Процедура обробки активованого вугілля зазвичай складається з карбонізації з подальшою активацією вуглецевмісного матеріалу рослинного походження. Карбонізація - це термічна обробка при 400-800°C, яка перетворює сировину на вуглець шляхом мінімізації вмісту летких речовин і збільшення вмісту вуглецю в матеріалі. Це підвищує міцність матеріалів і створює початкову пористу структуру, необхідну для активації вугілля. Регулювання умов карбонізації може істотно вплинути на кінцевий продукт. Підвищена температура карбонізації збільшує реакційну здатність, але в той же час зменшує об'єм присутніх пор. Цей зменшений об’єм пор пов’язаний зі збільшенням конденсації матеріалу при більш високих температурах карбонізації, що призводить до збільшення механічної міцності. Тому стає важливим вибрати правильну температуру процесу на основі бажаного продукту карбонізації.
Ці оксиди дифундують із вуглецю, що призводить до часткової газифікації, яка відкриває пори, які раніше були закриті, і далі розвиває внутрішню пористу структуру вуглецю. Під час хімічної активації вуглець реагує при високих температурах із дегідратуючим агентом, який усуває більшу частину водню та кисню з вуглецевої структури. Хімічна активація часто поєднує етап карбонізації та активації, але ці два етапи можуть відбуватися окремо залежно від процесу. Високі площі поверхні, що перевищують 3000 м2/г, були виявлені при використанні KOH як хімічного активатора.
Активоване вугілля з різної сировини.
Крім того, що активоване вугілля є адсорбентом, який використовується для багатьох різних цілей, його можна виробляти з великої кількості різноманітної сировини, що робить його неймовірно універсальним продуктом, який можна виробляти в багатьох різних областях залежно від доступної сировини. Деякі з цих матеріалів включають шкаралупу рослин, кісточки фруктів, деревні матеріали, асфальт, карбіди металів, сажу, залишки відходів стічних вод і полімерні відходи. Різні типи вугілля, які вже існують у 5-вуглецевій формі з розвиненою пористою структурою, можуть бути додатково оброблені для створення активованого вугілля. Хоча активоване вугілля можна виробляти практично з будь-якої сировини, найбільш економічно ефективним і екологічно безпечним є виробництво активованого вугілля з відходів. Показано, що активоване вугілля, отримане зі шкаралупи кокосового горіха, має великий об’єм мікропор, що робить його найбільш часто використовуваною сировиною для застосувань, де потрібна висока адсорбційна здатність. Тирса та інші деревні відходи також містять сильно розвинені мікропористі структури, які добре адсорбуються з газової фази. Виробництво активованого вугілля з кісточок оливок, слив, абрикосів і персиків дає високогомогенні адсорбенти зі значною твердістю, стійкістю до стирання і великим об'ємом мікропор. ПВХ-брухт можна активувати, якщо попередньо видалити HCl, у результаті чого утворюється активоване вугілля, яке є хорошим адсорбентом для метиленового синього. Активоване вугілля виробляли навіть із брухту шин. Щоб розрізнити широкий спектр можливих прекурсорів, стає необхідним оцінити отримані фізичні властивості після активації. При виборі прекурсора важливі такі властивості: питома поверхня пор, об'єм пор і розподіл пор за об'ємом, склад і розмір гранул, а також хімічна структура/характер вуглецевої поверхні.
Вибір правильного прекурсора для правильного застосування дуже важливий, оскільки варіація матеріалів-прекурсорів дозволяє контролювати структуру пор вуглецю. Різні прекурсори містять різну кількість макропор (> 50 нм), які 6 визначають їхню реакційну здатність. Ці макропори неефективні для адсорбції, але їх присутність дозволяє створити більше каналів для створення мікропор під час активації. Крім того, макропори забезпечують більше шляхів для молекул адсорбату для досягнення мікропор під час адсорбції.
Час публікації: 01 квітня 2022 р