Welkom op onze website voor productinformatie en advies.
Onze website:https://www.vet-china.com/
Fysische en chemische activeringsmethode
Fysische en chemische activeringsmethode verwijst naar de methode voor het bereiden van poreuze materialen door de bovengenoemde twee activeringsmethoden te combineren. Over het algemeen wordt eerst chemische activering uitgevoerd en vervolgens wordt fysieke activering uitgevoerd. Week de cellulose eerst gedurende 2 uur in een 68% ~ 85% H3PO4-oplossing bij 85 ℃, verkool het vervolgens gedurende 4 uur in een moffeloven en activeer het vervolgens met CO2. Het specifieke oppervlak van de verkregen actieve kool bedroeg maar liefst 3700 m2·g-1. Probeer sisalvezels als grondstof te gebruiken en activeer de actieve koolstofvezel (ACF) verkregen door H3PO4-activering één keer, verhit deze tot 830 ℃ onder N2-bescherming en gebruik vervolgens waterdamp als activator voor secundaire activering. Het specifieke oppervlak van ACF verkregen na 60 minuten activering was aanzienlijk verbeterd.
Karakterisering van de poriestructuurprestaties van geactiveerdkoolstof
Veelgebruikte methoden voor het karakteriseren van de prestatie van actieve kool en de toepassingsrichtingen worden weergegeven in Tabel 2. De poriestructuurkarakteristieken van het materiaal kunnen worden getest vanuit twee aspecten: data-analyse en beeldanalyse.
Onderzoeksvoortgang van technologie voor optimalisatie van de poriestructuur van actieve kool
Hoewel actieve kool rijke poriën en een groot specifiek oppervlak heeft, presteert het op veel gebieden uitstekend. Vanwege de brede selectiviteit van grondstoffen en de complexe bereidingsomstandigheden hebben de eindproducten echter over het algemeen de nadelen van een chaotische poriestructuur, een ander specifiek oppervlak, een ongeordende verdeling van de poriegrootte en beperkte chemische oppervlakte-eigenschappen. Daarom zijn er nadelen, zoals een grote dosering en een beperkt aanpassingsvermogen in het applicatieproces, die niet aan de marktvereisten kunnen voldoen. Daarom is het van groot praktisch belang om de structuur te optimaliseren en te reguleren en de uitgebreide gebruiksprestaties ervan te verbeteren. Veelgebruikte methoden voor het optimaliseren en reguleren van de poriestructuur omvatten chemische regulatie, polymeermenging en katalytische activeringsregulatie.
Chemische reguleringstechnologie
Chemische regulatietechnologie verwijst naar het proces van secundaire activering (modificatie) van poreuze materialen verkregen na activering met chemische reagentia, het eroderen van de oorspronkelijke poriën, het uitzetten van de microporiën of het verder creëren van nieuwe microporiën om het specifieke oppervlak en de poriënstructuur van het materiaal te vergroten. Over het algemeen wordt het eindproduct van één activering over het algemeen 0,5 ~ 4 keer ondergedompeld in een chemische oplossing om de poriënstructuur te reguleren en het specifieke oppervlak te vergroten. Als reagentia voor secundaire activering kunnen allerlei soorten zuur- en alkalioplossingen worden gebruikt.
Technologie voor het modificeren van zure oppervlakteoxidatie
Modificatie van zuuroppervlakoxidatie is een veelgebruikte regulatiemethode. Bij een geschikte temperatuur kunnen zuuroxidatiemiddelen de poriën in actieve kool verrijken, de poriegrootte ervan verbeteren en geblokkeerde poriën uitbaggeren. Momenteel richt het binnen- en buitenlandse onderzoek zich vooral op de modificatie van anorganische zuren. HN03 is een veelgebruikt oxidatiemiddel en veel wetenschappers gebruiken HN03 om actieve kool te modificeren. Tong Li et al. [28] ontdekte dat HN03 het gehalte aan zuurstofhoudende en stikstofhoudende functionele groepen op het oppervlak van actieve kool kan verhogen en het adsorptie-effect van kwik kan verbeteren.
Door actieve kool te modificeren met HN03 nam na modificatie het specifieke oppervlak van actieve kool af van 652m2·g-1 naar 241m2·g-1, nam de gemiddelde poriegrootte toe van 1,27 nm naar 1,641 nm, en het adsorptievermogen van benzofenon in gesimuleerde benzine steeg met 33,7%. Modificeren van houtactieve kool met respectievelijk 10% en 70% volumeconcentratie HN03. Uit de resultaten blijkt dat het specifieke oppervlak van actieve kool gemodificeerd met 10% HN03 toenam van 925,45 m2·g-1 naar 960,52 m2·g-1; na modificatie met 70% HN03 daalde het specifieke oppervlak naar 935,89m2·g-1. De verwijderingspercentages van Cu2+ door actieve kool gemodificeerd met twee concentraties HN03 waren respectievelijk boven de 70% en 90%.
