Giriş: Neden Aktivasyon Yöntemi Aktif Karbon Performansını Tanımlıyor
Aktif karbon, su tedavisi, hava arıtma, endüstriyel gaz işleme ve kimyasal kurtarma gibi en yaygın kullanılan reklamlardan biri olarak kalır. Performansı olağanüstü yüksek yüzey alanı, iyi gelişmiş bir güneş ağı ve karbonatını anlamak için doğal değildir.Bu özellikler kömür, Hindistanlı kabuklar, ahşap veya peat gibi hammaddeler.
İki Temel Aktivasyon Yolu: Fiziksel vs. Kimyasal
Tüm aktivasyon yöntemleri ortak bir hedef paylaşıyor: porosity geliştirmek ve karbonatlı bir öncü içinde geniş bir iç yüzey alanı oluşturmak. Bu, seçici olarak daha az sipariş edilen karbon atomlarını kaldırarak ve kapalı gözenekler açmak. iki temel yaklaşım - fiziksel aktivasyon (ayrıca termal veya gaz aktivasyon) ve kimyasal aktivasyon - farklı porselen mimariler ve kimyasal özelliklerle karbonatları kullanın.
Fiziksel Aktivasyon
Fiziksel aktivasyon iki aşamalı bir süreçtir. İlk aşama, karbonizasyon, kömürün bir gazda (tipik olarak azot veya argon) ısıtılması için yaklaşık 400-800 °C'den 1100 °C'ye kadar sıcaklık çekmesi ve bir karbonat yapısıyla bir kar oluşturur. İkinci aşama, böylece mevcut karbonatın ve yeni bir gazın reaksiyon hızına maruz kaldığı ve kısmen ısıtılmasının kontrol edilebilir olması.
[FONT:0]Steam aktivasyon[[Dönetici:0) C + H2O → CO + H2. Bu reaksiyon sonuncudur ve mikroporatifler ( 2 nm) mesopores (2-50 nm) gibi daha büyük bir karbon dağılımına sahip olma eğilimindedir.
[FONT=0)CO2 aktivasyon[[Dönetici:0) C + CO2 → 2CO. Çünkü CO2 H2O'dan daha büyük bir moleküler çapına sahiptir, daha yavaş karbon matrixine, daha üniformaya ve kontrollü bir mikroporasyona yol açar. CO2 aktivasyon genellikle yüksek bir porlu ürüne sahip bir pore büyüklüğüne sahip olduğunda kullanılır.
Fiziksel aktivasyon genellikle yüksek mekanik güç, düşük ash içeriği ve istikrarlı bir kimyasal yüzey ile aktif karbon üretir - özellikle endüstriyel gaz arıtma, çözücü kurtarma ve otomotiv buharlı emisyon kontrolü için değer olan özellikler.
Kimyasal Aktivasyon
Kimyasal aktivasyon, karbonizasyon ve aktivasyon tek bir adıma bağlanır, ham maddeyi ısı tedavisinden önce kimyasal bir ajan ile birleştirir. Kimyasal bir ajan ve bir pore-form katalizörü olarak davranır, düşük sıcaklıklar (tipik olarak 450-900 °C) ve daha kısa işlem süreleri sağlar.
[FONT=0)Phosphoric asit aktivasyon[[Dönetici:0)[Dönetici:0)Phosphoric asit aktivasyon[Dönetici] [Dönetici:0) ve ısı tedavisi sırasında, hidroksit asitleri birbirine bağlayan ve geniş bir mesopor ve mikroporozit ağı oluşturmak için mineraller oluşturur.
[FONT=0]Zinc klorür aktivasyon[Dönetici] aynı zamanda, gelişmiş bir mikro göz ardı edilen bir karbonlar ile ilişkili olan çevresel endişeler ile etkilidir.
TANH ve karbon arasındaki reaksiyon, karbon lattisi ve yapısını genişleten, büyük mikroporasyonlar ve küçük mesoporeler üretmenin en agresif parçasıdır. KOH ile karbon arasındaki reaksiyon, yüksek performanslı elektrotlar ve gelişmiş gaz uygulamaları için yüksek performanslı karbonlar için uygundur.
