Procedura de procesare a cărbunelui activ constă de obicei într-o carbonizare urmată de o activare a materialului carbonic de origine vegetală. Carbonizarea este un tratament termic la 400-800°C care transformă materiile prime în carbon prin minimizarea conținutului de materie volatilă și creșterea conținutului de carbon al materialului. Aceasta crește rezistența materialelor și creează o structură poroasă inițială, necesară pentru activarea cărbunelui. Ajustarea condițiilor de carbonizare poate afecta semnificativ produsul final. O temperatură de carbonizare crescută crește reactivitatea, dar în același timp scade volumul porilor prezenți. Acest volum redus de pori se datorează unei creșteri a condensării materialului la temperaturi mai ridicate de carbonizare, ceea ce duce la o creștere a rezistenței mecanice. Prin urmare, devine important să se aleagă temperatura corectă de proces în funcție de produsul de carbonizare dorit.
Acești oxizi difuzează din carbon, rezultând o gazificare parțială care deschide porii anterior închiși și dezvoltă în continuare structura poroasă internă a carbonului. În activarea chimică, carbonul reacționează la temperaturi ridicate cu un agent deshidratant care elimină majoritatea hidrogenului și oxigenului din structura carbonului. Activarea chimică combină adesea etapa de carbonizare și activare, dar aceste două etape pot avea loc separat, în funcție de proces. Au fost constatate suprafețe mari de peste 3.000 m2/g atunci când se utilizează KOH ca agent de activare chimică.
Cărbune activ din diferite materii prime.
Pe lângă faptul că este un adsorbant utilizat în multe scopuri diferite, cărbunele activ poate fi produs dintr-o multitudine de materii prime diferite, ceea ce îl face un produs incredibil de versatil, care poate fi produs în multe domenii diferite, în funcție de materia primă disponibilă. Printre aceste materiale se numără cojile plantelor, sâmburii fructelor, materialele lemnoase, asfaltul, carburile metalice, negrul de fum, depozitele de deșeuri din ape uzate și resturile de polimeri. Diferite tipuri de cărbune, care există deja într-o formă carbonică 5 cu o structură a porilor dezvoltată, pot fi procesate ulterior pentru a crea cărbune activ. Deși cărbunele activ poate fi produs din aproape orice materie primă, este cel mai rentabil și mai ecologic să se producă cărbune activ din deșeuri. S-a demonstrat cărbunele activ produs din coji de nucă de cocos are volume mari de micropori, ceea ce îl face cea mai frecvent utilizată materie primă pentru aplicații în care este necesară o capacitate mare de adsorbție. Rumegușul și alte materiale lemnoase deșeuri conțin, de asemenea, structuri microporoase puternic dezvoltate, care sunt bune pentru adsorbția din faza gazoasă. Producerea cărbunelui activ din sâmburi de măslin, prun, cais și piersică produce adsorbanți foarte omogeni, cu duritate semnificativă, rezistență la abraziune și volum mare de micropori. Deșeurile de PVC pot fi activate dacă HCl este îndepărtat în prealabil și rezultă un cărbune activ care este un bun adsorbant pentru albastrul de metilen. Cărbunele activ a fost produs chiar și din deșeuri de anvelope. Pentru a distinge între gama largă de precursori posibili, devine necesar să se evalueze proprietățile fizice rezultate după activare. Atunci când se alege un precursor, următoarele proprietăți sunt importante: suprafața specifică a porilor, volumul porilor și distribuția volumului porilor, compoziția și dimensiunea granulelor și structura/caracterul chimic al suprafeței cărbunelui.
Alegerea precursorului corect pentru aplicația potrivită este foarte importantă, deoarece variația materialelor precursoare permite controlul structurii porilor de carbon. Diferiți precursori conțin cantități variabile de macropori (> 50 nm), care le determină reactivitatea. Acești macropori nu sunt eficienți pentru adsorbție, dar prezența lor permite mai multe canale pentru crearea de micropori în timpul activării. În plus, macroporii oferă mai multe căi pentru moleculele de adsorbat pentru a ajunge la micropori în timpul adsorbției.
Data publicării: 01 aprilie 2022