Voor actieve kool die op het gebied van adsorptie wordt gebruikt, hangt het adsorptie-effect niet alleen af van de poriënstructuur, maar ook van de chemische oppervlakte-eigenschappen van het adsorbens. De poriënstructuur bepaalt het specifieke oppervlak en de adsorptiecapaciteit van actieve kool, terwijl de chemische eigenschappen van het oppervlak de interactie tussen actieve kool en adsorbaat beïnvloeden. Uiteindelijk werd ontdekt dat zure modificatie van actieve kool niet alleen de poriënstructuur in de actieve kool kan aanpassen en de geblokkeerde poriën kan opruimen, maar ook het gehalte aan zure groepen op het oppervlak van het materiaal kan verhogen en de polariteit en hydrofiliciteit van het oppervlak kan verbeteren. . De adsorptiecapaciteit van EDTA door actieve kool gemodificeerd met HCI nam met 49,5% toe vergeleken met die vóór modificatie, wat beter was dan die van HNO3-modificatie.
Gemodificeerde commerciële actieve kool met respectievelijk HNO3 en H2O2! De specifieke oppervlakten na modificatie waren respectievelijk 91,3% en 80,8% van die vóór modificatie. Nieuwe zuurstofhoudende functionele groepen zoals carboxyl, carbonyl en fenol werden aan het oppervlak toegevoegd. Het adsorptievermogen van nitrobenzeen door HNO3-modificatie was het beste, namelijk 3,3 keer zo hoog als vóór de modificatie. Het is gebleken dat de toename van het gehalte aan zuurstofhoudende functionele groepen in actieve kool na zuurmodificatie leidde tot een toename van het aantal oppervlaktestructuren. actieve punten, die een direct effect hadden op het verbeteren van de adsorptiecapaciteit van het doeladsorbaat.
Vergeleken met anorganische zuren zijn er weinig rapporten over de organische zuurmodificatie van actieve kool. Vergelijk de effecten van organische zuurmodificatie op de poriestructuureigenschappen van actieve kool en de adsorptie van methanol. Na modificatie namen het specifieke oppervlak en het totale poriënvolume van actieve kool af. Hoe sterker de zuurgraad, hoe groter de afname. Na modificatie met oxaalzuur, wijnsteenzuur en citroenzuur daalde het specifieke oppervlak van actieve kool van respectievelijk 898,59 m2·g-1 naar 788,03 m2·g-1, 685,16 m2·g-1 en 622,98 m2·g-1. De microporositeit van actieve kool nam echter toe na modificatie. De microporositeit van met citroenzuur gemodificeerde actieve kool nam toe van 75,9% naar 81,5%.
Oxaalzuur- en wijnsteenzuurmodificatie zijn gunstig voor de adsorptie van methanol, terwijl citroenzuur een remmende werking heeft. Echter, J.Paul Chen et al. [35] ontdekte dat actieve kool gemodificeerd met citroenzuur de adsorptie van koperionen kan verbeteren. Lin Tang et al. [36] gemodificeerde commerciële actieve kool met mierenzuur, oxaalzuur en aminosulfonzuur. Na modificatie werden het specifieke oppervlak en het porievolume verminderd. Zuurstofhoudende functionele groepen zoals 0-HC-0, C-0 en S=0 werden gevormd op het oppervlak van het eindproduct en er verschenen ongelijkmatig geëtste kanalen en witte kristallen. De evenwichtsadsorptiecapaciteit van aceton en isopropanol nam ook aanzienlijk toe.
Technologie voor wijziging van alkalische oplossingen
Sommige geleerden gebruikten ook een alkalische oplossing om secundaire activering op actieve kool uit te voeren. Impregneer zelfgemaakte actieve kool op steenkoolbasis met een Na0H-oplossing van verschillende concentraties om de poriënstructuur onder controle te houden. De resultaten toonden aan dat een lagere alkaliconcentratie bevorderlijk was voor de poriënvergroting en -expansie. Het beste effect werd bereikt bij een massaconcentratie van 20%. De actieve kool had het hoogste specifieke oppervlak (681 m2·g-1) en poriënvolume (0,5916 cm3·g-1). Wanneer de massaconcentratie van NaOH 20% overschrijdt, wordt de poriënstructuur van actieve kool vernietigd en beginnen de parameters van de poriënstructuur af te nemen. Dit komt omdat de hoge concentratie Na0H-oplossing het koolstofskelet zal aantasten en een groot aantal poriën zal instorten.
