การเพิ่มประสิทธิภาพโครงสร้างรูพรุนคาร์บอนที่มีรูพรุน-Ⅰ

ยินดีต้อนรับสู่เว็บไซต์ของเราสำหรับข้อมูลผลิตภัณฑ์และคำปรึกษา

เว็บไซต์ของเรา:https://www.vet-china.com/

 

บทความนี้วิเคราะห์ตลาดถ่านกัมมันต์ในปัจจุบัน ดำเนินการวิเคราะห์เชิงลึกของวัตถุดิบของถ่านกัมมันต์ แนะนำวิธีการกำหนดลักษณะโครงสร้างรูพรุน วิธีการผลิต ปัจจัยที่มีอิทธิพลและความคืบหน้าในการใช้ถ่านกัมมันต์ และทบทวนผลการวิจัยของถ่านกัมมันต์ เทคโนโลยีการปรับโครงสร้างรูพรุนให้เหมาะสม โดยมีเป้าหมายเพื่อส่งเสริมถ่านกัมมันต์ให้มีบทบาทมากขึ้นในการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีสีเขียวและคาร์บอนต่ำ

การเตรียมถ่านกัมมันต์
โดยทั่วไปแล้ว การเตรียมถ่านกัมมันต์จะแบ่งออกเป็นสองขั้นตอน: การทำให้เป็นคาร์บอนและการกระตุ้น

กระบวนการถ่าน
การทำให้เป็นคาร์บอนหมายถึงกระบวนการให้ความร้อนแก่ถ่านหินดิบที่อุณหภูมิสูงภายใต้การคุ้มครองของก๊าซเฉื่อยเพื่อสลายสารระเหยและรับผลิตภัณฑ์คาร์บอไนซ์ขั้นกลาง การทำให้เป็นคาร์บอนสามารถบรรลุเป้าหมายที่คาดหวังได้โดยการปรับพารามิเตอร์กระบวนการ การศึกษาพบว่าอุณหภูมิในการกระตุ้นเป็นพารามิเตอร์กระบวนการสำคัญที่ส่งผลต่อคุณสมบัติของคาร์บอไนเซชัน เจียเฉียง และคณะ ศึกษาผลของอัตราการให้ความร้อนแบบคาร์บอไนเซชันต่อประสิทธิภาพของถ่านกัมมันต์ในเตาเผาและพบว่าอัตราที่ต่ำกว่าจะช่วยเพิ่มผลผลิตของวัสดุคาร์บอไนซ์และผลิตวัสดุคุณภาพสูง

กระบวนการเปิดใช้งาน
คาร์บอไนซ์สามารถทำให้วัตถุดิบมีโครงสร้างไมโครคริสตัลไลน์คล้ายกับกราไฟท์ และสร้างโครงสร้างรูพรุนหลัก อย่างไรก็ตาม รูขุมขนเหล่านี้ถูกรบกวนหรือถูกปิดกั้นและปิดโดยสารอื่น ส่งผลให้พื้นที่ผิวจำเพาะมีขนาดเล็กและจำเป็นต้องกระตุ้นการทำงานเพิ่มเติม การเปิดใช้งานเป็นกระบวนการในการเพิ่มคุณค่าให้กับโครงสร้างรูพรุนของผลิตภัณฑ์คาร์บอไนซ์ ซึ่งส่วนใหญ่ดำเนินการผ่านปฏิกิริยาทางเคมีระหว่างตัวกระตุ้นและวัตถุดิบ โดยสามารถส่งเสริมการก่อตัวของโครงสร้างไมโครคริสตัลไลน์ที่มีรูพรุนได้

การเปิดใช้งานส่วนใหญ่จะผ่านสามขั้นตอนในกระบวนการเพิ่มคุณค่าให้กับรูขุมขนของวัสดุ:
(1) เปิดรูขุมขนที่ปิดเดิม (ผ่านรูขุมขน)
(2) การขยายรูขุมขนเดิม (การขยายรูขุมขน)
(3) การสร้างรูขุมขนใหม่ (การสร้างรูขุมขน)

เอฟเฟกต์ทั้งสามนี้ไม่ได้เกิดขึ้นเพียงลำพัง แต่เกิดขึ้นพร้อมกันและทำงานร่วมกัน โดยทั่วไปแล้ว รูขุมขนและการสร้างรูขุมขนจะเอื้อต่อการเพิ่มจำนวนรูขุมขน โดยเฉพาะไมโครรูขุมขน ซึ่งเป็นประโยชน์ในการเตรียมวัสดุที่มีรูพรุนที่มีความพรุนสูงและพื้นที่ผิวจำเพาะขนาดใหญ่ ในขณะที่การขยายตัวของรูพรุนมากเกินไปจะทำให้รูขุมขนผสานและเชื่อมต่อกัน ,เปลี่ยนไมโครรูขุมขนให้เป็นรูขุมขนที่ใหญ่ขึ้น ดังนั้น เพื่อให้ได้วัสดุถ่านกัมมันต์ที่มีรูพรุนที่พัฒนาแล้วและพื้นที่ผิวจำเพาะขนาดใหญ่ จึงจำเป็นต้องหลีกเลี่ยงการกระตุ้นที่มากเกินไป วิธีการกระตุ้นถ่านกัมมันต์ที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ วิธีทางเคมี วิธีทางกายภาพ และวิธีเคมีกายภาพ

