छिद्रपूर्ण कार्बन छिद्र संरचना को अनुकूलन -Ⅱ

उत्पादन जानकारी र परामर्शको लागि हाम्रो वेबसाइटमा स्वागत छ।

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

भौतिक र रासायनिक सक्रियता विधि
भौतिक र रासायनिक सक्रियता विधिले माथिका दुई सक्रियता विधिहरू संयोजन गरेर छिद्रपूर्ण सामग्रीहरू तयार गर्ने विधिलाई बुझाउँछ। सामान्यतया, रासायनिक सक्रियता पहिले प्रदर्शन गरिन्छ, र त्यसपछि शारीरिक सक्रियता प्रदर्शन गरिन्छ। सबैभन्दा पहिले सेलुलोजलाई ६८%~८५% H3PO4 सोल्युसनमा ८५ ℃ मा २ घन्टाका लागि भिजाउनुहोस्, त्यसपछि यसलाई मफल फर्नेसमा ४ घन्टाका लागि कार्बनाइज गर्नुहोस्, र त्यसपछि यसलाई CO2 सँग सक्रिय गर्नुहोस्। प्राप्त सक्रिय कार्बनको विशिष्ट सतह क्षेत्र 3700m2·g-1 को रूपमा उच्च थियो। सिसल फाइबरलाई कच्चा मालको रूपमा प्रयोग गर्ने प्रयास गर्नुहोस्, र H3PO4 सक्रियताद्वारा प्राप्त सक्रिय कार्बन फाइबर (ACF) लाई एक पटक सक्रिय गर्नुहोस्, यसलाई N2 संरक्षण अन्तर्गत 830℃ मा तताउनुहोस्, र त्यसपछि माध्यमिक सक्रियताको लागि एक्टिभेटरको रूपमा पानीको भाप प्रयोग गर्नुहोस्। सक्रियता को 60 मिनेट पछि प्राप्त ACF को विशिष्ट सतह क्षेत्र उल्लेखनीय सुधार भएको थियो।

सक्रिय को छिद्र संरचना प्रदर्शन को विशेषताकार्बन
सामान्यतया प्रयोग हुने सक्रिय कार्बन कार्यसम्पादन विशेषता विधिहरू र अनुप्रयोग निर्देशनहरू तालिका 2 मा देखाइएको छ। सामग्रीको छिद्र संरचना विशेषताहरू दुई पक्षबाट परीक्षण गर्न सकिन्छ: डेटा विश्लेषण र छवि विश्लेषण।

सक्रिय कार्बनको छिद्र संरचना अनुकूलन प्रविधिको अनुसन्धान प्रगति
यद्यपि सक्रिय कार्बनमा प्रशस्त छिद्रहरू र विशाल विशिष्ट सतह क्षेत्रहरू छन्, यसले धेरै क्षेत्रहरूमा उत्कृष्ट प्रदर्शन गर्दछ। यद्यपि, यसको फराकिलो कच्चा माल चयनता र जटिल तयारी अवस्थाका कारण, तयार उत्पादनहरूमा सामान्यतया अराजक छिद्र संरचना, विभिन्न विशिष्ट सतह क्षेत्र, अव्यवस्थित छिद्र आकार वितरण, र सीमित सतह रासायनिक गुणहरू हुन्छन्। त्यसकारण, त्यहाँ बेफाइदाहरू छन् जस्तै ठूलो खुराक र अनुप्रयोग प्रक्रियामा साँघुरो अनुकूलनता, जसले बजार आवश्यकताहरू पूरा गर्न सक्दैन। तसर्थ, संरचनालाई अनुकूलन र विनियमित गर्न र यसको व्यापक उपयोग कार्यसम्पादन सुधार गर्न यो ठूलो व्यावहारिक महत्त्वको छ। छिद्र संरचनालाई अनुकूलन र विनियमित गर्नका लागि सामान्यतया प्रयोग गरिएका विधिहरूमा रासायनिक नियमन, बहुलक मिश्रण, र उत्प्रेरक सक्रियता नियमन समावेश छ।

