Velkommen til vår nettside for produktinformasjon og konsultasjon.
Vår nettside:https://www.vet-china.com/
Fysisk og kjemisk aktiveringsmetode
Fysisk og kjemisk aktiveringsmetode refererer til metoden for fremstilling av porøse materialer ved å kombinere de to ovennevnte aktiveringsmetodene. Generelt utføres kjemisk aktivering først, og deretter fysisk aktivering. Bløtlegg først cellulose i 68% ~ 85% H3PO4-løsning ved 85 ℃ i 2 timer, karbonisert den deretter i en muffelovn i 4 timer, og aktiver den deretter med CO2. Det spesifikke overflatearealet til det oppnådde aktiverte karbonet var så høyt som 3700 m2·g-1. Prøv å bruke sisalfiber som råmateriale, og aktiverte den aktive karbonfiberen (ACF) oppnådd ved H3PO4-aktivering én gang, varmet den opp til 830 ℃ under N2-beskyttelse, og brukte deretter vanndamp som aktivator for sekundær aktivering. Det spesifikke overflatearealet til ACF oppnådd etter 60 minutter med aktivering ble betydelig forbedret.
Karakterisering av porestruktur ytelse av aktivertkarbon
Vanlig brukte aktivert karbon ytelseskarakteriseringsmetoder og bruksanvisninger er vist i tabell 2. Porestrukturkarakteristikkene til materialet kan testes fra to aspekter: dataanalyse og bildeanalyse.
Forskningsfremgang av porestrukturoptimaliseringsteknologi for aktivert karbon
Selv om aktivert karbon har rike porer og stort spesifikt overflateareal, har det utmerket ytelse på mange felt. På grunn av sin brede råmaterialselektivitet og komplekse tilberedningsbetingelser har imidlertid de ferdige produktene generelt ulempene med kaotisk porestruktur, forskjellig spesifikt overflateareal, uordnet porestørrelsesfordeling og begrensede overflatekjemiske egenskaper. Derfor er det ulemper som stor dosering og smal tilpasningsevne i søknadsprosessen, som ikke kan møte markedets krav. Derfor er det av stor praktisk betydning å optimalisere og regulere strukturen og forbedre dens omfattende utnyttelsesytelse. Vanlig brukte metoder for å optimalisere og regulere porestruktur inkluderer kjemisk regulering, polymerblanding og katalytisk aktiveringsregulering.
Kjemisk reguleringsteknologi
Kjemisk reguleringsteknologi refererer til prosessen med sekundær aktivering (modifikasjon) av porøse materialer oppnådd etter aktivering med kjemiske reagenser, erodering av de opprinnelige porene, utvidelse av mikroporene eller ytterligere opprettelse av nye mikroporer for å øke det spesifikke overflatearealet og porestrukturen til materialet. Generelt sett er det ferdige produktet av en aktivering generelt nedsenket i 0,5 ~ 4 ganger kjemisk løsning for å regulere porestrukturen og øke det spesifikke overflatearealet. Alle typer syre- og alkaliløsninger kan brukes som reagenser for sekundær aktivering.
Syreoverflateoksidasjonsmodifikasjonsteknologi
Syreoverflateoksidasjonsmodifikasjon er en vanlig reguleringsmetode. Ved en passende temperatur kan sure oksidanter berike porene i aktivert karbon, forbedre porestørrelsen og mudre blokkerte porer. For tiden fokuserer innenlandsk og utenlandsk forskning hovedsakelig på modifisering av uorganiske syrer. HN03 er en ofte brukt oksidant, og mange forskere bruker HN03 for å modifisere aktivert karbon. Tong Li et al. [28] fant at HN03 kan øke innholdet av oksygenholdige og nitrogenholdige funksjonelle grupper på overflaten av aktivert karbon og forbedre adsorpsjonseffekten av kvikksølv.
