Ürün bilgisi ve danışmanlık için web sitemize hoş geldiniz.
Web sitemiz:https://www.vet-china.com/
Fiziksel ve kimyasal aktivasyon yöntemi
Fiziksel ve kimyasal aktivasyon yöntemi, yukarıdaki iki aktivasyon yöntemini birleştirerek gözenekli malzemelerin hazırlanması yöntemini ifade eder. Genellikle önce kimyasal aktivasyon yapılır, ardından fiziksel aktivasyon gerçekleştirilir. Öncelikle selülozu 85°C sıcaklıkta %68~%85 H3PO4 çözeltisinde 2 saat süreyle ıslatın, ardından kül fırınında 4 saat boyunca karbonlaştırın ve ardından CO2 ile aktive edin. Elde edilen aktif karbonun spesifik yüzey alanı 3700m2·g-1 kadar yüksekti. Hammadde olarak sisal elyafı kullanmayı deneyin ve H3PO4 aktivasyonuyla elde edilen aktif karbon fiberi (ACF) bir kez aktive edin, N2 koruması altında 830 ° C'ye ısıtın ve ardından ikincil aktivasyon için aktivatör olarak su buharını kullanın. 60 dakikalık aktivasyondan sonra elde edilen ACF'nin spesifik yüzey alanı önemli ölçüde iyileştirildi.
Aktifleştirilmiş gözenek yapısı performansının karakterizasyonukarbon
Yaygın olarak kullanılan aktif karbon performans karakterizasyon yöntemleri ve uygulama talimatları Tablo 2'de gösterilmektedir. Malzemenin gözenek yapısı özellikleri iki açıdan test edilebilir: veri analizi ve görüntü analizi.
Aktif karbonun gözenek yapısı optimizasyon teknolojisinin araştırma ilerlemesi
Aktif karbon zengin gözeneklere ve geniş spesifik yüzey alanına sahip olmasına rağmen birçok alanda mükemmel performansa sahiptir. Bununla birlikte, geniş hammadde seçiciliği ve karmaşık hazırlama koşulları nedeniyle, bitmiş ürünler genellikle kaotik gözenek yapısı, farklı spesifik yüzey alanı, düzensiz gözenek boyutu dağılımı ve sınırlı yüzey kimyasal özellikleri gibi dezavantajlara sahiptir. Dolayısıyla uygulama sürecinde büyük dozaj ve dar uyarlanabilirlik gibi pazar gereksinimlerini karşılayamayan dezavantajlar bulunmaktadır. Bu nedenle yapıyı optimize etmek, düzenlemek ve kapsamlı kullanım performansını geliştirmek büyük pratik öneme sahiptir. Gözenek yapısını optimize etmek ve düzenlemek için yaygın olarak kullanılan yöntemler arasında kimyasal düzenleme, polimer harmanlama ve katalitik aktivasyon düzenlemesi yer alır.
Kimyasal düzenleme teknolojisi
Kimyasal düzenleme teknolojisi, kimyasal reaktiflerle aktivasyondan sonra elde edilen gözenekli malzemelerin ikincil aktivasyonu (modifikasyonu), orijinal gözeneklerin aşındırılması, mikro gözeneklerin genişletilmesi veya malzemenin spesifik yüzey alanını ve gözenek yapısını arttırmak için yeni mikro gözenekler oluşturulması sürecini ifade eder. Genel olarak konuşursak, bir aktivasyonun son ürünü, gözenek yapısını düzenlemek ve spesifik yüzey alanını arttırmak için genellikle 0,5 ila 4 kat kimyasal çözeltiye batırılır. İkincil aktivasyon için reaktif olarak her türlü asit ve alkali çözeltileri kullanılabilir.
Asit yüzey oksidasyon modifikasyon teknolojisi
Asit yüzey oksidasyon modifikasyonu yaygın olarak kullanılan bir düzenleme yöntemidir. Uygun bir sıcaklıkta, asit oksidanlar aktif karbon içindeki gözenekleri zenginleştirebilir, gözenek boyutunu iyileştirebilir ve tıkalı gözenekleri tarayabilir. Şu anda yerli ve yabancı araştırmalar esas olarak inorganik asitlerin modifikasyonuna odaklanmaktadır. HN03 yaygın olarak kullanılan bir oksidandır ve birçok bilim adamı aktif karbonu değiştirmek için HN03'ü kullanır. Tong Li ve ark. [28], HN03'ün aktif karbon yüzeyindeki oksijen içeren ve nitrojen içeren fonksiyonel grupların içeriğini artırabildiğini ve cıvanın adsorpsiyon etkisini iyileştirebildiğini buldu.