रासायनिक नियमन प्रविधि
रासायनिक नियमन टेक्नोलोजीले रासायनिक अभिकर्मकहरूसँग सक्रियता पछि प्राप्त गरिएको छिद्रपूर्ण सामग्रीको माध्यमिक सक्रियता (परिमार्जन) को प्रक्रियालाई बुझाउँछ, मूल छिद्रहरू मेटाउने, माइक्रोपोरहरू विस्तार गर्न, वा सामग्रीको विशिष्ट सतह क्षेत्र र छिद्र संरचना बढाउन नयाँ माइक्रोपोरहरू सिर्जना गर्दछ। सामान्यतया भन्नुपर्दा, एक सक्रियताको समाप्त उत्पादन सामान्यतया 0.5 ~ 4 पटक रासायनिक घोलमा डुबाइन्छ र छिद्र संरचनालाई विनियमित गर्न र विशिष्ट सतह क्षेत्र बढाउनको लागि। सबै प्रकारका एसिड र अल्काली समाधानहरू माध्यमिक सक्रियताका लागि अभिकर्मकको रूपमा प्रयोग गर्न सकिन्छ।

एसिड सतह ओक्सीकरण परिमार्जन प्रविधि
एसिड सतह ओक्सीकरण परिमार्जन एक सामान्यतया प्रयोग नियमन विधि हो। उपयुक्त तापक्रममा, एसिड अक्सिडेन्टहरूले सक्रिय कार्बन भित्रका छिद्रहरूलाई समृद्ध बनाउन, यसको छिद्रको आकार सुधार गर्न, र अवरुद्ध छिद्रहरूलाई ड्रेज गर्न सक्छ। हाल, स्वदेशी र विदेशी अनुसन्धान मुख्यतया अकार्बनिक एसिड को परिमार्जन मा केन्द्रित छ। HN03 सामान्यतया प्रयोग हुने अक्सिडेन्ट हो, र धेरै विद्वानहरूले सक्रिय कार्बन परिमार्जन गर्न HN03 प्रयोग गर्छन्। टोङ ली एट अल। [२८] पत्ता लाग्यो कि HN03 ले सक्रिय कार्बनको सतहमा अक्सिजन युक्त र नाइट्रोजन युक्त कार्यात्मक समूहहरूको सामग्री बढाउन सक्छ र पाराको शोषण प्रभावलाई सुधार गर्न सक्छ।

HN03 को साथ सक्रिय कार्बन परिमार्जन गर्दै, परिमार्जन पछि, सक्रिय कार्बनको विशिष्ट सतह क्षेत्र 652m2·g-1 बाट 241m2·g-1 मा घट्यो, औसत छिद्र आकार 1.27nm बाट 1.641nm मा बढ्यो, र benzophenone को शोषण क्षमता। सिमुलेटेड पेट्रोल मा 33.7% द्वारा बढ्यो। HN03 को 10% र 70% भोल्युम एकाग्रताको साथ काठ सक्रिय कार्बन परिमार्जन गर्दै, क्रमशः। नतिजाहरूले देखाउँछन् कि १०% HN03 सँग परिमार्जित सक्रिय कार्बनको विशिष्ट सतह क्षेत्र 925.45m2·g-1 बाट 960.52m2·g-1 मा बढ्यो; 70% HN03 सँग परिमार्जन पछि, विशिष्ट सतह क्षेत्र 935.89m2·g-1 मा घट्यो। HN03 को दुई सांद्रता संग परिमार्जित सक्रिय कार्बन द्वारा Cu2+ को हटाउने दर क्रमशः 70% र 90% भन्दा माथि थियो।

