Vitajte na našej webovej stránke, kde nájdete informácie o produktoch a konzultácie.
Náš web:https://www.vet-china.com/
Fyzikálna a chemická aktivačná metóda
Fyzikálna a chemická aktivačná metóda sa týka spôsobu prípravy poréznych materiálov kombináciou dvoch vyššie uvedených aktivačných metód. Vo všeobecnosti sa najprv uskutoční chemická aktivácia a potom sa uskutoční fyzikálna aktivácia. Najprv namočte celulózu do 68% ~ 85% roztoku H3PO4 pri 85 °C na 2 hodiny, potom ju karbonizujte v muflovej peci na 4 hodiny a potom ju aktivujte CO2. Špecifický povrch získaného aktívneho uhlia bol až 3700 m2·g-1. Skúste použiť sisalové vlákno ako surovinu a aktivujte aktívne uhlíkové vlákno (ACF) získané aktiváciou H3PO4 raz, zahrejte ho na 830 ℃ pod ochranou N2 a potom použite vodnú paru ako aktivátor na sekundárnu aktiváciu. Špecifický povrch ACF získaný po 60 minútach aktivácie sa výrazne zlepšil.
Charakterizácia výkonu pórovej štruktúry aktivovanéhouhlíka
Bežne používané metódy charakterizácie výkonu aktívneho uhlia a aplikačné smery sú uvedené v tabuľke 2. Charakteristiky štruktúry pórov materiálu možno testovať z dvoch hľadísk: analýza údajov a analýza obrazu.
Pokrok vo výskume technológie optimalizácie štruktúry pórov aktívneho uhlia
Hoci má aktívne uhlie bohaté póry a obrovský špecifický povrch, má vynikajúci výkon v mnohých oblastiach. Avšak kvôli svojej širokej surovinovej selektivite a zložitým podmienkam prípravy majú hotové výrobky vo všeobecnosti nevýhody chaotickej štruktúry pórov, rôznej špecifickej plochy povrchu, neusporiadanej distribúcie veľkosti pórov a obmedzených chemických vlastností povrchu. Preto existujú nevýhody, ako je veľké dávkovanie a úzka adaptabilita v procese aplikácie, ktoré nemôžu spĺňať požiadavky trhu. Preto má veľký praktický význam optimalizovať a regulovať štruktúru a zlepšiť jej komplexné využitie. Bežne používané metódy na optimalizáciu a reguláciu štruktúry pórov zahŕňajú chemickú reguláciu, miešanie polymérov a reguláciu katalytickej aktivácie.
Technológia chemickej regulácie
Technológia chemickej regulácie označuje proces sekundárnej aktivácie (modifikácie) poréznych materiálov získaných po aktivácii chemickými činidlami, erodovaním pôvodných pórov, rozširovaním mikropórov alebo ďalším vytváraním nových mikropórov na zvýšenie špecifického povrchu a štruktúry pórov materiálu. Všeobecne povedané, hotový produkt jednej aktivácie je všeobecne ponorený do 0,5 až 4-násobku chemického roztoku, aby sa regulovala štruktúra pórov a zvýšila sa špecifická plocha povrchu. Ako činidlá pre sekundárnu aktiváciu možno použiť všetky druhy roztokov kyselín a zásad.
Technológia modifikácie kyslej povrchovej oxidácie
Modifikácia kyslej povrchovej oxidácie je bežne používaná metóda regulácie. Pri vhodnej teplote môžu kyslé oxidanty obohatiť póry vo vnútri aktívneho uhlia, zlepšiť jeho veľkosť a vyhrabať zablokované póry. V súčasnosti sa domáci a zahraničný výskum zameriava najmä na modifikáciu anorganických kyselín. HN03 je bežne používaný oxidant a mnohí vedci používajú HN03 na úpravu aktívneho uhlia. Tong Li a kol. [28] zistili, že HN03 môže zvýšiť obsah funkčných skupín obsahujúcich kyslík a dusík na povrchu aktívneho uhlia a zlepšiť adsorpčný účinok ortuti.
Modifikácia aktívneho uhlia pomocou HN03, po modifikácii sa špecifický povrch aktívneho uhlia znížil z 652 m2·g-1 na 241 m2·g-1, priemerná veľkosť pórov sa zvýšila z 1,27 nm na 1,641 nm a adsorpčná kapacita benzofenónu v simulovanom benzíne vzrástol o 33,7 %. Modifikačné drevené aktívne uhlie s 10% a 70% objemovou koncentráciou HN03, v tomto poradí. Výsledky ukazujú, že špecifický povrch aktívneho uhlia modifikovaného 10 % HN03 sa zvýšil z 925,45 m2·g-1 na 960,52 m2·g-1; po modifikácii 70% HN03 sa špecifický povrch znížil na 935,89 m2·g-1. Rýchlosti odstraňovania Cu2+ aktívnym uhlím modifikovaným dvoma koncentráciami HN03 boli vyššie ako 70 %, resp. 90 %.