Aktif karbonun HN03 ile modifiye edilmesi, modifikasyon sonrasında aktif karbonun spesifik yüzey alanı 652m2·g-1'den 241m2·g-1'e düştü, ortalama gözenek boyutu 1,27 nm'den 1,641 nm'ye yükseldi ve benzofenonun adsorpsiyon kapasitesi simüle edilmiş benzinde ise %33,7 oranında artış yaşandı. Ahşap aktif karbonun sırasıyla %10 ve %70 hacim konsantrasyonunda HN03 ile değiştirilmesi. Sonuçlar, %10 HN03 ile modifiye edilmiş aktif karbonun spesifik yüzey alanının 925,45m2·g-1'den 960,52m2·g-1'e yükseldiğini; %70 HN03 ile modifikasyondan sonra spesifik yüzey alanı 935,89m2·g-1'e düştü. İki HN03 konsantrasyonuyla modifiye edilmiş aktif karbon ile Cu2+'nın giderilme oranları sırasıyla %70 ve %90'ın üzerindeydi.
Adsorpsiyon alanında kullanılan aktif karbon için adsorpsiyon etkisi sadece gözenek yapısına değil aynı zamanda adsorbanın yüzey kimyasal özelliklerine de bağlıdır. Gözenek yapısı aktif karbonun spesifik yüzey alanını ve adsorpsiyon kapasitesini belirlerken, yüzey kimyasal özellikleri aktif karbon ile adsorbat arasındaki etkileşimi etkiler. Son olarak, aktif karbonun asit modifikasyonunun yalnızca aktif karbon içindeki gözenek yapısını ayarlamak ve tıkalı gözenekleri temizlemekle kalmayıp, aynı zamanda malzemenin yüzeyindeki asidik grupların içeriğini arttırdığı ve yüzeyin polaritesini ve hidrofilikliğini arttırdığı da bulunmuştur. . EDTA'nın HCI ile modifiye edilmiş aktif karbon tarafından adsorpsiyon kapasitesi, modifikasyon öncesine kıyasla %49,5 arttı; bu, HNO3 modifikasyonundan daha iyiydi.
Sırasıyla HNO3 ve H2O2 ile modifiye edilmiş ticari aktif karbon! Modifikasyondan sonraki spesifik yüzey alanları, modifikasyondan öncekinin sırasıyla %91,3'ü ve %80,8'iydi. Yüzeye karboksil, karbonil ve fenol gibi yeni oksijen içeren fonksiyonel gruplar eklendi. Nitrobenzenin HNO3 modifikasyonu ile adsorpsiyon kapasitesi, modifikasyondan öncekinin 3,3 katı ile en iyisiydi. Asit modifikasyonundan sonra aktif karbondaki oksijen içeren fonksiyonel grupların içeriğindeki artışın, yüzey sayısında bir artışa yol açtığı bulunmuştur. Hedef adsorbatın adsorpsiyon kapasitesinin arttırılması üzerinde doğrudan etkisi olan aktif noktalar.
İnorganik asitlerle karşılaştırıldığında aktif karbonun organik asit modifikasyonu hakkında çok az rapor vardır. Organik asit modifikasyonunun aktif karbonun gözenek yapısı özellikleri ve metanolün adsorpsiyonu üzerindeki etkilerini karşılaştırın. Modifikasyondan sonra aktif karbonun spesifik yüzey alanı ve toplam gözenek hacmi azaldı. Asitlik ne kadar güçlü olursa, azalma o kadar büyük olur. Oksalik asit, tartarik asit ve sitrik asit ile modifikasyon sonrasında aktif karbonun spesifik yüzey alanı sırasıyla 898,59m2·g-1'den 788,03m2·g-1, 685,16m2·g-1 ve 622,98m2·g-1'e düştü. Ancak aktif karbonun mikro gözenekliliği modifikasyondan sonra arttı. Sitrik asit ile modifiye edilmiş aktif karbonun mikro gözenekliliği %75,9'dan %81,5'e çıkmıştır.
Oksalik asit ve tartarik asit modifikasyonu metanolün adsorbsiyonu açısından faydalıdır, sitrik asit ise inhibitör etkiye sahiptir. Ancak J.Paul Chen ve ark. [35] sitrik asitle modifiye edilmiş aktif karbonun bakır iyonlarının adsorpsiyonunu artırabildiğini buldu. Lin Tang ve diğerleri. [36] ticari aktif karbonu formik asit, oksalik asit ve aminosülfonik asitle modifiye etti. Modifikasyondan sonra spesifik yüzey alanı ve gözenek hacmi azaldı. Bitmiş ürünün yüzeyinde 0-HC-0, C-0 ve S=0 gibi oksijen içeren fonksiyonel gruplar oluştu ve düzgün olmayan kazınmış kanallar ve beyaz kristaller ortaya çıktı. Asetonun ve izopropanolün denge adsorpsiyon kapasitesi de önemli ölçüde arttı.