Modifisering av aktivert karbon med HN03, etter modifisering, sank det spesifikke overflatearealet til aktivert karbon fra 652m2·g-1 til 241m2·g-1, den gjennomsnittlige porestørrelsen økte fra 1,27 nm til 1,641 nm, og adsorpsjonskapasiteten til benzofenon i simulert bensin økt med 33,7 %. Modifiserende treaktivert karbon med henholdsvis 10 % og 70 % volumkonsentrasjon av HN03. Resultatene viser at det spesifikke overflatearealet til aktivert karbon modifisert med 10 % HN03 økte fra 925,45m2·g-1 til 960,52m2·g-1; etter modifikasjon med 70 % HN03, sank det spesifikke overflatearealet til 935,89 m2·g-1. Fjerningshastigheten for Cu2+ med aktivert karbon modifisert med to konsentrasjoner av HN03 var over henholdsvis 70 % og 90 %.
For aktivert karbon brukt i adsorpsjonsfeltet avhenger adsorpsjonseffekten ikke bare av porestrukturen, men også av de kjemiske overflateegenskapene til adsorbenten. Porestrukturen bestemmer det spesifikke overflatearealet og adsorpsjonskapasiteten til aktivert karbon, mens overflatens kjemiske egenskaper påvirker samspillet mellom aktivert karbon og adsorbat. Til slutt ble det funnet at syremodifisering av aktivt karbon ikke bare kan justere porestrukturen inne i det aktive karbonet og fjerne de blokkerte porene, men også øke innholdet av sure grupper på overflaten av materialet og forbedre polariteten og hydrofilisiteten til overflaten. . Adsorpsjonskapasiteten til EDTA av aktivert karbon modifisert av HCI økte med 49,5 % sammenlignet med den før modifikasjon, som var bedre enn HNO3-modifiseringen.
Modifisert kommersielt aktivt kull med henholdsvis HNO3 og H2O2! De spesifikke overflatearealene etter modifikasjon var henholdsvis 91,3 % og 80,8 % av de før modifikasjon. Nye oksygenholdige funksjonelle grupper som karboksyl, karbonyl og fenol ble tilsatt overflaten. Adsorpsjonskapasiteten til nitrobenzen ved HNO3-modifikasjon var best, som var 3,3 ganger høyere enn før modifikasjon. Det er funnet at økningen i innholdet av oksygenholdige funksjonelle grupper i aktivert karbon etter syremodifisering førte til en økning i antall overflater aktive punkter, som hadde en direkte effekt på å forbedre adsorpsjonskapasiteten til måladsorbatet.
Sammenlignet med uorganiske syrer er det få rapporter om organisk syremodifisering av aktivt karbon. Sammenlign effekten av organisk syremodifikasjon på porestrukturegenskapene til aktivert karbon og adsorpsjonen av metanol. Etter modifisering ble det spesifikke overflatearealet og det totale porevolumet av aktivert karbon redusert. Jo sterkere surhet, jo større reduksjon. Etter modifikasjon med oksalsyre, vinsyre og sitronsyre, sank det spesifikke overflatearealet til aktivert karbon fra henholdsvis 898,59m2·g-1 til 788,03m2·g-1, 685,16m2·g-1 og 622,98m2·g-1. Imidlertid økte mikroporøsiteten til aktivert karbon etter modifikasjon. Mikroporøsiteten til aktivert karbon modifisert med sitronsyre økte fra 75,9 % til 81,5 %.
Oksalsyre og vinsyre modifikasjon er gunstig for adsorpsjonen av metanol, mens sitronsyre har en hemmende effekt. Imidlertid, J.Paul Chen et al. [35] fant at aktivert karbon modifisert med sitronsyre kan øke adsorpsjonen av kobberioner. Lin Tang et al. [36] modifisert kommersielt aktivert karbon med maursyre, oksalsyre og aminosulfonsyre. Etter modifikasjon ble det spesifikke overflatearealet og porevolumet redusert. Oksygenholdige funksjonelle grupper som 0-HC-0, C-0 og S=0 ble dannet på overflaten av det ferdige produktet, og det oppsto ujevne etsede kanaler og hvite krystaller. Likevektsadsorpsjonskapasiteten til aceton og isopropanol økte også betydelig.
