Оптимизација структуре пора порозног угљеника -Ⅱ

Добродошли на нашу веб страницу за информације о производима и консултације.

Наш сајт:хттпс://ввв.вет-цхина.цом/

 

Метода физичке и хемијске активације

Метода физичке и хемијске активације се односи на методу припреме порозних материјала комбиновањем горње две методе активације. Генерално, прво се врши хемијска активација, а затим физичка активација. Прво потопите целулозу у 68% ~ 85% раствор Х3ПО4 на 85 ℃ током 2 сата, затим је карбонизирајте у пећи за муфлање 4 сата, а затим је активирајте ЦО2. Специфична површина добијеног активног угља била је чак 3700м2·г-1. Покушајте да користите сисал влакно као сировину и активирајте влакна од активног угљеника (АЦФ) добијена активацијом Х3ПО4 једном, загрејте их на 830℃ под заштитом Н2, а затим употребите водену пару као активатор за секундарну активацију. Специфична површина АЦФ добијена након 60 минута активације је значајно побољшана.

 

Карактеризација перформанси структуре пора активираногугљеник

 
Најчешће коришћене методе карактеризације перформанси активног угља и правци примене су приказани у табели 2. Карактеристике структуре пора материјала могу се тестирати са два аспекта: анализе података и анализе слике.

 

Напредак истраживања технологије оптимизације структуре пора активног угља

Иако активни угаљ има богате поре и огромну специфичну површину, има одличне перформансе у многим областима. Међутим, због своје широке селективности сировина и сложених услова припреме, готови производи генерално имају недостатке као што су хаотична структура пора, различита специфична површина, неуређена дистрибуција величине пора и ограничена хемијска својства површине. Дакле, постоје недостаци као што су велика доза и уска прилагодљивост у процесу примене, што не може да испуни захтеве тржишта. Због тога је од великог практичног значаја оптимизовати и регулисати структуру и побољшати њене свеобухватне перформансе коришћења. Уобичајене методе за оптимизацију и регулисање структуре пора укључују хемијску регулацију, мешање полимера и регулацију каталитичке активације.

 

Технологија хемијске регулације

Технологија хемијске регулације се односи на процес секундарне активације (модификације) порозних материјала добијених након активације хемијским реагенсима, еродирања оригиналних пора, проширења микропора или даљег стварања нових микропора ради повећања специфичне површине и структуре пора материјала. Уопштено говорећи, готов производ једне активације је генерално уроњен у 0,5~4 пута хемијског раствора да би се регулисала структура пора и повећала специфична површина. Као реагенси за секундарну активацију могу се користити све врсте раствора киселина и алкалија.

 

Технологија модификације површинске оксидације киселине

Модификација површинске оксидације киселине је уобичајена метода регулације. На одговарајућој температури, кисели оксиданти могу да обогате поре унутар активног угља, побољшају његову величину пора и издубе блокиране поре. Тренутно се домаћа и страна истраживања углавном фокусирају на модификацију неорганских киселина. ХН03 је често коришћени оксидант, а многи научници користе ХН03 да модификују активни угаљ. Тонг Ли и др. [28] су открили да ХН03 може повећати садржај функционалних група које садрже кисеоник и азот на површини активног угља и побољшати адсорпциони ефекат живе.

Модификовањем активног угља са ХН03, након модификације, специфична површина активног угља се смањила са 652м2·г-1 на 241м2·г-1, просечна величина пора се повећала са 1,27нм на 1,641нм, а капацитет адсорпције бензофенона у симулираном бензину повећан за 33,7%. Модификовање дрвеног активног угља са 10% и 70% запреминске концентрације ХН03, респективно. Резултати показују да се специфична површина активног угља модификованог са 10% ХН03 повећала са 925,45м2·г-1 на 960,52м2·г-1; након модификације са 70% ХН03, специфична површина се смањила на 935,89м2·г-1. Брзине уклањања Цу2+ активним угљем модификованим са две концентрације ХН03 биле су изнад 70% и 90%, респективно.

За активни угаљ који се користи у пољу адсорпције, ефекат адсорпције зависи не само од структуре пора већ и од хемијских својстава површине адсорбента. Структура пора одређује специфичну површину и капацитет адсорпције активног угља, док хемијска својства површине утичу на интеракцију између активног угља и адсорбата. Коначно је откривено да кисела модификација активног угља не може само да прилагоди структуру пора унутар активног угља и очисти блокиране поре, већ и да повећа садржај киселих група на површини материјала и побољша поларитет и хидрофилност површине. . Капацитет адсорпције ЕДТА активним угљем модификованим ХЦИ је повећан за 49,5% у поређењу са оним пре модификације, што је било боље од ХНО3 модификације.

Модификовани комерцијални активни угаљ са ХНО3 и Х2О2 респективно! Специфичне површине након модификације биле су 91,3% и 80,8% оних пре модификације, респективно. Нове функционалне групе које садрже кисеоник као што су карбоксил, карбонил и фенол су додате на површину. Капацитет адсорпције нитробензена модификацијом ХНО3 био је најбољи, који је био 3,3 пута већи од пре модификације. Утврђено је да је повећање садржаја функционалних група које садрже кисеоник у активном угљу након модификације киселине довело до повећања броја површинских активне тачке, што је директно утицало на побољшање адсорпционог капацитета циљног адсорбата.

