Geaktiveerde koolstof (AC) verwys na die hoogs koolstofhoudende materiale met 'n hoë porositeit en sorpsievermoë wat uit die hout, klapperdoppe, steenkool en keëls, ens. van water- en lugliggame. Aangesien AC uit die landbou- en afvalprodukte gesintetiseer is, het dit bewys dat dit 'n uitstekende alternatief is vir die tradisioneel gebruikte nie-hernubare en duur bronne. Vir die voorbereiding van AC word twee basiese prosesse, karbonisasie en aktivering, gebruik. In die eerste proses word voorlopers aan hoë temperature, tussen 400 en 850°C, onderwerp om al die vlugtige komponente uit te dryf. Hoë verhoogde temperatuur verwyder al die nie-koolstofkomponente van die voorloper soos waterstof, suurstof en stikstof in die vorm van gasse en teer. Hierdie proses produseer houtskool met 'n hoë koolstofinhoud, maar 'n lae oppervlakte en porositeit. Die tweede stap behels egter die aktivering van voorheen gesintetiseerde char. Vergroting van poriegrootte tydens die aktiveringsproses kan in drie gekategoriseer word: oopmaak van voorheen ontoeganklike porieë, nuwe porieë ontwikkeling deur selektiewe aktivering, en verbreding van bestaande porieë.
Gewoonlik word twee benaderings, fisies en chemies, vir aktivering gebruik om gewenste oppervlakarea en porositeit te verkry. Fisiese aktivering behels die aktivering van verkoolde houtskool deur gebruik te maak van oksiderende gasse soos lug, koolstofdioksied en stoom by hoë temperature (tussen 650 en 900°C). Koolstofdioksied word gewoonlik verkies as gevolg van sy suiwer aard, maklike hantering en beheerbare aktiveringsproses rondom 800°C. Hoë porie-uniformiteit kan verkry word met koolstofdioksiedaktivering in vergelyking met stoom. Vir fisiese aktivering word stoom egter baie verkies in vergelyking met koolstofdioksied, aangesien AC met 'n relatief hoë oppervlak geproduseer kan word. As gevolg van die kleiner molekulegrootte van water, vind die diffusie daarvan binne die struktuur van hout doeltreffend plaas. Daar is gevind dat aktivering deur stoom ongeveer twee tot drie keer hoër is as koolstofdioksied met dieselfde mate van omskakeling.
Chemiese benadering behels egter die vermenging van voorloper met aktiveringsmiddels (NaOH, KOH en FeCl3, ens.). Hierdie aktiveringsmiddels dien as oksidante sowel as dehidreermiddels. In hierdie benadering word karbonisasie en aktivering gelyktydig uitgevoer by 'n betreklik laer temperatuur 300-500°C in vergelyking met die fisiese benadering. As gevolg hiervan bewerkstellig dit die pirolitiese ontbinding en lei dan tot uitbreiding van verbeterde poreuse struktuur en hoë koolstofopbrengs. Groot voordele van chemiese benadering bo fisiese benadering is die lae temperatuurvereiste, hoë mikroporositeitstrukture, groot oppervlakarea en verminderde reaksievoltooiingstyd.
Die superioriteit van chemiese aktiveringsmetode kan verduidelik word aan die hand van 'n model wat deur Kim en sy medewerkers voorgestel is [1] waarvolgens verskeie sferiese mikrodomeine verantwoordelik vir die vorming van mikroporieë in die AC gevind word. Aan die ander kant word mesopore in die intermikrodomeinstreke ontwikkel. Eksperimenteel het hulle geaktiveerde koolstof uit fenol-gebaseerde hars gevorm deur chemiese (met KOH) en fisiese (met behulp van stoom) aktivering (Figuur 1). Resultate het getoon dat AC gesintetiseer deur KOH-aktivering 'n hoë oppervlakte van 2878 m2/g besit in vergelyking met 2213 m2/g deur stoomaktivering. Daarbenewens is gevind dat ander faktore soos poriegrootte, oppervlakarea, mikroporievolume en gemiddelde poriewydte almal beter is in KOH-geaktiveerde toestande in vergelyking met stoom geaktiveer.
Verskille tussen AC Bereid vanaf stoomaktivering(C6S9) en KOH-aktivering(C6K9), onderskeidelik, verduidelik in terme van mikrostruktuurmodel.
Afhangende van die deeltjiegrootte en metode van voorbereiding, kan dit in drie tipes gekategoriseer word: aangedrewe AC, korrel AC en kraal AC. Aangedrewe AC word gevorm uit fyn korrels met 'n grootte van 1 mm met 'n gemiddelde deursnee reeks van 0,15-0,25 mm. Granulêre AC het 'n relatief groter grootte en minder eksterne oppervlakte. Korrelvormige AC word gebruik vir verskeie vloeibare fase en gasfase toepassings, afhangende van hul afmetingsverhoudings. Derde klas: kraal AC word oor die algemeen gesintetiseer uit die petroleumpik met deursnee wat wissel van 0,35 tot 0,8 mm. Dit is bekend vir sy hoë meganiese sterkte en lae stofinhoud. Dit word wyd gebruik in vloeibedtoepassings soos waterfiltrasie as gevolg van sy sferiese struktuur.
Pos tyd: Jun-18-2022