सोखन क्षेत्रमा प्रयोग गरिएको सक्रिय कार्बनको लागि, सोखन प्रभाव केवल छिद्र संरचनामा मात्र होइन तर सोख्नेको सतह रासायनिक गुणहरूमा पनि निर्भर गर्दछ। छिद्र संरचनाले सक्रिय कार्बनको विशिष्ट सतह क्षेत्र र सोखन क्षमता निर्धारण गर्दछ, जबकि सतह रासायनिक गुणहरूले सक्रिय कार्बन र adsorbate बीचको अन्तरक्रियालाई असर गर्छ। अन्तमा यो फेला पर्‍यो कि सक्रिय कार्बनको एसिड परिमार्जनले सक्रिय कार्बन भित्रको छिद्र संरचनालाई समायोजन गर्न र अवरुद्ध पोर्सहरू खाली गर्न मात्र होइन, तर सामग्रीको सतहमा एसिडिक समूहहरूको सामग्री बढाउन र सतहको ध्रुवता र हाइड्रोफिलिसिटी बढाउन सक्छ। । HCI द्वारा परिमार्जित सक्रिय कार्बन द्वारा EDTA को शोषण क्षमता परिमार्जन अघिको तुलनामा 49.5% ले बढ्यो, जुन HNO3 परिमार्जन भन्दा राम्रो थियो।

HNO3 र H2O2 क्रमशः परिमार्जित व्यावसायिक सक्रिय कार्बन! परिमार्जन पछिको विशिष्ट सतह क्षेत्रहरू क्रमशः परिमार्जन अघि 91.3% र 80.8% थिए। नयाँ अक्सिजन युक्त कार्यात्मक समूहहरू जस्तै कार्बोक्सिल, कार्बोनिल र फिनोल सतहमा थपियो। HNO3 परिमार्जन द्वारा nitrobenzene को सोखन क्षमता सबै भन्दा राम्रो थियो, जुन परिमार्जन भन्दा पहिले 3.3 गुणा थियो। यो पत्ता लगाइएको छ कि एसिड परिमार्जन पछि सक्रिय कार्बन मा अक्सिजन युक्त कार्यात्मक समूह को मात्रा मा वृद्धि को सतह को संख्या मा वृद्धि भयो। सक्रिय बिन्दुहरू, जसले लक्षित adsorbate को सोखन क्षमता सुधार गर्न प्रत्यक्ष प्रभाव थियो।

अकार्बनिक एसिडको तुलनामा, सक्रिय कार्बनको जैविक एसिड परिमार्जनमा केही रिपोर्टहरू छन्। सक्रिय कार्बनको छिद्र संरचना गुणहरूमा जैविक एसिड परिमार्जनको प्रभाव र मेथानोलको अवशोषणको तुलना गर्नुहोस्। परिमार्जन पछि, विशिष्ट सतह क्षेत्र र सक्रिय कार्बन को कुल छिद्र मात्रा घट्यो। एसिडिटी जति बलियो हुन्छ, त्यति नै कम हुन्छ। अक्सालिक एसिड, टार्टरिक एसिड र साइट्रिक एसिडको साथ परिमार्जन पछि, सक्रिय कार्बनको विशिष्ट सतह क्षेत्र क्रमशः 898.59m2·g-1 बाट 788.03m2·g-1, 685.16m2·g-1 र 622.98m2·g-1 मा घट्यो। यद्यपि, परिमार्जन पछि सक्रिय कार्बनको माइक्रोपोरोसिटी बढ्यो। साइट्रिक एसिडले परिमार्जित सक्रिय कार्बनको माइक्रोपोरोसिटी ७५.९% बाट बढेर ८१.५% भयो।

ओक्सालिक एसिड र टार्टारिक एसिड परिमार्जन मेथानोल को सोखना को लागी फायदेमंद छ, जबकि साइट्रिक एसिड एक अवरोध प्रभाव छ। यद्यपि, जे पॉल चेन एट अल। [३५] फेला पर्यो कि साइट्रिक एसिडको साथ परिमार्जन गरिएको सक्रिय कार्बनले तामाको आयनहरूको अवशोषण बढाउन सक्छ। लिन ताङ र अन्य। [३६] फर्मिक एसिड, ओक्सालिक एसिड र एमिनोसल्फोनिक एसिडको साथ परिमार्जित व्यावसायिक सक्रिय कार्बन। परिमार्जन पछि, विशिष्ट सतह क्षेत्र र छिद्र मात्रा कम भयो। अक्सिजन युक्त कार्यात्मक समूहहरू जस्तै 0-HC-0, C-0 र S=0 तयार उत्पादनको सतहमा बनाइयो, र असमान नक्कली च्यानलहरू र सेतो क्रिस्टलहरू देखा परे। एसीटोन र isopropanol को सन्तुलन सोखन क्षमता पनि उल्लेखनीय वृद्धि भयो।