วิธีการกระตุ้นทางเคมี
วิธีการกระตุ้นทางเคมีหมายถึงวิธีการเติมตัวทำปฏิกิริยาเคมีลงในวัตถุดิบ จากนั้นให้ความร้อนโดยการนำก๊าซป้องกัน เช่น N2 และ Ar เข้าไปในเตาให้ความร้อนเพื่อทำให้เป็นคาร์บอนและกระตุ้นการทำงานของพวกมันในเวลาเดียวกัน ตัวกระตุ้นที่ใช้กันทั่วไปโดยทั่วไปคือ NaOH, KOH และ H3P04 วิธีการกระตุ้นทางเคมีมีข้อดีคืออุณหภูมิในการกระตุ้นต่ำและให้ผลผลิตสูง แต่ยังมีปัญหา เช่น การกัดกร่อนขนาดใหญ่ ความยากในการกำจัดรีเอเจนต์ที่พื้นผิว และมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมที่ร้ายแรง

วิธีการเปิดใช้งานทางกายภาพ
วิธีการกระตุ้นทางกายภาพหมายถึงการทำให้วัตถุดิบเป็นคาร์บอนโดยตรงในเตาเผา จากนั้นทำปฏิกิริยากับก๊าซเช่น CO2 และ H20 ที่อุณหภูมิสูงเพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ในการเพิ่มรูขุมขนและขยายรูขุมขน แต่วิธีการกระตุ้นทางกายภาพนั้นมีการควบคุมรูพรุนได้ไม่ดี โครงสร้าง. ในหมู่พวกเขา CO2 ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการเตรียมถ่านกัมมันต์เนื่องจากสะอาด ได้มาง่าย และต้นทุนต่ำ ใช้กะลามะพร้าวถ่านเป็นวัตถุดิบและเปิดใช้งานด้วย CO2 เพื่อเตรียมถ่านกัมมันต์ที่มีรูพรุนขนาดเล็กที่พัฒนาแล้ว โดยมีพื้นที่ผิวจำเพาะและปริมาตรรูพรุนรวม 1653m2·g-1 และ 0.1045cm3·g-1 ตามลำดับ ประสิทธิภาพถึงมาตรฐานการใช้ถ่านกัมมันต์สำหรับตัวเก็บประจุแบบสองชั้น

เปิดใช้งานโลควอตสโตนด้วย CO2 เพื่อเตรียมถ่านกัมมันต์ขั้นสูง หลังจากเปิดใช้งานที่อุณหภูมิ 1100°C เป็นเวลา 30 นาที พื้นที่ผิวจำเพาะและปริมาตรรูพรุนทั้งหมดสูงถึง 3500m2·g-1 และ 1.84cm3·g-1 ตามลำดับ ใช้คาร์บอนไดออกไซด์เพื่อกระตุ้นถ่านกัมมันต์จากกะลามะพร้าวเชิงพาณิชย์ หลังจากเปิดใช้งาน micropores ของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปถูกแคบลง ปริมาตร micropore เพิ่มขึ้นจาก 0.21 cm3·g-1 เป็น 0.27 cm3·g-1 พื้นที่ผิวจำเพาะเพิ่มขึ้นจาก 627.22 m2·g-1 เป็น 822.71 m2·g-1 และความสามารถในการดูดซับของฟีนอลเพิ่มขึ้น 23.77%

นักวิชาการคนอื่นๆ ได้ศึกษาปัจจัยควบคุมหลักของกระบวนการกระตุ้นคาร์บอนไดออกไซด์ โมฮัมหมัด และคณะ [21] พบว่าอุณหภูมิเป็นปัจจัยหลักที่มีอิทธิพลเมื่อใช้คาร์บอนไดออกไซด์เพื่อกระตุ้นขี้เลื่อยยาง พื้นที่ผิวจำเพาะ ปริมาตรรูพรุน และรูพรุนขนาดเล็กของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปเพิ่มขึ้นก่อนแล้วจึงลดลงตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น เฉิงซ่ง และคณะ [22] ใช้วิธีการตอบสนองพื้นผิวเพื่อวิเคราะห์กระบวนการกระตุ้นคาร์บอนไดออกไซด์ของเปลือกถั่วแมคคาเดเมีย ผลการวิจัยพบว่าอุณหภูมิในการกระตุ้นและเวลาในการกระตุ้นมีอิทธิพลมากที่สุดต่อการพัฒนาไมโครพอร์ของถ่านกัมมันต์