Η διαδικασία για την επεξεργασία του ενεργού άνθρακα τυπικά αποτελείται από μια ενανθράκωση που ακολουθείται από μια ενεργοποίηση ανθρακούχου υλικού φυτικής προέλευσης. Η ενανθράκωση είναι μια θερμική επεξεργασία στους 400-800°C που μετατρέπει τις πρώτες ύλες σε άνθρακα ελαχιστοποιώντας την περιεκτικότητα σε πτητικές ύλες και αυξάνοντας την περιεκτικότητα του υλικού σε άνθρακα. Αυτό αυξάνει την αντοχή των υλικών και δημιουργεί μια αρχική πορώδη δομή η οποία είναι απαραίτητη εάν πρόκειται να ενεργοποιηθεί ο άνθρακας. Η προσαρμογή των συνθηκών ενανθράκωσης μπορεί να επηρεάσει σημαντικά το τελικό προϊόν. Μια αυξημένη θερμοκρασία ενανθράκωσης αυξάνει την αντιδραστικότητα, αλλά ταυτόχρονα μειώνει τον όγκο των πόρων που υπάρχουν. Αυτός ο μειωμένος όγκος πόρων οφείλεται σε αύξηση της συμπύκνωσης του υλικού σε υψηλότερες θερμοκρασίες ενανθράκωσης, γεγονός που οδηγεί σε αύξηση της μηχανικής αντοχής. Επομένως, είναι σημαντικό να επιλέξετε τη σωστή θερμοκρασία διεργασίας με βάση το επιθυμητό προϊόν ενανθράκωσης.
Αυτά τα οξείδια διαχέονται έξω από τον άνθρακα με αποτέλεσμα μια μερική αεριοποίηση που ανοίγει πόρους που ήταν προηγουμένως κλειστοί και αναπτύσσει περαιτέρω την εσωτερική πορώδη δομή των ανθράκων. Στη χημική ενεργοποίηση, ο άνθρακας αντιδρά σε υψηλές θερμοκρασίες με έναν παράγοντα αφυδάτωσης που εξαλείφει την πλειονότητα του υδρογόνου και του οξυγόνου από τη δομή του άνθρακα. Η χημική ενεργοποίηση συχνά συνδυάζει το στάδιο της ενανθράκωσης και της ενεργοποίησης, αλλά αυτά τα δύο στάδια μπορεί να εξακολουθούν να συμβαίνουν χωριστά ανάλογα με τη διαδικασία. Έχουν βρεθεί μεγάλες επιφάνειες άνω των 3.000 m2/g όταν χρησιμοποιείται ΚΟΗ ως χημικός παράγοντας ενεργοποίησης.
Ενεργός άνθρακας από διαφορετικές πρώτες ύλες.
Εκτός από το ότι είναι προσροφητικό που χρησιμοποιείται για πολλούς διαφορετικούς σκοπούς, ο ενεργός άνθρακας μπορεί να παραχθεί από πληθώρα διαφορετικών πρώτων υλών, καθιστώντας τον ένα απίστευτα ευέλικτο προϊόν που μπορεί να παραχθεί σε πολλές διαφορετικές περιοχές ανάλογα με τη διαθέσιμη πρώτη ύλη. Μερικά από αυτά τα υλικά περιλαμβάνουν κοχύλια φυτών, κουκούτσια φρούτων, ξυλώδη υλικά, άσφαλτο, καρβίδια μετάλλων, αιθάλη, απορρίμματα απορριμμάτων από λύματα και υπολείμματα πολυμερών. Διαφορετικοί τύποι άνθρακα, που υπάρχουν ήδη σε μορφή 5 ανθρακούχων με ανεπτυγμένη δομή πόρων, μπορούν να υποστούν περαιτέρω επεξεργασία για τη δημιουργία ενεργού άνθρακα. Αν και ο ενεργός άνθρακας μπορεί να παραχθεί από σχεδόν οποιαδήποτε πρώτη ύλη, είναι πιο αποδοτικό και φιλικό προς το περιβάλλον η παραγωγή ενεργού άνθρακα από απόβλητα υλικά. Οι ενεργοί άνθρακες που παράγονται από κελύφη καρύδας έχει αποδειχθεί ότι έχουν μεγάλους όγκους μικροπόρους, καθιστώντας τους την πιο συχνά χρησιμοποιούμενη πρώτη ύλη για εφαρμογές όπου απαιτείται υψηλή ικανότητα προσρόφησης. Το πριονίδι και άλλα ξύλινα απορρίμματα περιέχουν επίσης ισχυρά ανεπτυγμένες μικροπορώδεις δομές που είναι καλές για προσρόφηση από την αέρια φάση. Η παραγωγή ενεργού άνθρακα από κουκούτσια ελιάς, δαμάσκηνου, βερίκοκου και ροδάκινου αποδίδει εξαιρετικά ομοιογενή προσροφητικά με σημαντική σκληρότητα, αντοχή στην τριβή και μεγάλο όγκο μικροπόρων. Τα θραύσματα PVC μπορούν να ενεργοποιηθούν εάν το HCl αφαιρεθεί εκ των προτέρων και οδηγεί σε έναν ενεργό άνθρακα που είναι καλός προσροφητικός για το μπλε του μεθυλενίου. Ενεργοί άνθρακες έχουν παραχθεί ακόμη και από σκραπ ελαστικών. Προκειμένου να γίνει διάκριση μεταξύ του ευρέος φάσματος των πιθανών πρόδρομων ουσιών, καθίσταται απαραίτητο να αξιολογηθούν οι φυσικές ιδιότητες που προκύπτουν μετά την ενεργοποίηση. Κατά την επιλογή ενός προδρόμου, οι ακόλουθες ιδιότητες είναι σημαντικές: ειδική επιφάνεια των πόρων, όγκος πόρων και κατανομή όγκου πόρων, σύνθεση και μέγεθος κόκκων και χημική δομή/χαρακτήρας της επιφάνειας άνθρακα.
Η επιλογή του σωστού προδρόμου για τη σωστή εφαρμογή είναι πολύ σημαντική επειδή η ποικιλία των πρόδρομων υλικών επιτρέπει τον έλεγχο της δομής των πόρων του άνθρακα. Διαφορετικοί πρόδρομοι περιέχουν ποικίλες ποσότητες μακροπόρων (> 50 nm,) οι οποίοι 6 καθορίζουν την αντιδραστικότητα τους. Αυτοί οι μακροπόροι δεν είναι αποτελεσματικοί για προσρόφηση, αλλά η παρουσία τους επιτρέπει περισσότερα κανάλια για τη δημιουργία μικροπόρων κατά την ενεργοποίηση. Επιπλέον, οι μακροπόροι παρέχουν περισσότερα μονοπάτια για τα μόρια προσροφήματος να φτάσουν στους μικροπόρους κατά τη διάρκεια της προσρόφησης.
Ώρα δημοσίευσης: Απρ-01-2022