Bine ați venit pe site-ul nostru pentru informații despre produse și consultanță.
Site-ul nostru:https://www.vet-china.com/
Metoda de activare fizică și chimică
Metoda de activare fizică și chimică se referă la metoda de preparare a materialelor poroase prin combinarea celor două metode de activare de mai sus. În general, mai întâi se efectuează activarea chimică, apoi se realizează activarea fizică. În primul rând, înmuiați celuloza în soluție de 68% ~ 85% H3PO4 la 85℃ timp de 2 ore, apoi carbonizat-o într-un cuptor cu mufă timp de 4 ore și apoi activați-o cu CO2. Suprafața specifică a cărbunelui activ obținut a fost de până la 3700 m2·g-1. Încercați să utilizați fibra de sisal ca materie primă și ați activat fibra de carbon activat (ACF) obținută prin activarea H3PO4 o dată, ați încălzit-o la 830 ℃ sub protecție N2 și apoi ați folosit vapori de apă ca activator pentru activarea secundară. Suprafața specifică a ACF obținută după 60 de minute de activare a fost îmbunătățită semnificativ.
Caracterizarea performanței structurii porilor activatecarbon
Metodele de caracterizare a performanței carbonului activat utilizate în mod obișnuit și direcțiile de aplicare sunt prezentate în Tabelul 2. Caracteristicile structurii porilor materialului pot fi testate din două aspecte: analiza datelor și analiza imaginii.
Progresul cercetării tehnologiei de optimizare a structurii porilor a cărbunelui activ
Deși cărbunele activ are pori bogati și o suprafață specifică uriașă, are performanțe excelente în multe domenii. Cu toate acestea, datorită selectivității sale largi de materie primă și a condițiilor complexe de preparare, produsele finite au, în general, dezavantajele structurii haotice ale porilor, suprafeței specifice diferite, distribuția dezordonată a dimensiunii porilor și proprietățile chimice de suprafață limitate. Prin urmare, există dezavantaje precum dozarea mare și adaptabilitatea îngustă în procesul de aplicare, care nu pot satisface cerințele pieței. Prin urmare, este de o mare importanță practică optimizarea și reglarea structurii și îmbunătățirea performanței sale de utilizare cuprinzătoare. Metodele utilizate în mod obișnuit pentru optimizarea și reglarea structurii porilor includ reglarea chimică, amestecarea polimerilor și reglarea activării catalitice.
Tehnologia de reglare chimică
Tehnologia de reglare chimică se referă la procesul de activare secundară (modificare) a materialelor poroase obținute după activarea cu reactivi chimici, erodarea porilor originali, extinderea microporilor sau crearea în continuare de noi micropori pentru a crește suprafața specifică și structura porilor materialului. În general, produsul finit al unei activări este în general scufundat în soluție chimică de 0,5 ~ 4 ori pentru a regla structura porilor și a crește suprafața specifică. Toate tipurile de soluții acide și alcaline pot fi utilizate ca reactivi pentru activarea secundară.
Tehnologia de modificare a oxidării suprafeței acide
Modificarea oxidării suprafeței acide este o metodă de reglare utilizată în mod obișnuit. La o temperatură adecvată, oxidanții acizi pot îmbogăți porii din interiorul cărbunelui activ, pot îmbunătăți dimensiunea porilor și pot draga porii blocați. În prezent, cercetările interne și externe se concentrează în principal pe modificarea acizilor anorganici. HN03 este un oxidant folosit în mod obișnuit și mulți cercetători folosesc HN03 pentru a modifica cărbunele activ. Tong Li și colab. [28] a constatat că HN03 poate crește conținutul de grupe funcționale care conțin oxigen și azot de pe suprafața cărbunelui activat și poate îmbunătăți efectul de adsorbție al mercurului.
Modificarea cărbunelui activat cu HN03, după modificare, suprafața specifică a cărbunelui activat a scăzut de la 652m2·g-1 la 241m2·g-1, dimensiunea medie a porilor a crescut de la 1.27nm la 1.641nm și capacitatea de adsorbție a benzofenonei în benzina simulată a crescut cu 33,7%. Modificarea cărbunelui activ din lemn cu 10% și respectiv 70% concentrație în volum de HN03. Rezultatele arată că suprafața specifică a cărbunelui activat modificat cu 10% HN03 a crescut de la 925,45 m2·g-1 la 960,52 m2·g-1; după modificarea cu 70% HN03, suprafața specifică a scăzut la 935,89 m2·g-1. Ratele de îndepărtare a Cu2+ de către cărbunele activ modificat cu două concentrații de HN03 au fost peste 70% și, respectiv, 90%.