Bereiding van hoogwaardige actieve kool door polymeermenging. De voorlopers waren furfuralhars en furfurylalcohol, en ethyleenglycol was het poriënvormende middel. De poriënstructuur werd gecontroleerd door het gehalte van de drie polymeren aan te passen, en er werd een poreus materiaal met een poriegrootte tussen 0,008 en 5 μm verkregen. Sommige wetenschappers hebben bewezen dat polyurethaan-imidefilm (PUI) kan worden gecarboniseerd om koolstoffilm te verkrijgen, en dat de poriënstructuur kan worden gecontroleerd door de moleculaire structuur van polyurethaan (PU)-prepolymeer te veranderen [41]. Wanneer PUI wordt verwarmd tot 200°C, worden PU en polyimide (PI) gegenereerd. Wanneer de warmtebehandelingstemperatuur stijgt tot 400°C, produceert PU-pyrolyse gas, wat resulteert in de vorming van een poriënstructuur op de PI-film. Na carbonisatie wordt een koolstoffilm verkregen. Bovendien kan de polymeermengmethode ook bepaalde fysische en mechanische eigenschappen van het materiaal tot op zekere hoogte verbeteren
Katalytische activeringsreguleringstechnologie
Katalytische activeringsregulatietechnologie is eigenlijk een combinatie van een chemische activeringsmethode en een gasactiveringsmethode op hoge temperatuur. Over het algemeen worden chemische stoffen als katalysatoren aan de grondstoffen toegevoegd en worden de katalysatoren gebruikt om het carbonisatie- of activeringsproces te ondersteunen om poreuze koolstofmaterialen te verkrijgen. Over het algemeen hebben metalen over het algemeen katalytische effecten, maar de katalytische effecten variëren.
In feite is er gewoonlijk geen duidelijke grens tussen de regulering van de chemische activering en de regulering van de katalytische activering van poreuze materialen. Dit komt omdat beide methoden reagentia toevoegen tijdens het carbonisatie- en activeringsproces. De specifieke rol van deze reagentia bepaalt of de methode tot de categorie van katalytische activering behoort.
De structuur van het poreuze koolstofmateriaal zelf, de fysische en chemische eigenschappen van de katalysator, de katalytische reactieomstandigheden en de katalysatorlaadmethode kunnen allemaal in verschillende mate invloed hebben op het regulerende effect. Door bitumineuze steenkool als grondstof te gebruiken, kunnen Mn(N03)2 en Cu(N03)2 als katalysatoren poreuze materialen bereiden die metaaloxiden bevatten. De juiste hoeveelheid metaaloxiden kan de porositeit en het poriënvolume verbeteren, maar de katalytische effecten van verschillende metalen zijn enigszins verschillend. Cu(N03)2 kan de ontwikkeling van poriën in het bereik van 1,5 ~ 2,0 nm bevorderen. Bovendien zullen de metaaloxiden en anorganische zouten in de grondstofas ook een katalytische rol spelen in het activeringsproces. Xie Qiang et al. [42] geloofden dat de katalytische activeringsreactie van elementen zoals calcium en ijzer in anorganische materie de ontwikkeling van poriën kan bevorderen. Wanneer het gehalte aan deze twee elementen te hoog is, neemt het aandeel middelgrote en grote poriën in het product aanzienlijk toe.
Conclusie
Hoewel actieve kool, als het meest gebruikte groene poreuze koolstofmateriaal, een belangrijke rol heeft gespeeld in de industrie en het leven, heeft het nog steeds een groot potentieel voor verbetering van de uitbreiding van grondstoffen, kostenreductie, kwaliteitsverbetering, energieverbetering, levensduurverlenging en verbetering van de sterkte. . Het vinden van hoogwaardige en goedkope grondstoffen voor actieve kool, het ontwikkelen van schone en efficiënte technologie voor de productie van actieve kool, en het optimaliseren en reguleren van de poriënstructuur van actieve kool volgens verschillende toepassingsgebieden zullen een belangrijke richting zijn voor het verbeteren van de kwaliteit van actieve koolproducten en het bevorderen van de hoogwaardige ontwikkeling van de actieve koolindustrie.
Posttijd: 27 augustus 2024