क्षारीय समाधान परिमार्जन प्रविधि
केही विद्वानहरूले सक्रिय कार्बनमा माध्यमिक सक्रियता प्रदर्शन गर्न क्षारीय समाधान पनि प्रयोग गरे। पोर संरचना नियन्त्रण गर्न विभिन्न सांद्रताको Na0H समाधानको साथ घरमा बनाइएको कोइला-आधारित सक्रिय कार्बन गर्भाधान गर्नुहोस्। नतिजाहरूले देखाए कि कम क्षार एकाग्रता छिद्र वृद्धि र विस्तारको लागि अनुकूल थियो। सबै भन्दा राम्रो प्रभाव प्राप्त भएको थियो जब सामूहिक एकाग्रता 20% थियो। सक्रिय कार्बनको उच्चतम विशिष्ट सतह क्षेत्र (681m2·g-1) र छिद्रको मात्रा (0.5916cm3·g-1) थियो। जब Na0H को सामूहिक एकाग्रता 20% भन्दा बढी हुन्छ, सक्रिय कार्बनको छिद्र संरचना नष्ट हुन्छ र छिद्र संरचना मापदण्डहरू घट्न थाल्छ। यो किनभने Na0H समाधानको उच्च एकाग्रताले कार्बन कंकाललाई क्षरण गर्नेछ र ठूलो संख्यामा छिद्रहरू पतन हुनेछ।

पोलिमर मिश्रण द्वारा उच्च प्रदर्शन सक्रिय कार्बन तयारी। अग्रदूतहरू furfural राल र furfuryl अल्कोहल थिए, र इथिलीन ग्लाइकोल छिद्र बन्ने एजेन्ट थियो। छिद्र संरचना तीन पोलिमरहरूको सामग्री समायोजन गरेर नियन्त्रण गरिएको थियो, र 0.008 र 5 μm बीचको छिद्र आकारको साथ एक छिद्रपूर्ण सामग्री प्राप्त गरिएको थियो। केही विद्वानहरूले प्रमाणित गरेका छन् कि पॉलीयुरेथेन-इमाइड फिल्म (पीयूआई) कार्बन फिल्म प्राप्त गर्न कार्बनाइज गर्न सकिन्छ, र पोलीयुरेथेन (पीयू) प्रीपोलिमरको आणविक संरचना परिवर्तन गरेर छिद्र संरचनालाई नियन्त्रण गर्न सकिन्छ [४१]। जब PUI 200°C मा तताइन्छ, PU र पोलिमाइड (PI) उत्पन्न हुनेछ। जब गर्मी उपचार तापमान 400 डिग्री सेल्सियसमा बढ्छ, PU pyrolysis ले ग्यास उत्पादन गर्दछ, परिणामस्वरूप PI फिल्ममा छिद्र संरचनाको गठन हुन्छ। कार्बनाइजेशन पछि, एक कार्बन फिल्म प्राप्त हुन्छ। थप रूपमा, बहुलक मिश्रण विधिले सामग्रीको केही भौतिक र मेकानिकल गुणहरू पनि निश्चित हदसम्म सुधार गर्न सक्छ।

उत्प्रेरक सक्रियता नियमन प्रविधि
उत्प्रेरक सक्रियता नियमन प्रविधि वास्तवमा रासायनिक सक्रियता विधि र उच्च-तापमान ग्यास सक्रियता विधिको संयोजन हो। सामान्यतया, रासायनिक पदार्थहरू उत्प्रेरकको रूपमा कच्चा मालमा थपिन्छन्, र उत्प्रेरकहरूलाई छिद्रपूर्ण कार्बन सामग्रीहरू प्राप्त गर्न कार्बनाइजेशन वा सक्रियता प्रक्रियामा सहयोग गर्न प्रयोग गरिन्छ। सामान्यतया, धातुहरूमा सामान्यतया उत्प्रेरक प्रभावहरू हुन्छन्, तर उत्प्रेरक प्रभावहरू भिन्न हुन्छन्।