Pentru cărbunele activ utilizat în domeniul de adsorbție, efectul de adsorbție depinde nu numai de structura porilor, ci și de proprietățile chimice de suprafață ale adsorbantului. Structura porilor determină suprafața specifică și capacitatea de adsorbție a cărbunelui activat, în timp ce proprietățile chimice de suprafață afectează interacțiunea dintre cărbunele activ și adsorbat. În cele din urmă, s-a constatat că modificarea acidă a cărbunelui activat nu poate doar să ajusteze structura porilor din interiorul cărbunelui activat și să curețe porii blocați, ci și să mărească conținutul de grupe acide de pe suprafața materialului și să sporească polaritatea și hidrofilitatea suprafeței. . Capacitatea de adsorbție a EDTA de către cărbunele activat modificat cu HCI a crescut cu 49,5% față de cea dinainte de modificare, ceea ce a fost mai bună decât cea a modificării HNO3.
Cărbune activ din comerț modificat cu HNO3 și respectiv H2O2! Suprafețele specifice după modificare au fost de 91,3%, respectiv 80,8% din cele înainte de modificare. La suprafață au fost adăugate noi grupări funcționale care conțin oxigen, cum ar fi carboxil, carbonil și fenol. Capacitatea de adsorbție a nitrobenzenului prin modificarea HNO3 a fost cea mai bună, care a fost de 3,3 ori mai mare decât înainte de modificare. Se constată că creșterea conținutului de grupe funcționale care conțin oxigen în cărbunele activat după modificarea acidului a dus la o creștere a numărului de suprafețe. puncte active, care au avut un efect direct asupra îmbunătățirii capacității de adsorbție a adsorbatului țintă.
În comparație cu acizii anorganici, există puține rapoarte privind modificarea acidului organic al cărbunelui activ. Comparați efectele modificării acidului organic asupra proprietăților structurii porilor ale cărbunelui activat și adsorbția metanolului. După modificare, suprafața specifică și volumul total al porilor de cărbune activ au scăzut. Cu cât aciditatea este mai puternică, cu atât scăderea este mai mare. După modificarea cu acid oxalic, acid tartric și acid citric, suprafața specifică a cărbunelui activ a scăzut de la 898,59 m2·g-1 la 788,03m2·g-1, 685,16m2·g-1 și respectiv 622,98m2·g-1. Cu toate acestea, microporozitatea cărbunelui activat a crescut după modificare. Microporozitatea cărbunelui activat modificat cu acid citric a crescut de la 75,9% la 81,5%.
Acidul oxalic și modificarea acidului tartric sunt benefice pentru adsorbția metanolului, în timp ce acidul citric are un efect inhibitor. Cu toate acestea, J.Paul Chen și colab. [35] au descoperit că cărbunele activat modificat cu acid citric poate îmbunătăți adsorbția ionilor de cupru. Lin Tang și colab. [36] cărbune activ comercial modificat cu acid formic, acid oxalic și acid aminosulfonic. După modificare, suprafața specifică și volumul porilor au fost reduse. Pe suprafața produsului finit s-au format grupări funcționale care conțin oxigen, cum ar fi 0-HC-0, C-0 și S=0, și au apărut canale gravate neuniforme și cristale albe. Capacitatea de adsorbție de echilibru a acetonei și izopropanolului a crescut, de asemenea, semnificativ.
Tehnologia de modificare a soluției alcaline
Unii savanți au folosit, de asemenea, soluție alcalină pentru a efectua activarea secundară pe cărbune activ. Impregnați cărbune activ pe bază de cărbune de casă cu soluție de Na0H de diferite concentrații pentru a controla structura porilor. Rezultatele au arătat că o concentrație mai mică de alcali a favorizat creșterea și expansiunea porilor. Cel mai bun efect a fost obținut atunci când concentrația de masă a fost de 20%. Cărbunele activat a avut cea mai mare suprafață specifică (681 m2·g-1) și volumul porilor (0,5916cm3·g-1). Când concentrația de masă a Na0H depășește 20%, structura porilor de cărbune activat este distrusă, iar parametrii structurii porilor încep să scadă. Acest lucru se datorează faptului că concentrația mare de soluție de Na0H va coroda scheletul de carbon și un număr mare de pori se vor prăbuși.