Pre aktívne uhlie používané v adsorpčnej oblasti závisí adsorpčný účinok nielen od štruktúry pórov, ale aj od povrchových chemických vlastností adsorbenta. Štruktúra pórov určuje špecifický povrch a adsorpčnú kapacitu aktívneho uhlia, zatiaľ čo chemické vlastnosti povrchu ovplyvňujú interakciu medzi aktívnym uhlím a adsorbátom. Nakoniec sa zistilo, že kyslá modifikácia aktívneho uhlia môže nielen upraviť štruktúru pórov vo vnútri aktívneho uhlia a vyčistiť upchaté póry, ale aj zvýšiť obsah kyslých skupín na povrchu materiálu a zvýšiť polaritu a hydrofilitu povrchu. . Adsorpčná kapacita EDTA aktívnym uhlím modifikovaným HCl sa zvýšila o 49,5 % v porovnaní s pred modifikáciou, čo bolo lepšie ako pri modifikácii HNO3.
Modifikované komerčné aktívne uhlie s HNO3 a H2O2! Špecifické plochy povrchu po modifikácii boli 91,3 % a 80,8 % plôch pred modifikáciou. Na povrch boli pridané nové funkčné skupiny obsahujúce kyslík, ako je karboxyl, karbonyl a fenol. Najlepšia bola adsorpčná kapacita nitrobenzénu modifikáciou HNO3, ktorá bola 3,3-krát vyššia ako pred modifikáciou. Zistilo sa, že zvýšenie obsahu funkčných skupín obsahujúcich kyslík v aktívnom uhlí po kyslej modifikácii viedlo k zvýšeniu počtu povrchov aktívnych bodov, čo malo priamy vplyv na zlepšenie adsorpčnej kapacity cieľového adsorbátu.
V porovnaní s anorganickými kyselinami existuje len málo správ o modifikácii aktívneho uhlia organickou kyselinou. Porovnajte účinky modifikácie organických kyselín na vlastnosti štruktúry pórov aktívneho uhlia a adsorpciu metanolu. Po modifikácii sa špecifický povrch a celkový objem pórov aktívneho uhlia znížili. Čím silnejšia je kyslosť, tým väčší je pokles. Po modifikácii kyselinou šťaveľovou, kyselinou vínnou a kyselinou citrónovou sa špecifický povrch aktívneho uhlia znížil z 898,59 m2·g-1 na 788,03 m2·g-1, 685,16 m2·g-1 a 622,98 m2·g-1 v tomto poradí. Mikroporéznosť aktívneho uhlia sa však po úprave zvýšila. Mikroporéznosť aktívneho uhlia modifikovaného kyselinou citrónovou sa zvýšila zo 75,9 % na 81,5 %.
Kyselina šťaveľová a modifikácia kyseliny vínnej sú prospešné pre adsorpciu metanolu, zatiaľ čo kyselina citrónová má inhibičný účinok. Avšak J. Paul Chen a kol. [35] zistili, že aktívne uhlie modifikované kyselinou citrónovou môže zvýšiť adsorpciu iónov medi. Lin Tang a kol. [36] modifikované komerčné aktívne uhlie s kyselinou mravčou, kyselinou šťaveľovou a kyselinou aminosulfónovou. Po modifikácii sa špecifická plocha povrchu a objem pórov znížili. Na povrchu hotového produktu sa vytvorili funkčné skupiny obsahujúce kyslík ako 0-HC-0, C-0 a S=0 a objavili sa nerovnomerné vyleptané kanály a biele kryštály. Výrazne sa zvýšila aj rovnovážna adsorpčná kapacita acetónu a izopropanolu.