Alkali çözelti modifikasyon teknolojisi
Bazı bilim adamları aktif karbon üzerinde ikincil aktivasyon gerçekleştirmek için alkalin solüsyonu da kullandılar. Gözenek yapısını kontrol etmek için ev yapımı kömür bazlı aktif karbonu farklı konsantrasyonlardaki Na0H çözeltisiyle emprenye edin. Sonuçlar, daha düşük bir alkali konsantrasyonunun gözenek artışına ve genişlemesine yardımcı olduğunu gösterdi. En iyi etki kütle konsantrasyonu %20 olduğunda elde edildi. Aktif karbon en yüksek spesifik yüzey alanına (681m2·g-1) ve gözenek hacmine (0,5916cm3·g-1) sahipti. Na0H'nin kütle konsantrasyonu %20'yi aştığında aktif karbonun gözenek yapısı bozulur ve gözenek yapısı parametreleri azalmaya başlar. Bunun nedeni, yüksek Na0H çözeltisi konsantrasyonunun karbon iskeletini aşındırması ve çok sayıda gözeneklerin çökmesidir.
Polimer harmanlama yoluyla yüksek performanslı aktif karbonun hazırlanması. Öncüler furfural reçine ve furfuril alkoldü ve gözenek oluşturucu madde etilen glikoldu. Gözenek yapısı, üç polimerin içeriği ayarlanarak kontrol edildi ve gözenek boyutu 0,008 ila 5 μm arasında olan gözenekli bir malzeme elde edildi. Bazı bilim adamları, poliüretan-imid filmin (PUI) karbon film elde etmek için karbonize edilebileceğini ve gözenek yapısının, poliüretan (PU) prepolimerinin moleküler yapısını değiştirerek kontrol edilebileceğini kanıtladılar [41]. PUI 200°C'ye ısıtıldığında PU ve poliimid (PI) üretilecektir. Isıl işlem sıcaklığı 400°C'ye yükseldiğinde PU pirolizi gaz üretir ve bunun sonucunda PI filmi üzerinde gözenek yapısı oluşur. Karbonizasyondan sonra bir karbon filmi elde edilir. Ayrıca polimer harmanlama yöntemi malzemenin bazı fiziksel ve mekanik özelliklerini de belirli ölçüde geliştirebilmektedir.
Katalitik aktivasyon düzenleme teknolojisi
Katalitik aktivasyon düzenleme teknolojisi aslında kimyasal aktivasyon yöntemi ile yüksek sıcaklıkta gaz aktivasyon yönteminin bir kombinasyonudur. Genellikle ham maddelere katalizör olarak kimyasal maddeler eklenir ve katalizörler gözenekli karbon malzemeleri elde etmek için karbonizasyon veya aktivasyon işlemine yardımcı olmak için kullanılır. Genel olarak konuşursak, metallerin genellikle katalitik etkileri vardır, ancak katalitik etkileri farklılık gösterir.
Aslında gözenekli malzemelerin kimyasal aktivasyon düzenlemesi ile katalitik aktivasyon düzenlemesi arasında genellikle belirgin bir sınır yoktur. Bunun nedeni, her iki yöntemin de karbonizasyon ve aktivasyon işlemi sırasında reaktifler eklemesidir. Bu reaktiflerin spesifik rolü, yöntemin katalitik aktivasyon kategorisine ait olup olmadığını belirler.
Gözenekli karbon malzemenin yapısı, katalizörün fiziksel ve kimyasal özellikleri, katalitik reaksiyon koşulları ve katalizör yükleme yönteminin tümü, düzenleme etkisi üzerinde farklı derecelerde etkiye sahip olabilir. Bitümlü kömürü hammadde olarak, Mn(N03)2 ve Cu(N03)2'yi katalizör olarak kullanarak metal oksit içeren gözenekli malzemeler hazırlayabilirsiniz. Uygun miktarda metal oksit gözenekliliği ve gözenek hacmini geliştirebilir ancak farklı metallerin katalitik etkileri biraz farklıdır. Cu(N03)2, 1.5~2.0nm aralığında gözeneklerin gelişimini destekleyebilir. Ayrıca hammadde külünün içerdiği metal oksitler ve inorganik tuzlar da aktivasyon sürecinde katalitik rol oynayacaktır. Xie Qiang ve diğerleri. [42] inorganik maddedeki kalsiyum ve demir gibi elementlerin katalitik aktivasyon reaksiyonunun gözeneklerin gelişimini destekleyebileceğine inanmaktadır. Bu iki elementin içeriği çok yüksek olduğunda üründeki orta ve büyük gözeneklerin oranı önemli ölçüde artar.
Çözüm
Aktif karbon, en yaygın kullanılan yeşil gözenekli karbon malzemesi olarak endüstride ve yaşamda önemli bir rol oynamış olmasına rağmen, hammadde genişletme, maliyet azaltma, kalite iyileştirme, enerji iyileştirme, kullanım ömrünü uzatma ve mukavemet iyileştirme konularında hala büyük bir gelişme potansiyeline sahiptir. . Kaliteli ve ucuz aktif karbon hammaddelerinin bulunması, temiz ve verimli aktif karbon üretim teknolojisinin geliştirilmesi, aktif karbonun gözenek yapısının farklı uygulama alanlarına göre optimize edilmesi ve düzenlenmesi, aktif karbon ürünlerinin kalitesinin artırılması ve teşvik edilmesi açısından önemli bir yön olacaktır. aktif karbon endüstrisinin yüksek kalitede gelişimi.
Gönderim zamanı: Ağu-27-2024