Aktiivihiilen prosessointimenettely koostuu tyypillisesti hiiletyksestä, jota seuraa kasviperäisen hiilipitoisen materiaalin aktivointi.Hiiletys on lämpökäsittely 400-800°C:ssa, joka muuntaa raaka-aineet hiileksi minimoimalla haihtuvien aineiden pitoisuutta ja lisäämällä materiaalin hiilipitoisuutta.Tämä lisää materiaalien lujuutta ja luo alkuperäisen huokoisen rakenteen, joka on välttämätön, jos hiiltä halutaan aktivoida.Hiiltymisolosuhteiden säätäminen voi vaikuttaa lopputuotteeseen merkittävästi.Hiiltymislämpötilan nousu lisää reaktiivisuutta, mutta samalla vähentää huokosten tilavuutta.Tämä pienentynyt huokosten tilavuus johtuu materiaalin kondensaation lisääntymisestä korkeammissa hiiltymislämpötiloissa, mikä lisää mekaanista lujuutta.Siksi on tärkeää valita oikea prosessilämpötila halutun hiiltymistuotteen perusteella.
Nämä oksidit diffundoituvat ulos hiilestä, mikä johtaa osittaiseen kaasutukseen, joka avaa aiemmin suljetut huokoset ja kehittää edelleen hiilen sisäistä huokoista rakennetta.Kemiallisessa aktivaatiossa hiili saatetaan reagoimaan korkeissa lämpötiloissa kuivausaineen kanssa, joka poistaa suurimman osan vedystä ja hapesta hiilirakenteesta.Kemiallinen aktivointi yhdistää usein hiiltymis- ja aktivointivaiheen, mutta nämä kaksi vaihetta voivat silti tapahtua erikseen prosessista riippuen.KOH:ta käytettäessä kemiallisena aktivointiaineena on havaittu korkeita yli 3 000 m2/g pinta-aloja.
Aktiivihiili eri raaka-aineista.
Sen lisäksi, että aktiivihiili on moniin eri tarkoituksiin käytettävä adsorbentti, sitä voidaan valmistaa lukuisista eri raaka-aineista, mikä tekee siitä uskomattoman monipuolisen tuotteen, jota voidaan valmistaa monilla eri aloilla riippuen siitä, mitä raaka-ainetta on saatavilla.Joitakin näistä materiaaleista ovat kasvien kuoret, hedelmien kivet, puumaiset materiaalit, asfaltti, metallikarbidit, hiilimustat, jäteveden romujätteet ja polymeerijätteet.Erityyppisiä hiiltä, jotka ovat jo olemassa hiilipitoisessa muodossa, jossa on kehittynyt huokosrakenne, voidaan jatkokäsitellä aktiivihiilen muodostamiseksi.Vaikka aktiivihiiltä voidaan valmistaa lähes mistä tahansa raaka-aineesta, on kustannustehokkainta ja ympäristötietoisinta tuottaa aktiivihiiltä jätemateriaaleista.Kookospähkinän kuorista valmistetuissa aktiivihiileissä on osoitettu olevan suuria määriä mikrohuokosia, mikä tekee niistä yleisimmin käytetyn raaka-aineen sovelluksissa, joissa tarvitaan suurta adsorptiokykyä.Sahanpuru ja muut puumaiset romumateriaalit sisältävät myös vahvasti kehittyneitä mikrohuokoisia rakenteita, jotka imeytyvät hyvin kaasufaasista.Aktiivihiilen tuottaminen oliivi-, luumu-, aprikoosi- ja persikkakivistä tuottaa erittäin homogeenisia adsorbentteja, joilla on merkittävä kovuus, kulutuskestävyys ja suuri mikrohuokostilavuus.PVC-romu voidaan aktivoida, jos HCl poistetaan etukäteen, ja tuloksena on aktiivihiili, joka on hyvä adsorbentti metyleenisiniselle.Aktiivihiiltä on valmistettu jopa rengasromusta.Jotta voidaan erottaa laaja valikoima mahdollisia esiasteita, on välttämätöntä arvioida tuloksena olevat fysikaaliset ominaisuudet aktivoinnin jälkeen.Esiastetta valittaessa seuraavat ominaisuudet ovat tärkeitä: huokosten ominaispinta-ala, huokostilavuus ja tilavuusjakauma, rakeiden koostumus ja koko sekä hiilipinnan kemiallinen rakenne/luonne.
Oikean esiasteen valinta oikeaan sovellukseen on erittäin tärkeää, koska esiastemateriaalien vaihtelut mahdollistavat hiilen huokosrakenteen säätelyn.Eri prekursorit sisältävät vaihtelevia määriä makrohuokosia (> 50 nm), jotka määrittävät niiden reaktiivisuuden.Nämä makrohuokoset eivät ole tehokkaita adsorptiossa, mutta niiden läsnäolo mahdollistaa enemmän kanavia mikrohuokosten muodostumiseen aktivoinnin aikana.Lisäksi makrohuokoset tarjoavat enemmän reittejä adsorboituneille molekyyleille saavuttaakseen mikrohuokoset adsorption aikana.
Postitusaika: 01.04.2022