Technológia úpravy alkalických roztokov
Niektorí vedci tiež použili alkalický roztok na vykonanie sekundárnej aktivácie na aktívnom uhlí. Impregnujte domáce aktívne uhlie na báze NaOH roztokom rôznych koncentrácií na kontrolu štruktúry pórov. Výsledky ukázali, že nižšia koncentrácia alkálií viedla k zvýšeniu a expanzii pórov. Najlepší účinok sa dosiahol pri koncentrácii hmoty 20 %. Aktívne uhlie malo najvyšší špecifický povrch (681 m2·g-1) a objem pórov (0,5916 cm3·g-1). Keď hmotnostná koncentrácia NaOH presiahne 20 %, štruktúra pórov aktívneho uhlia sa zničí a parametre štruktúry pórov začnú klesať. Vysoká koncentrácia roztoku NaOH totiž spôsobí koróziu uhlíkového skeletu a zrúti sa veľké množstvo pórov.
Príprava vysokovýkonného aktívneho uhlia zmiešaním polymérov. Prekurzormi boli furfuralová živica a furfurylalkohol a činidlo tvoriace póry etylénglykol. Štruktúra pórov sa kontrolovala úpravou obsahu troch polymérov a získal sa porézny materiál s veľkosťou pórov medzi 0,008 a 5 um. Niektorí vedci dokázali, že polyuretán-imidový film (PUI) môže byť karbonizovaný, aby sa získal uhlíkový film, a štruktúra pórov môže byť kontrolovaná zmenou molekulárnej štruktúry polyuretánového (PU) predpolyméru [41]. Keď sa PUI zahreje na 200 °C, vytvorí sa PU a polyimid (PI). Keď teplota tepelného spracovania stúpne na 400 °C, PU pyrolýza produkuje plyn, čo vedie k vytvoreniu pórovitej štruktúry na PI filme. Po karbonizácii sa získa uhlíkový film. Okrem toho, metóda miešania polymérov môže tiež do určitej miery zlepšiť niektoré fyzikálne a mechanické vlastnosti materiálu
Technológia regulácie katalytickej aktivácie
Technológia regulácie katalytickej aktivácie je vlastne kombináciou metódy chemickej aktivácie a metódy aktivácie plynom pri vysokej teplote. Vo všeobecnosti sa k surovinám pridávajú chemické látky ako katalyzátory a katalyzátory sa používajú na napomáhanie procesu karbonizácie alebo aktivácie na získanie poréznych uhlíkových materiálov. Všeobecne povedané, kovy majú vo všeobecnosti katalytické účinky, ale katalytické účinky sa líšia.
V skutočnosti zvyčajne neexistuje žiadna zrejmá hranica medzi reguláciou chemickej aktivácie a reguláciou katalytickej aktivácie poréznych materiálov. Je to preto, že obe metódy pridávajú činidlá počas procesu karbonizácie a aktivácie. Špecifická úloha týchto činidiel určuje, či metóda patrí do kategórie katalytickej aktivácie.
Štruktúra samotného porézneho uhlíkového materiálu, fyzikálne a chemické vlastnosti katalyzátora, podmienky katalytickej reakcie a spôsob plnenia katalyzátora môžu mať rôzne stupne vplyvu na regulačný účinok. Použitím bitúmenového uhlia ako suroviny môžu Mn(N03)2 a Cu(N03)2 ako katalyzátory pripraviť porézne materiály obsahujúce oxidy kovov. Vhodné množstvo oxidov kovov môže zlepšiť pórovitosť a objem pórov, ale katalytické účinky rôznych kovov sú mierne odlišné. Cu(N03)2 môže podporovať rozvoj pórov v rozsahu 1,5 ~ 2,0 nm. Okrem toho oxidy kovov a anorganické soli obsiahnuté v popole zo surovín budú tiež zohrávať katalytickú úlohu v procese aktivácie. Xie Qiang a kol. [42] verili, že katalytická aktivačná reakcia prvkov, ako je vápnik a železo v anorganickej hmote, môže podporiť rozvoj pórov. Pri príliš vysokom obsahu týchto dvoch prvkov sa výrazne zvyšuje podiel stredných a veľkých pórov v produkte.
Záver
Hoci aktívne uhlie ako najpoužívanejší zelený porézny uhlíkový materiál zohralo dôležitú úlohu v priemysle a živote, stále má veľký potenciál na zlepšenie rozširovania surovín, znižovania nákladov, zlepšovania kvality, zlepšovania energie, predlžovania životnosti a zlepšovania pevnosti. . Hľadanie vysokokvalitných a lacných surovín aktívneho uhlia, vývoj čistej a efektívnej technológie výroby aktívneho uhlia a optimalizácia a regulácia štruktúry pórov aktívneho uhlia podľa rôznych oblastí použitia bude dôležitým smerom na zlepšenie kvality produktov s aktívnym uhlím a podporu vysokokvalitný rozvoj priemyslu aktívneho uhlia.
Čas odoslania: 27. augusta 2024