Η διαδικασία επεξεργασίας ενεργού άνθρακα συνήθως συνίσταται σε ενανθράκωση ακολουθούμενη από ενεργοποίηση ανθρακούχου υλικού φυτικής προέλευσης. Η ενανθράκωση είναι μια θερμική επεξεργασία στους 400-800°C, η οποία μετατρέπει τις πρώτες ύλες σε άνθρακα ελαχιστοποιώντας την περιεκτικότητα σε πτητική ύλη και αυξάνοντας την περιεκτικότητα σε άνθρακα του υλικού. Αυτό αυξάνει την αντοχή του υλικού και δημιουργεί μια αρχική πορώδη δομή, η οποία είναι απαραίτητη για την ενεργοποίηση του άνθρακα. Η προσαρμογή των συνθηκών ενανθράκωσης μπορεί να επηρεάσει σημαντικά το τελικό προϊόν. Η αυξημένη θερμοκρασία ενανθράκωσης αυξάνει την αντιδραστικότητα, αλλά ταυτόχρονα μειώνει τον όγκο των πόρων που υπάρχουν. Αυτός ο μειωμένος όγκος πόρων οφείλεται στην αύξηση της συμπύκνωσης του υλικού σε υψηλότερες θερμοκρασίες ενανθράκωσης, η οποία 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 εκτός του άνθρακα, με αποτέλεσμα μια μερική αεριοποίηση η οποία ανοίγει πόρους που ήταν προηγουμένως κλειστοί και αναπτύσσει περαιτέρω την εσωτερική πορώδη δομή του άνθρακα. Στη χημική ενεργοποίηση, ο άνθρακας αντιδρά σε υψηλές θερμοκρασίες με έναν αφυδατικό παράγοντα 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 συμβούν ξεχωριστά ανάλογα με τη διαδικασία. Έχουν βρεθεί μεγάλες επιφάνειες άνω των 3.000 m2/g κατά τη χρήση KOH ως χημικού ενεργοποιητικού παράγοντα.
Ενεργός Άνθρακας από Διαφορετικές Πρώτες Ύλες.
Εκτός του ότι είναι ένα προσροφητικό που χρησιμοποιείται για πολλούς διαφορετικούς σκοπούς, ο ενεργός άνθρακας μπορεί να παραχθεί από μια πληθώρα διαφορετικών πρώτων υλών, καθιστώντας τον ένα απίστευτα ευέλικτο προϊόν που μπορεί να παραχθεί σε πολλές διαφορετικές περιοχές ανάλογα με την πρώτη ύλη που είναι διαθέσιμη. Μερικά από αυτά τα υλικά περιλαμβάνουν κελύφη φυτών, κουκούτσια φρούτων, ξυλώδη υλικά, άσφαλτο, μεταλλικά καρβίδια, αιθάλη, αποθέσεις απορριμμάτων από λύματα και απορρίμματα πολυμερών. Διαφορετικοί τύποι άνθρακα, οι οποίοι υπάρχουν ήδη σε ανθρακούχα μορφή με ανεπτυγμένη δομή πόρων, μπορούν να υποβληθούν σε περαιτέρω επεξεργασία για τη δημιουργία ενεργού άνθρακα. Αν και ο ενεργός άνθρακας μπορεί να παραχθεί από σχεδόν οποιαδήποτε πρώτη ύλη, είναι πιο οικονομικά αποδοτικό και περιβαλλοντικά συνειδητό να παράγεται ενεργός άνθρακας από απορρίμματα. Οι ενεργοί άνθρακες που παράγονται από κελύφη καρύδας έχουν αποδειχθεί ότι έχουν μεγάλους όγκους μικροπόρων, καθιστώντας τους την πιο συχνά χρησιμοποιούμενη πρώτη ύλη για εφαρμογές όπου απαιτείται υψηλή ικανότητα προσρόφησης. Το πριονίδι και άλλα ξυλώδη 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 ροδακινιάς αποδίδει εξαιρετικά ομοιογενή προσροφητικά με σημαντική σκληρότητα, αντοχή στην τριβή και υψηλό όγκο μικροπόρων. Τα απορρίμματα PVC μπορούν να ενεργοποιηθούν εάν αφαιρεθεί εκ των προτέρων το HCl και έχουν ως αποτέλεσμα έναν ενεργό άνθρακα που είναι ένα καλό προσροφητικό για το μπλε του μεθυλενίου. Ενεργοί άνθρακες έχουν παραχθεί ακόμη και από απορρίμματα ελαστικών. Προκειμένου να γίνει διάκριση μεταξύ του ευρέος φάσματος πιθανών προδρόμων, καθίσταται απαραίτητο να αξιολογηθούν οι φυσικές ιδιότητες που προκύπτουν μετά την ενεργοποίηση. Κατά την επιλογή ενός προδρόμου, οι ακόλουθες ιδιότητες είναι σημαντικές: η ειδική επιφάνεια των πόρων, ο όγκος των πόρων και η κατανομή του όγκου των πόρων, η σύνθεση και το μέγεθος των κόκκων και η χημική δομή/χαρακτήρας της επιφάνειας του άνθρακα.
Η επιλογή του σωστού προδρόμου για την κατάλληλη εφαρμογή είναι πολύ σημαντική, επειδή η ποικιλία των προδρόμων υλικών επιτρέπει τον έλεγχο της δομής των πόρων του άνθρακα. Διαφορετικοί πρόδρομοι περιέχουν ποικίλες ποσότητες μακροπόρων (> 50 nm), οι οποίοι καθορίζουν την αντιδραστικότητά 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 περισσότερες οδούς για τα προσροφημένα μόρια να φτάσουν στους μικροπόρους κατά την προσρόφηση.
Ώρα δημοσίευσης: 01 Απριλίου 2022