Процедура обработки активированного угля обычно состоит из карбонизации с последующей активацией углеродистого материала растительного происхождения. Карбонизация — это термическая обработка при температуре 400–800°C, которая превращает сырье в углерод за счет минимизации содержания летучих веществ и увеличения содержания углерода в материале. Это увеличивает прочность материалов и создает начальную пористую структуру, необходимую для активации угля. Изменение условий карбонизации может существенно повлиять на конечный продукт. Повышенная температура карбонизации увеличивает реакционную способность, но в то же время уменьшает объем присутствующих пор. Такое уменьшение объема пор происходит из-за увеличения конденсации материала при более высоких температурах карбонизации, что приводит к увеличению механической прочности. Поэтому становится важным выбрать правильную температуру процесса в зависимости от желаемого продукта карбонизации.
Эти оксиды диффундируют из углерода, что приводит к частичной газификации, которая открывает ранее закрытые поры и дополнительно развивает внутреннюю пористую структуру углерода. При химической активации углерод вступает в реакцию при высоких температурах с дегидратирующим агентом, который удаляет большую часть водорода и кислорода из углеродной структуры. Химическая активация часто сочетает в себе этапы карбонизации и активации, но эти два этапа могут происходить отдельно в зависимости от процесса. Высокая площадь поверхности, превышающая 3000 м2/г, была обнаружена при использовании КОН в качестве химического активирующего агента.
Активированный уголь из различного сырья.
Помимо того, что активированный уголь является адсорбентом, используемым для самых разных целей, его можно производить из множества различных сырьевых материалов, что делает его невероятно универсальным продуктом, который можно производить во многих различных областях в зависимости от того, какое сырье доступно. Некоторые из этих материалов включают скорлупу растений, косточки фруктов, древесные материалы, асфальт, карбиды металлов, сажу, отходы сточных вод и отходы полимеров. Различные виды угля, которые уже существуют в 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 активированный уголь, полученный из скорлупы кокосовых орехов, имеет большой объем микропор, что делает его наиболее часто используемым сырьем для применений, где необходима высокая адсорбционная способность. Опилки и другие древесные отходы также содержат сильно развитые микропористые структуры, которые хорошо адсорбируются из газовой фазы. Производство активированного угля из косточек оливы, сливы, абрикоса и персика позволяет получить высокооднородные адсорбенты со значительной твердостью, устойчивостью к истиранию и большим объемом микропор. Отходы ПВХ можно активировать, если предварительно удалить HCl, в результате чего образуется активированный уголь, который является хорошим адсорбентом метиленового синего. Активированный уголь производят даже из отходов шин. Чтобы различить широкий спектр возможных предшественников, становится необходимым оценить полученные физические свойства после активации. При выборе прекурсора имеют значение следующие свойства: удельная поверхность пор, объем пор и объемное распределение пор, состав и размер гранул, а также химическая структура/характер углеродной поверхности.
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 6 определяют их реакционную способность. Эти макропоры неэффективны для адсорбции, но их присутствие позволяет создавать больше каналов для создания микропор во время активации. Кроме того, макропоры предоставляют молекулам адсорбата больше путей для достижения микропор во время адсорбции.
Время публикации: 01 апреля 2022 г.