वास्तवमा, रासायनिक सक्रियता नियमन र छिद्रपूर्ण सामग्रीको उत्प्रेरक सक्रियता नियमन बीच सामान्यतया कुनै स्पष्ट सीमा छैन। यो किनभने दुवै विधिहरूले कार्बनीकरण र सक्रियता प्रक्रियाको समयमा अभिकर्मकहरू थप्छन्। यी अभिकर्मकहरूको विशिष्ट भूमिकाले विधि उत्प्रेरक सक्रियताको वर्गसँग सम्बन्धित छ कि छैन भनेर निर्धारण गर्दछ।

सच्छिद्र कार्बन सामग्रीको संरचना, उत्प्रेरकको भौतिक र रासायनिक गुणहरू, उत्प्रेरक प्रतिक्रिया अवस्थाहरू र उत्प्रेरक लोडिङ विधि सबैले नियमन प्रभावमा प्रभावको विभिन्न डिग्री हुन सक्छ। बिटुमिनस कोइलालाई कच्चा पदार्थको रूपमा प्रयोग गर्दै, Mn(N03)2 र Cu (N03)2 उत्प्रेरकको रूपमा प्रयोग गरी धातु अक्साइड भएको छिद्रयुक्त पदार्थहरू तयार गर्न सकिन्छ। मेटल अक्साइडको उचित मात्राले पोरोसिटी र छिद्रको मात्रा सुधार गर्न सक्छ, तर विभिन्न धातुहरूको उत्प्रेरक प्रभावहरू थोरै फरक हुन्छन्। Cu(N03)2 ले 1.5 ~ 2.0nm को दायरामा छिद्रहरूको विकासलाई बढावा दिन सक्छ। थप रूपमा, कच्चा मालको खरानीमा समावेश धातु अक्साइड र अजैविक लवणले पनि सक्रियता प्रक्रियामा उत्प्रेरक भूमिका खेल्नेछ। Xie Qiang et al। [४२] अकार्बनिक पदार्थमा क्याल्सियम र फलाम जस्ता तत्वहरूको उत्प्रेरक सक्रियता प्रतिक्रियाले छिद्रहरूको विकासलाई बढावा दिन सक्छ भन्ने विश्वास थियो। जब यी दुई तत्वहरूको सामग्री धेरै उच्च हुन्छ, उत्पादनमा मध्यम र ठूला छिद्रहरूको अनुपात उल्लेखनीय रूपमा बढ्छ।

निष्कर्ष
यद्यपि सक्रिय कार्बन, सबैभन्दा व्यापक रूपमा प्रयोग हुने हरियो छिद्रपूर्ण कार्बन सामग्रीको रूपमा, उद्योग र जीवनमा महत्त्वपूर्ण भूमिका खेलेको छ, यसले अझै पनि कच्चा मालको विस्तार, लागत घटाउने, गुणस्तर सुधार, ऊर्जा सुधार, जीवन विस्तार र शक्ति सुधारमा सुधार गर्ने ठूलो सम्भावना छ। । उच्च गुणस्तरको र सस्तो सक्रिय कार्बन कच्चा माल खोज्ने, स्वच्छ र कुशल सक्रिय कार्बन उत्पादन प्रविधिको विकास, र विभिन्न अनुप्रयोग क्षेत्रहरू अनुसार सक्रिय कार्बनको छिद्र संरचनालाई अनुकूलन र नियमन गर्ने सक्रिय कार्बन उत्पादनहरूको गुणस्तर सुधार गर्न र प्रवर्द्धन गर्न महत्त्वपूर्ण दिशा हुनेछ। सक्रिय कार्बन उद्योग को उच्च गुणस्तर विकास।