Cărbunele activat (AC) se referă la materialele foarte carbonice cu porozitate ridicată și capacitate de sorbție produse din lemn, coji de nucă de cocos, cărbune și conuri etc. AC este unul dintre adsorbanții utilizați frecvent, utilizați în diverse industrii pentru îndepărtarea a numeroși poluanți. din corpurile de apă și aer. Din moment ce, AC sintetizat din produse agricole și deșeuri, sa dovedit a fi o alternativă excelentă la sursele neregenerabile și costisitoare utilizate în mod tradițional. Pentru prepararea AC se folosesc două procese de bază, carbonizarea și activarea. În primul proces, precursorii sunt supuși la temperaturi ridicate, între 400 și 850°C, pentru a elimina toate componentele volatile. Temperatura ridicată înaltă elimină toate componentele necarbonice din precursor, cum ar fi hidrogenul, oxigenul și azotul sub formă de gaze și gudron. Acest proces produce carbon cu conținut ridicat de carbon, dar suprafață și porozitate reduse. Cu toate acestea, al doilea pas implică activarea carbonului sintetizat anterior. Îmbunătățirea dimensiunii porilor în timpul procesului de activare poate fi clasificată în trei: deschiderea porilor inaccesibili anterior, dezvoltarea de noi pori prin activare selectivă și lărgirea porilor existenți.
De obicei, două abordări, fizică și chimică, sunt utilizate pentru activare pentru a obține suprafața și porozitatea dorite. Activarea fizică implică activarea carbonului carbonizat folosind gaze oxidante precum aerul, dioxidul de carbon și aburul la temperaturi ridicate (între 650 și 900°C). Dioxidul de carbon este de obicei preferat din cauza naturii sale pure, a manipulării ușoare și a procesului de activare controlabil la aproximativ 800°C. O uniformitate ridicată a porilor poate fi obținută prin activarea cu dioxid de carbon în comparație cu aburul. Cu toate acestea, pentru activarea fizică, aburul este mult preferat în comparație cu dioxidul de carbon, deoarece poate fi produs AC cu o suprafață relativ mare. Datorită dimensiunii mai mici a moleculei de apă, difuzia acesteia în structura charului are loc eficient. Activarea prin abur s-a dovedit a fi de aproximativ două până la trei ori mai mare decât dioxidul de carbon, cu același grad de conversie.
Cu toate acestea, abordarea chimică implică amestecarea precursorului cu agenți de activare (NaOH, KOH și FeCl3 etc.). Acești agenți de activare acționează atât ca oxidanți, cât și ca agenți de deshidratare. În această abordare, carbonizarea și activarea sunt efectuate simultan la o temperatură comparativ mai scăzută 300-500°C în comparație cu abordarea fizică. Ca rezultat, efectuează descompunerea pirolitică și, apoi, are ca rezultat extinderea structurii poroase îmbunătățite și randament ridicat de carbon. Beneficiile majore ale abordării chimice față de cele fizice sunt cerințele de temperatură scăzută, structurile cu microporozitate ridicată, suprafața mare și timpul de finalizare a reacției minim.
Superioritatea metodei de activare chimică poate fi explicată pe baza unui model propus de Kim și colegii săi [1] conform căruia diferite microdomenii sferice responsabile de formarea microporilor se găsesc în AC. Pe de altă parte, mezoporii sunt dezvoltați în regiunile intermicrodomenii. Experimental, au format cărbune activ din rășină pe bază de fenol prin activare chimică (folosind KOH) și fizică (folosind abur) (Figura 1). Rezultatele au arătat că AC sintetizat prin activarea KOH poseda o suprafață mare de 2878 m2/g în comparație cu 2213 m2/g prin activarea cu abur. În plus, alți factori, cum ar fi dimensiunea porilor, suprafața, volumul microporului și lățimea medie a porilor s-au dovedit a fi mai buni în condițiile activate cu KOH în comparație cu activarea cu abur.
Diferențele dintre AC Preparat din activarea cu abur (C6S9) și activarea KOH (C6K9), respectiv, explicate în termeni de model de microstructură.
În funcție de dimensiunea particulelor și de metoda de preparare, acesta poate fi clasificat în trei tipuri: AC alimentat, AC granular și AC granular. AC alimentat este format din granule fine cu dimensiunea de 1 mm cu un interval mediu de diametru de 0,15-0,25 mm. AC granular are o dimensiune comparativ mai mare și o suprafață externă mai mică. AC granular este utilizat pentru diverse aplicații în fază lichidă și gazoasă, în funcție de raporturile lor dimensionale. Clasa a treia: mărgele AC este în general sintetizată din smoală de petrol cu diametrul cuprins între 0,35 și 0,8 mm. Este cunoscut pentru rezistența sa mecanică ridicată și conținutul scăzut de praf. Este utilizat pe scară largă în aplicații cu pat fluidizat, cum ar fi filtrarea apei datorită structurii sale sferice.
Ora postării: 18-jun-2022