Modifikasjonsteknologi for alkalisk løsning
Noen forskere brukte også alkalisk løsning for å utføre sekundær aktivering på aktivert karbon. Impregner hjemmelaget kullbasert aktivert karbon med Na0H-løsning av forskjellige konsentrasjoner for å kontrollere porestrukturen. Resultatene viste at en lavere alkalikonsentrasjon bidro til poreøkning og utvidelse. Den beste effekten ble oppnådd når massekonsentrasjonen var 20 %. Det aktiverte karbonet hadde det høyeste spesifikke overflatearealet (681m2·g-1) og porevolum (0,5916cm3·g-1). Når massekonsentrasjonen av NaOH overstiger 20 %, ødelegges porestrukturen til aktivert karbon og porestrukturparametrene begynner å avta. Dette er fordi den høye konsentrasjonen av Na0H-løsning vil korrodere karbonskjelettet og et stort antall porer vil kollapse.
Fremstilling av aktivert karbon med høy ytelse ved polymerblanding. Forløperne var furfuralharpiks og furfurylalkohol, og etylenglykol var det poredannende middelet. Porestrukturen ble kontrollert ved å justere innholdet av de tre polymerene, og det ble oppnådd et porøst materiale med en porestørrelse mellom 0,008 og 5 μm. Noen forskere har bevist at polyuretan-imidfilm (PUI) kan karboniseres for å oppnå karbonfilm, og porestrukturen kan kontrolleres ved å endre den molekylære strukturen til polyuretan (PU) prepolymer [41]. Når PUI varmes opp til 200°C, vil PU og polyimid (PI) bli generert. Når varmebehandlingstemperaturen stiger til 400°C, produserer PU-pyrolyse gass, noe som resulterer i dannelse av en porestruktur på PI-filmen. Etter karbonisering oppnås en karbonfilm. I tillegg kan polymerblandingsmetoden også forbedre noen fysiske og mekaniske egenskaper til materialet til en viss grad
Katalytisk aktiveringsreguleringsteknologi
Katalytisk aktiveringsreguleringsteknologi er faktisk en kombinasjon av kjemisk aktiveringsmetode og høytemperaturgassaktiveringsmetode. Vanligvis tilsettes kjemiske stoffer til råvarene som katalysatorer, og katalysatorene brukes til å hjelpe karboniserings- eller aktiveringsprosessen for å oppnå porøse karbonmaterialer. Generelt sett har metaller generelt katalytiske effekter, men de katalytiske effektene varierer.
Faktisk er det vanligvis ingen åpenbar grense mellom kjemisk aktiveringsregulering og katalytisk aktiveringsregulering av porøse materialer. Dette er fordi begge metodene legger til reagenser under karboniserings- og aktiveringsprosessen. Den spesifikke rollen til disse reagensene avgjør om metoden tilhører kategorien katalytisk aktivering.
Strukturen til selve det porøse karbonmaterialet, de fysiske og kjemiske egenskapene til katalysatoren, de katalytiske reaksjonsbetingelsene og katalysatorbelastningsmetoden kan alle ha ulik grad av innflytelse på reguleringseffekten. Ved å bruke bituminøst kull som råmateriale, kan Mn(N03)2 og Cu(N03)2 som katalysatorer fremstille porøse materialer som inneholder metalloksider. Den passende mengden metalloksider kan forbedre porøsiteten og porevolumet, men de katalytiske effektene av forskjellige metaller er litt forskjellige. Cu(N03)2 kan fremme utviklingen av porer i området 1,5~2,0nm. I tillegg vil metalloksider og uorganiske salter som finnes i råstoffaske også spille en katalytisk rolle i aktiveringsprosessen. Xie Qiang et al. [42] mente at den katalytiske aktiveringsreaksjonen av elementer som kalsium og jern i uorganisk materiale kan fremme utviklingen av porer. Når innholdet av disse to elementene er for høyt, øker andelen mellomstore og store porer i produktet betydelig.
Konklusjon
Selv om aktivert karbon, som det mest brukte grønne porøse karbonmaterialet, har spilt en viktig rolle i industrien og livet, har det fortsatt et stort potensial for forbedring i råvareutvidelse, kostnadsreduksjon, kvalitetsforbedring, energiforbedring, levetidsforlengelse og styrkeforbedring . Å finne høykvalitets og billige aktivert karbon råvarer, utvikle ren og effektiv aktivert karbon produksjonsteknologi, og optimalisere og regulere porestrukturen til aktivert karbon i henhold til ulike bruksområder vil være en viktig retning for å forbedre kvaliteten på aktivert karbon produkter og fremme høykvalitetsutviklingen av aktivert karbonindustrien.
Innleggstid: 27. august 2024