У поређењу са неорганским киселинама, мало је извештаја о модификацији активног угља органском киселином. Упоредите ефекте модификације органске киселине на својства структуре пора активног угља и адсорпцију метанола. Након модификације, специфична површина и укупна запремина пора активног угља су се смањили. Што је јача киселост, то је веће смањење. Након модификације оксалном киселином, винском киселином и лимунском киселином, специфична површина активног угља је смањена са 898,59м2·г-1 на 788,03м2·г-1, 685,16м2·г-1 и 622,98м2·г-1 респективно. Међутим, микропорозност активног угља се повећала након модификације. Микропорозност активног угља модификованог лимунском киселином порасла је са 75,9% на 81,5%.

Модификација оксалне и винске киселине су корисне за адсорпцију метанола, док лимунска киселина има инхибиторни ефекат. Међутим, Ј.Паул Цхен ет ал. [35] су открили да активни угаљ модификован лимунском киселином може побољшати адсорпцију јона бакра. Лин Танг и др. [36] модификовани комерцијални активни угаљ мрављом киселином, оксалном киселином и аминосулфонском киселином. Након модификације, специфична површина и запремина пора су смањени. На површини готовог производа формиране су функционалне групе које садрже кисеоник, као што су 0-ХЦ-0, Ц-0 и С=0, а појављују се неуједначени урезани канали и бели кристали. Капацитет равнотеже адсорпције ацетона и изопропанола такође се значајно повећао.

 

Технологија модификације алкалних раствора

Неки научници су такође користили алкални раствор за секундарну активацију на активном угљу. Домаћи активни угаљ на бази угља импрегнирајте раствором На0Х различитих концентрација за контролу структуре пора. Резултати су показали да је нижа концентрација алкалија погодовала повећању и проширењу пора. Најбољи ефекат је постигнут када је масена концентрација износила 20%. Активни угаљ је имао највећу специфичну површину (681м2·г-1) и запремину пора (0,5916цм3·г-1). Када масена концентрација На0Х пређе 20%, структура пора активног угља је уништена и параметри структуре пора почињу да се смањују. То је зато што ће висока концентрација раствора На0Х кородирати угљенични скелет и велики број пора ће се срушити.

Припрема активног угља високих перформанси мешањем полимера. Прекурсори су били фурфурол смола и фурфурил алкохол, а етилен гликол је био агенс за формирање пора. Структура пора је контролисана подешавањем садржаја три полимера и добијен је порозни материјал са величином пора између 0,008 и 5 μм. Неки научници су доказали да полиуретан-имидни филм (ПУИ) може бити карбонизован да би се добио угљенични филм, а структура пора се може контролисати променом молекуларне структуре полиуретанског (ПУ) предполимера [41]. Када се ПУИ загреје на 200°Ц, генерише се ПУ и полиимид (ПИ). Када температура топлотне обраде порасте на 400°Ц, ПУ пиролиза производи гас, што резултира формирањем структуре пора на ПИ филму. После карбонизације добија се угљенични филм. Поред тога, метода мешања полимера такође може побољшати нека физичка и механичка својства материјала у одређеној мери

 

Технологија регулације каталитичке активације

Технологија регулације каталитичке активације је заправо комбинација методе хемијске активације и методе активације гаса на високим температурама. Генерално, хемијске супстанце се додају сировинама као катализатори, а катализатори се користе да помогну у процесу карбонизације или активације да би се добили порозни угљенични материјали. Уопштено говорећи, метали генерално имају каталитичке ефекте, али каталитички ефекти варирају.

У ствари, обично не постоји очигледна граница између регулације хемијске активације и регулације каталитичке активације порозних материјала. То је зато што обе методе додају реагенсе током процеса карбонизације и активације. Специфична улога ових реагенаса одређује да ли метода припада категорији каталитичке активације.

Сама структура порозног угљеничног материјала, физичка и хемијска својства катализатора, услови каталитичке реакције и метода пуњења катализатора могу имати различите степене утицаја на ефекат регулације. Користећи битуменски угаљ као сировину, Мн(Н03)2 и Цу(Н03)2 као катализатори могу припремити порозне материјале који садрже оксиде метала. Одговарајућа количина металних оксида може побољшати порозност и запремину пора, али каталитички ефекти различитих метала су мало другачији. Цу(Н03)2 може да подстакне развој пора у опсегу од 1,5 ~ 2,0 нм. Поред тога, метални оксиди и неорганске соли садржане у пепелу сировине такође ће играти каталитичку улогу у процесу активације. Ксие Кианг и др. [42] веровао је да реакција каталитичке активације елемената као што су калцијум и гвожђе у неорганској материји може подстаћи развој пора. Када је садржај ова два елемента превисок, удео средњих и великих пора у производу се значајно повећава.

 

Закључак

Иако је активни угаљ, као најшире коришћени зелени порозни угљенични материјал, играо важну улогу у индустрији и животу, он и даље има велики потенцијал за побољшање проширења сировина, смањење трошкова, побољшање квалитета, побољшање енергије, продужење века трајања и побољшање чврстоће . Проналажење висококвалитетних и јефтиних сировина активног угља, развој чисте и ефикасне технологије производње активног угља и оптимизација и регулација структуре пора активног угља према различитим пољима примене биће важан правац за побољшање квалитета производа од активног угља и промовисање висококвалитетан развој индустрије активног угља.