Kimyasal aktivasyon genellikle daha homojen bir pore büyüklüğü dağılımı ile karbonlar üretir ve fiziksel aktivasyon ile karşılaştırıldığında daha yüksek bir mikroporosite elde edebilir. Ancak, canlı kimyasal ajanlar yüzey kimyasını değiştirebilir ve eksik bir şekilde kaldırılabilirse, istenmeyen fonksiyonelleri veya toksinleri son ürüne tanıtabilir.
Eleştirel kalite Parametreleri Aktivasyon ile Etkilendi
Belirli bir uygulamada aktif bir karbon derecesinin etkinliği, aktivasyon yöntemi ve proses koşulları tarafından doğrudan etkilenen birçok anahtar parametre tarafından ölçülmektedir.
[[Dönetici yüzey alanı (BET, N2 ad absorpsiyon): [Dönetici başına toplam iç yüzey alanı, genellikle Brunauer-Emmett-Teller tarafından ölçüldü (BET) yöntemi, buhar veya CO2 ile fiziksel aktivasyonu yaygın olarak 800-1400 m2/g elde ederken, kimyasal aktivasyonun 1500-3500 m2'ye ulaşabiliyor.
[[Düzg:0)Pore büyüklüğü dağılımı:[Dönetici karbonlar boyalar ve nemli asitler gibi daha büyük moleküller içerir. - 50 nm) Ulaşım yolları için temel düzeydedir. Fiziksel aktivasyon, bazı moleküller ve uçucu organik bileşikler gibi daha geniş bir miktarını üretmek eğilimindedir. Mesopores (2-50 nm) daha yüksek mikrobiyalar ve sinerjik asitler gibi daha yüksek bir mikrobiyopyalar ve yüksek miktarda mikrobiyopyalar ve yüksek miktarda sağlarken, daha yüksek mikrobiyopyalar (above 50 nm) daha fazla taşıma yolları sağlar.
[FONT=0]Zizmanlık ve aşınma direnci: [Dönerli uygulamalarda, karbonların mekanik strese karşı çıkması gerekir. Fiziksel aktivasyon genellikle daha güçlü partiküller verir, çünkü gazlaştırma işlemi, karbon iskeletini korurken en reaktif karbonatını kaldırır.
[[Düzg:0)Ash içeriği ve saflığı: [Dönetici: 0,3) Mineral madde, aktivasyon sonrası karbonda kalan mineral miktarı, hassas uygulamalardaki performansını etkileyebilir (örneğin, gıda işleme veya tıbbi kullanımlar) fiziksel aktivasyon, ek kimyasallar tanıtmıyor, bu nedenle ash içeriği temel olarak öncü tarafından belirlenebilir.
[FONT:0]Surface pH ve fonksiyonel gruplar: Aktivasyon yöntemi oksijenli yüzey gruplarının varlığını etkiler (C-O, C=O, –COOH, –OH) ve bu farklılıklar organik bileşikler ve metal iyonların adlarını etkiler.
Key Industrial Applications
Su ve Atıksu Tedavisi
Belediye içme suyu arıtma ve endüstriyel effluent tedavi, organik kirleticileri, tadı ve koku bileşiklerini kaldırmak için ağır bir şekilde karbona bağlıdır ve fiziksel olarak veya ilaç kullanan mikropollutants. Diğer taraftan, küçük toprak parçalarının çıkarılması, yüzey suyu yararlarını sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık kullanılan karbondan elde etmek gerekir.
Hava ve Gaz Purification
Gaz-faz uygulamaları için aktif karbon - uçucu organik bileşiklerin kaldırılması gibi (VOCs) endüstriyel egzoz, kabin hava filtrasyonu ve doğal gaz şekeri kullanımı - yüksek mikropore hacmi ve hidrofobik yüzeydeki fiziksel aktivasyon, bu uygulamalar için baskın bir yöntemdir, çünkü yüksek derecede mikropoorite ve düşük ash içeriği ile güçlü bir karbon üretir.
