal-metall jista' jtejjeb il-porożità u l-volum tal-pori, iżda l-effetti katalitiċi ta 'metalli differenti huma kemmxejn differenti. Cu(N03)2 jista 'jippromwovi l-iżvilupp tal-pori fil-medda ta' 1.5 ~ 2.0nm. Barra minn hekk, l-ossidi tal-metall u l-imluħa inorganiċi li jinsabu fl-irmied tal-materja prima se jkollhom ukoll rwol katalitiku fil-proċess ta 'attivazzjoni. Xie Qiang et al. [42] jemmnu li r-reazzjoni ta 'attivazzjoni katalitika ta' elementi bħall-kalċju u l-ħadid f'materja inorganika tista 'tippromwovi l-iżvilupp tal-pori. Meta l-kontenut ta 'dawn iż-żewġ elementi huwa għoli wisq, il-proporzjon ta' pori medji u kbar fil-prodott jiżdied b'mod sinifikanti.

 

Konklużjoni

Għalkemm il-karbonju attivat, bħala l-aktar materjal tal-karbonju poruż aħdar użat, kellu rwol importanti fl-industrija u l-ħajja, xorta għandu potenzjal kbir għal titjib fl-espansjoni tal-materja prima, tnaqqis fl-ispejjeż, titjib tal-kwalità, titjib tal-enerġija, estensjoni tal-ħajja u titjib tas-saħħa . Is-sejba ta 'materja prima ta' karbonju attivat ta 'kwalità għolja u rħisa, l-iżvilupp ta' teknoloġija tal-produzzjoni tal-karbonju attivat nadif u effiċjenti, u l-ottimizzazzjoni u r-regolazzjoni tal-istruttura tal-pori tal-karbonju attivat skont oqsma ta 'applikazzjoni differenti se tkun direzzjoni importanti għat-titjib tal-kwalità tal-prodotti tal-karbonju attivat u l-promozzjoni l-iżvilupp ta 'kwalità għolja tal-industrija tal-karbonju attivat.