Добро пожаловать на наш сайт для получения информации о продукции и консультаций.
Наш сайт:https://www.vet-china.com/
Метод физико-химической активации
Метод физико-химической активации относится к методу приготовления пористых материалов путем объединения двух вышеуказанных методов активации. Обычно сначала проводят химическую активацию, а затем физическую активацию. Сначала целлюлозу замачивают в 68–85% растворе H3PO4 при температуре 85 ℃ в течение 2 часов, затем карбонизируют ее в муфельной печи в течение 4 часов, а затем активируют CO2. Удельная поверхность полученного активированного угля составила 3700 м2·г-1. Попробуйте использовать сизальное волокно в качестве сырья и один раз активируйте активированное углеродное волокно (ACF), полученное путем активации H3PO4, нагрейте его до 830 ℃ под защитой N2, а затем используйте водяной пар в качестве активатора для вторичной активации. Удельная поверхность ACF, полученная после 60 минут активации, значительно улучшилась.
Характеристика характеристик пористой структуры активированногоуглерод
Обычно используемые методы определения характеристик активированного угля и направления применения показаны в Таблице 2. Характеристики пористой структуры материала можно проверить с двух аспектов: анализ данных и анализ изображений.
Ход исследований технологии оптимизации пористой структуры активированного угля
Хотя активированный уголь имеет богатые поры и огромную удельную поверхность, он имеет отличные характеристики во многих областях. Однако из-за широкой селективности сырья и сложных условий приготовления готовая продукция обычно имеет такие недостатки, как хаотичная структура пор, разная удельная поверхность, неупорядоченное распределение пор по размерам и ограниченные химические свойства поверхности. Таким образом, существуют такие недостатки, как большая дозировка и узкая адаптируемость в процессе применения, что не может удовлетворить требования рынка. Поэтому большое практическое значение имеет оптимизация и регулирование структуры, повышение ее комплексных показателей использования. Обычно используемые методы оптимизации и регулирования структуры пор включают химическое регулирование, смешивание полимеров и регулирование каталитической активации.
Технология химического регулирования
Под технологией химического регулирования понимается процесс вторичной активации (модификации) пористых материалов, полученных после активации химическими реагентами, эрозии исходных пор, расширения микропор или дальнейшего создания новых микропор с целью увеличения удельной поверхности и пористой структуры материала. Вообще говоря, готовый продукт одной активации обычно погружают в 0,5–4-кратный химический раствор, чтобы регулировать структуру пор и увеличивать удельную площадь поверхности. В качестве реагентов для вторичной активации можно использовать всевозможные растворы кислот и щелочей.
Технология модификации кислотного поверхностного окисления
Модификация окисления кислотной поверхности является широко используемым методом регулирования. При соответствующей температуре кислотные окислители могут обогатить поры внутри активированного угля, улучшить их размер и удалить заблокированные поры. В настоящее время отечественные и зарубежные исследования в основном сосредоточены на модификации неорганических кислот. HN03 является широко используемым окислителем, и многие ученые используют HN03 для модификации активированного угля. Тонг Ли и др. [28] установили, что HN03 может увеличивать содержание кислородсодержащих и азотсодержащих функциональных групп на поверхности активированного угля и улучшать адсорбционный эффект ртути.
Модификация активированного угля HN03, после модификации удельная поверхность активированного угля уменьшилась с 652м2·г-1 до 241м2·г-1, средний размер пор увеличился с 1,27 нм до 1,641 нм, а адсорбционная способность бензофенона в искусственном бензине увеличилось на 33,7%. Модифицированный древесный активированный уголь с объемной концентрацией HN03 10% и 70% соответственно. Результаты показывают, что удельная поверхность активированного угля, модифицированного 10% HN03, увеличилась с 925,45м2·г-1 до 960,52м2·г-1; после модификации 70% HN03 удельная поверхность снизилась до 935,89м2·г-1. Степень удаления Cu2+ активированным углем, модифицированным HN03 в двух концентрациях, составила более 70% и 90% соответственно.
Для активированного угля, используемого в области адсорбции, эффект адсорбции зависит не только от структуры пор, но и от химических свойств поверхности адсорбента. Пористая структура определяет удельную поверхность и адсорбционную способность активированного угля, а химические свойства поверхности влияют на взаимодействие активированного угля и адсорбата. Наконец, было обнаружено, что кислотная модификация активированного угля позволяет не только скорректировать пористую структуру внутри активированного угля и очистить заблокированные поры, но также увеличить содержание кислотных групп на поверхности материала и повысить полярность и гидрофильность поверхности. . Адсорбционная способность ЭДТА активированным углем, модифицированным HCl, увеличилась на 49,5% по сравнению с таковой до модификации, что лучше, чем у модификации HNO3.
Модифицированный коммерческий активированный уголь с HNO3 и H2O2 соответственно! Удельная поверхность после модификации составила 91,3% и 80,8% от таковой до модификации соответственно. К поверхности были добавлены новые кислородсодержащие функциональные группы, такие как карбоксил, карбонил и фенол. Наилучшей адсорбционная способность нитробензола при модификации HNO3 была в 3,3 раза, чем до модификации. Установлено, что увеличение содержания кислородсодержащих функциональных групп в активированном угле после кислотной модификации приводило к увеличению количества поверхностных активных точек, что оказало прямое влияние на улучшение адсорбционной способности целевого адсорбата.