Gıda ve İçecek İşleme
Şeker decolorizasyonda, yenilebilir petrol rafinerisi ve alkollü içecek saflaştırılması, aktif karbonun renk vücutlarını absorbe etmesi için yüksek mesoporosity olması ve ayrıca ürüne sızabilecek kirleticilerin serbest kalması gerekir. Phosphoric asit-faz karbonlar ahşaptan elde edilir, çünkü gerekli bir pore yapısı ve asit yıkama aşamasını sağlar.
İlaç ve Tıbbi Uygulamaları
İlaç arıtması için aktif karbon, kan perfüzyon ve zehir tedavisi olağanüstü saflık gerektirir ve kontrollü porosity. Avrupa Pharmacopoeia ve USP ağır metaller ve ash içeriği üzerinde sıkı sınırlar belirledi. Kimyasal olarak aktif karbonlar bu standartları ancak çamaşır süreci olağanüstü derecede kapsamlı bir şekilde karşılayabiliyorsa.
Enerji Depolama: Superkapors ve Piller
Yüksek riskli elektrotlar için yüksek riskli karbonlar talep, KOH-aktif karbonlara önemli bir ilgi gösterdi. ultra yüksek yüzey alanı ve 1-4 nm arasındaki uygun fiyatlı porselen boyut dağılımı, yüksek ücretli fiyatlar sağlar. Fiziksel aktivasyon sadece nadiren bu gelişmiş uygulamalar için gerekli olan yüzey alanı elde eder.
Doğru aktif Karbon Seçin: Pratik Bir Kılavuz
Mühendisler ve alıcılar, sürecinin belirli gereksinimlerine dayanan aktif bir karbon değerlendirmeli, sadece yüzey alanı değerleri üzerinde değil. Aşağıdaki düşünceler seçime yardımcı olabilir:
- [FONT:0]Adsorbate büyüklüğü: [Döntgen: [Düzg: 1] Küçük moleküller için (örneğin, klor, kone, mehane), kimyasal aktivasyon veya CO2 aktivasyondan mikro göz ardı edilebilir karbon etkilidir. daha büyük moleküller için (örneğin, boyalar, nemliler, mycotoksis), önemli mesopore hacmi (örneğin aktivasyon veya fosforik asit aktivasyon) gereklidir.
- [FONT=0)Firmadağın Fifaksiyonu: [Dönetici: 0,0)Firmadağın Kullanımı: [Dönetici Uygulamaları: [Dönetici:0)Firmadağın yüksek mekanik güçle karbona uygulanan ve daha fazla yüzey oksitleri kullanarak karbonları kullanabilir ve daha düşük sertliğe tahammül edebilir.
- [FONT:0)Purity ve leaching riskleri: Gıda, farmasötik ve içme suyu uygulamaları, minimum şehidli kirleticilerle karbonları talep eder. Fiziksel olarak aktif karbonlar veya NSF/ANSI 61 veya USP gibi standartlarda tamamen yıkanır.
- [FONT:0)Rejenerasyon potansiyeli:[Dönetici:[Dönetici:0) Fiziksel olarak aktif karbonlar, daha güçlü karbon matrisleri nedeniyle çok daha iyi bir şekilde yeniden yapılanma eğilimindedirler, bu endüstride büyük ölçekli adorpsiyon sistemleri için önemlidir.
Detaylı performans verileri, tam pore büyüklüğü dağıtımları dahil olmak üzere tedarikçilerden elde edilmelidir, hedef kirletici ve toplu-to-batch tutarlılık istatistikleri için başka şeylerdir.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Aktif karbon üretmek için kullanılan aktivasyon yöntemi, kaliteli ve performansını kontrol eden en önemli faktördür. Fiziksel aktivasyon buhar veya CO2 ile fiziksel aktivasyon, yüksek güç ve kullanılabilir porselen yapısı ile, endüstri standartını birçok gaz-faz ve yüksek emisyonlu sıvı uygulamaları için yapmak için gerekli olan uygulamaları sağlamak. Kimyasal aktivasyon, özellikle de sforik asit veya potasyum Hidroxide ile, yüzeysel olarak yüksek yüzey alanları elde etmek ve enerji depolama ve yüksek verimsiz yüksek verimli uygulamaları için gerekli olan özel durumlar için gerekli olan temel ekonomik özellikleri sağlar.