Pregătirea cărbunelui activ de înaltă performanță prin amestecarea polimerilor. Precursorii au fost rășina furfurială și alcoolul furfurilic, iar etilenglicolul a fost agentul de formare a porilor. Structura porilor a fost controlată prin ajustarea conținutului celor trei polimeri și s-a obținut un material poros cu o dimensiune a porilor între 0,008 și 5 μm. Unii cercetători au demonstrat că filmul de poliuretan-imidă (PUI) poate fi carbonizat pentru a obține peliculă de carbon, iar structura porilor poate fi controlată prin modificarea structurii moleculare a prepolimerului poliuretan (PU) [41]. Când PUI este încălzit la 200°C, vor fi generate PU și poliimidă (PI). Când temperatura tratamentului termic crește la 400°C, piroliza PU produce gaz, rezultând formarea unei structuri poroase pe filmul PI. După carbonizare, se obține o peliculă de carbon. În plus, metoda de amestecare a polimerilor poate îmbunătăți, de asemenea, unele proprietăți fizice și mecanice ale materialului într-o anumită măsură.
Tehnologia de reglare a activării catalitice
Tehnologia de reglare a activării catalitice este de fapt o combinație între metoda de activare chimică și metoda de activare a gazului la temperatură înaltă. În general, substanțele chimice sunt adăugate materiilor prime ca catalizatori, iar catalizatorii sunt utilizați pentru a ajuta procesul de carbonizare sau activare pentru a obține materiale poroase de carbon. În general, metalele au în general efecte catalitice, dar efectele catalitice variază.
De fapt, de obicei nu există o limită evidentă între reglarea activării chimice și reglarea activării catalitice a materialelor poroase. Acest lucru se datorează faptului că ambele metode adaugă reactivi în timpul procesului de carbonizare și activare. Rolul specific al acestor reactivi determină dacă metoda aparține categoriei de activare catalitică.
Structura materialului de carbon poros în sine, proprietățile fizice și chimice ale catalizatorului, condițiile de reacție catalitică și metoda de încărcare a catalizatorului pot avea toate grade diferite de influență asupra efectului de reglare. Folosind cărbunele bituminos ca materie primă, Mn(N03)2 și Cu(N03)2 ca catalizatori pot prepara materiale poroase care conțin oxizi metalici. Cantitatea adecvată de oxizi metalici poate îmbunătăți porozitatea și volumul porilor, dar efectele catalitice ale diferitelor metale sunt ușor diferite. Cu(N03)2 poate promova dezvoltarea porilor în intervalul 1,5 ~ 2,0 nm. În plus, oxizii metalici și sărurile anorganice conținute în cenușa materiei prime vor juca și un rol catalitic în procesul de activare. Xie Qiang și colab. [42] credea că reacția de activare catalitică a elementelor precum calciul și fierul din materia anorganică poate promova dezvoltarea porilor. Când conținutul acestor două elemente este prea mare, proporția de pori medii și mari din produs crește semnificativ.
Concluzie
Deși cărbunele activat, ca cel mai utilizat material verde poros de carbon, a jucat un rol important în industrie și în viață, acesta are încă un potențial mare de îmbunătățire a expansiunii materiilor prime, reducerea costurilor, îmbunătățirea calității, îmbunătățirea energiei, prelungirea duratei de viață și îmbunătățirea rezistenței. . Găsirea materiilor prime de carbon activ de înaltă calitate și ieftină, dezvoltarea tehnologiei curate și eficiente de producție a cărbunelui activat și optimizarea și reglarea structurii porilor cărbunelui activat în funcție de diferite domenii de aplicare vor fi o direcție importantă pentru îmbunătățirea calității produselor cu carbon activ și promovarea dezvoltarea de înaltă calitate a industriei carbonului activat.
Ora postării: 27-aug-2024