По сравнению с неорганическими кислотами имеется мало сообщений о модификации активированного угля органическими кислотами. Сравните влияние модификации органической кислотой на свойства пористой структуры активированного угля и адсорбцию метанола. После модификации удельная поверхность и общий объем пор активированного угля уменьшились. Чем сильнее кислотность, тем больше снижение. После модификации щавелевой кислотой, винной кислотой и лимонной кислотой удельная поверхность активированного угля снизилась с 898,59м2·г-1 до 788,03м2·г-1, 685,16м2·г-1 и 622,98м2·г-1 соответственно. Однако после модификации микропористость активированного угля увеличилась. Микропористость активированного угля, модифицированного лимонной кислотой, увеличилась с 75,9% до 81,5%.
Модификация щавелевой кислотой и винной кислотой способствует адсорбции метанола, тогда как лимонная кислота оказывает ингибирующее действие. Однако Дж.Пол Чен и др. [35] обнаружили, что активированный уголь, модифицированный лимонной кислотой, может усиливать адсорбцию ионов меди. Линь Тан и др. [36] модифицировали коммерческий активированный уголь муравьиной кислотой, щавелевой кислотой и аминосульфоновой кислотой. После модификации удельная поверхность и объем пор были уменьшены. На поверхности готового продукта образовались кислородсодержащие функциональные группы, такие как 0-HC-0, C-0 и S=0, появились неравномерные протравленные каналы и белые кристаллы. Равновесная адсорбционная способность ацетона и изопропанола также значительно увеличилась.
Технология модификации щелочного раствора
Некоторые ученые также использовали щелочной раствор для вторичной активации активированного угля. Для контроля структуры пор пропитайте самодельный активированный уголь на основе угля раствором Na0H разной концентрации. Результаты показали, что более низкая концентрация щелочи способствует увеличению и расширению пор. Наилучший эффект был достигнут при массовой концентрации 20%. Активированный уголь имел самую высокую удельную поверхность (681 м2·г-1) и объем пор (0,5916 см3·г-1). Когда массовая концентрация Na0H превышает 20 %, поровая структура активированного угля разрушается и параметры пористой структуры начинают уменьшаться. Это связано с тем, что высокая концентрация раствора Na0H приведет к коррозии углеродного скелета и разрушению большого количества пор.
Получение высокоэффективного активированного угля путем смешивания полимеров. Прекурсорами служили фурфуроловая смола и фурфуриловый спирт, порообразователем – этиленгликоль. Пористую структуру контролировали путем регулирования содержания трех полимеров, и получали пористый материал с размером пор от 0,008 до 5 мкм. Некоторые ученые доказали, что полиуретанимидную пленку (ПУИ) можно карбонизировать с получением углеродной пленки, а структуру пор можно контролировать путем изменения молекулярной структуры полиуретанового (ПУ) преполимера [41]. При нагревании ПУИ до 200°C образуются ПУ и полиимид (ПИ). При повышении температуры термообработки до 400°С в результате пиролиза ПУ выделяется газ, в результате чего на пленке ПИ образуется пористая структура. После карбонизации получается углеродная пленка. Кроме того, метод смешивания полимеров также может в определенной степени улучшить некоторые физические и механические свойства материала.
Технология регулирования каталитической активации
Технология регулирования каталитической активации фактически представляет собой комбинацию метода химической активации и метода высокотемпературной газовой активации. Обычно химические вещества добавляются к сырьевым материалам в качестве катализаторов, и катализаторы используются для облегчения процесса карбонизации или активации для получения пористых углеродных материалов. Вообще говоря, металлы обычно обладают каталитическим действием, но каталитические эффекты различаются.
Фактически, обычно не существует очевидной границы между регулированием химической активации и регулированием каталитической активации пористых материалов. Это связано с тем, что в обоих методах реагенты добавляются в процессе карбонизации и активации. Конкретная роль этих реагентов определяет принадлежность метода к категории каталитической активации.
Структура самого пористого углеродного материала, физические и химические свойства катализатора, условия каталитической реакции и способ загрузки катализатора могут иметь различную степень влияния на эффект регулирования. Используя каменный уголь в качестве сырья, Mn(N03)2 и Cu(N03)2 в качестве катализаторов, можно получить пористые материалы, содержащие оксиды металлов. Соответствующее количество оксидов металлов может улучшить пористость и объем пор, но каталитические эффекты разных металлов немного различаются. Cu(N03)2 может способствовать развитию пор размером 1,5–2,0 нм. Кроме того, оксиды металлов и неорганические соли, содержащиеся в золе сырьевого материала, также будут играть каталитическую роль в процессе активации. Се Цян и др. [42] считали, что каталитическая реакция активации таких элементов, как кальций и железо, в неорганическом веществе может способствовать развитию пор. При слишком высоком содержании этих двух элементов доля средних и крупных пор в изделии значительно увеличивается.
Заключение
Хотя активированный уголь, как наиболее широко используемый зеленый пористый углеродный материал, сыграл важную роль в промышленности и жизни, он по-прежнему имеет большой потенциал для улучшения расширения сырья, снижения затрат, улучшения качества, улучшения энергопотребления, продления срока службы и повышения прочности. . Поиск высококачественного и дешевого сырья для активированного угля, разработка чистой и эффективной технологии производства активированного угля, а также оптимизация и регулирование поровой структуры активированного угля в соответствии с различными областями применения станут важным направлением повышения качества продукции из активированного угля и продвижения продукции. качественное развитие индустрии активированного угля.
Время публикации: 27 августа 2024 г.