Процедура обработки активированного угля обычно состоит из карбонизации с последующей активацией углеродистого материала растительного происхождения. Карбонизация представляет собой термическую обработку при температуре 400-800 °C, которая преобразует сырье в углерод путем минимизации содержания летучих веществ и увеличения содержания углерода в материале. Это увеличивает прочность материалов и создает начальную пористую структуру, которая необходима, если уголь должен быть активирован. Регулировка условий карбонизации может существенно повлиять на конечный продукт. Повышенная температура карбонизации увеличивает реакционную способность, но в то же время уменьшает объем присутствующих пор. Это уменьшение объема пор обусловлено увеличением конденсации материала при более высоких температурах карбонизации, что приводит к увеличению механической прочности. Поэтому становится важным выбрать правильную температуру процесса на основе желаемого продукта карбонизации.
Эти оксиды диффундируют из углерода, что приводит к частичной газификации, которая открывает поры, которые были ранее закрыты, и дополнительно развивает внутреннюю пористую структуру углерода. При химической активации углерод реагирует при высоких температурах с дегидратирующим агентом, который удаляет большую часть водорода и кислорода из структуры углерода. Химическая активация часто объединяет этапы карбонизации и активации, но эти два этапа могут по-прежнему происходить отдельно в зависимости от процесса. Высокие площади поверхности, превышающие 3000 м2/г, были обнаружены при использовании KOH в качестве химического активирующего агента.
Активированный уголь из разного сырья.
Помимо того, что активированный уголь используется в качестве адсорбента для различных целей, его можно производить из множества различных видов сырья, что делает его невероятно универсальным продуктом, который можно производить во многих областях в зависимости от того, какое сырье доступно. Некоторые из этих материалов включают скорлупу растений, косточки фруктов, древесные материалы, асфальт, карбиды металлов, сажу, отходы отходов из сточных вод и полимерные отходы. Различные виды угля, которые уже существуют в 5-углеродистой форме с развитой пористой структурой, могут быть дополнительно переработаны для создания активированного угля. Хотя активированный уголь можно производить практически из любого сырья, наиболее экономически эффективно и экологически безопасно производить активированный уголь из отходов. Было показано, что активированные угли, полученные из скорлупы кокосовых орехов, имеют большой объем микропор, что делает их наиболее часто используемым сырьем для применений, где требуется высокая адсорбционная способность. Опилки и другие древесные отходы также содержат сильно развитые микропористые структуры, которые хороши для адсорбции из газовой фазы. Получение активированного угля из косточек оливок, слив, абрикосов и персиков дает высокооднородные адсорбенты со значительной твердостью, устойчивостью к истиранию и большим объемом микропор. ПВХ-отходы можно активировать, если предварительно удалить HCl, и получить активированный уголь, который является хорошим адсорбентом для метиленового синего. Активированный уголь производили даже из шинных отходов. Чтобы различать широкий спектр возможных прекурсоров, необходимо оценить полученные физические свойства после активации. При выборе прекурсора важны следующие свойства: удельная поверхность пор, объем пор и распределение объема пор, состав и размер гранул, а также химическая структура/характер поверхности углерода.
Выбор правильного прекурсора для правильного применения очень важен, поскольку изменение материалов прекурсора позволяет контролировать структуру пор углерода. Различные прекурсоры содержат различное количество макропор (> 50 нм), которые определяют их реакционную способность. Эти макропоры неэффективны для адсорбции, но их присутствие обеспечивает больше каналов для создания микропор во время активации. Кроме того, макропоры обеспечивают больше путей для молекул адсорбата, чтобы достичь микропор во время адсорбции.
Время публикации: 01.04.2022