Aktiivihiili (AC) viittaa korkean huokoisuuden ja sorptiokyvyn omaaviin erittäin hiilipitoisiin materiaaleihin, jotka on valmistettu puusta, kookospähkinän kuorista, hiilestä ja käpyistä jne. AC on yksi usein käytetyistä adsorbenteista, joita käytetään eri teollisuudenaloilla useiden epäpuhtauksien poistamiseen. vedestä ja ilmasta.Koska AC syntetisoitu maatalous- ja jätetuotteista, se on osoittautunut loistavaksi vaihtoehdoksi perinteisesti käytetyille uusiutumattomille ja kalliille lähteille.AC:n valmistukseen käytetään kahta perusprosessia, karbonointia ja aktivointia.Ensimmäisessä prosessissa esiasteet altistetaan korkeille lämpötiloille, 400 - 850 °C, kaikkien haihtuvien komponenttien poistamiseksi.Korkea kohonnut lämpötila poistaa kaikki ei-hiilikomponentit esiasteesta, kuten vedyn, hapen ja typen kaasujen ja tervojen muodossa.Tämä prosessi tuottaa hiiltä, jolla on korkea hiilipitoisuus, mutta pieni pinta-ala ja huokoisuus.Toinen vaihe sisältää kuitenkin aiemmin syntetisoidun hiilen aktivoinnin.Huokoskoon lisääminen aktivointiprosessin aikana voidaan luokitella kolmeen: aiemmin saavuttamattomien huokosten avaaminen, uusien huokosten kehittäminen selektiivisellä aktivaatiolla ja olemassa olevien huokosten laajentaminen.
Yleensä aktivointiin käytetään kahta lähestymistapaa, fysikaalista ja kemiallista, jotta saadaan haluttu pinta-ala ja huokoisuus.Fyysinen aktivointi käsittää hiiltyneen hiilen aktivoinnin käyttämällä hapettavia kaasuja, kuten ilmaa, hiilidioksidia ja höyryä korkeissa lämpötiloissa (650-900 °C).Hiilidioksidia suositaan yleensä sen puhtaan luonteen, helpon käsittelyn ja säädeltävän aktivointiprosessin vuoksi noin 800°C:ssa.Hiilidioksidiaktivaatiolla voidaan saavuttaa korkea huokostasaisuus höyryyn verrattuna.Kuitenkin fysikaalisessa aktivoinnissa höyry on paljon edullisempi hiilidioksidiin verrattuna, koska voidaan tuottaa AC:tä, jolla on suhteellisen suuri pinta-ala.Veden pienemmän molekyylikoon ansiosta sen diffuusio hiilen rakenteessa tapahtuu tehokkaasti.Höyryaktivoinnin on havaittu olevan noin 2-3 kertaa korkeampi kuin hiilidioksidin, jolla on sama konversioaste.
Kemiallinen lähestymistapa sisältää kuitenkin prekursorin sekoittamisen aktivointiaineiden (NaOH, KOH ja FeCl3 jne.) kanssa.Nämä aktivoivat aineet toimivat sekä hapettimina että dehydratointiaineina.Tässä lähestymistavassa hiiletys ja aktivointi suoritetaan samanaikaisesti verrattain alhaisemmassa lämpötilassa 300-500 °C verrattuna fysikaaliseen lähestymistapaan.Tämän seurauksena se vaikuttaa pyrolyyttiseen hajoamiseen ja johtaa sitten parantuneen huokoisen rakenteen laajenemiseen ja korkeaan hiilen saantoon.Kemikaalien tärkeimmät edut fysikaaliseen lähestymistapaan verrattuna ovat alhaisen lämpötilan vaatimus, korkeat mikrohuokoiset rakenteet, suuri pinta-ala ja minimoitu reaktion päättymisaika.
Kemiallisen aktivointimenetelmän paremmuus voidaan selittää Kimin ja hänen työtovereidensa ehdottaman mallin [1] perusteella, jonka mukaan AC:sta löytyy erilaisia pallomaisia mikrodomaineja, jotka ovat vastuussa mikrohuokosten muodostumisesta.Toisaalta mesohuokoset kehittyvät mikrodomeenien välisillä alueilla.Kokeellisesti he muodostivat aktiivihiiltä fenolipohjaisesta hartsista kemiallisella (käyttäen KOH:ta) ja fysikaalisella (höyryä) aktivaatiolla (kuva 1).Tulokset osoittivat, että KOH-aktivoinnilla syntetisoidulla AC:lla oli suuri pinta-ala, 2878 m2/g verrattuna 2213 m2/g höyryaktivaatioon.Lisäksi muiden tekijöiden, kuten huokoskoon, pinta-alan, mikrohuokosten tilavuuden ja keskimääräisen huokosleveyden, havaittiin olevan parempia KOH-aktivoiduissa olosuhteissa verrattuna höyryaktivoituihin.
Erot AC Valmistettu höyryaktivaatiosta (C6S9) ja KOH aktivaatio (C6K9), vastaavasti, selitetty mikrorakennemallilla.
Partikkelikoosta ja valmistusmenetelmästä riippuen se voidaan luokitella kolmeen tyyppiin: powered AC, rakeinen AC ja helmi AC.Powered AC muodostetaan hienoista rakeista, joiden koko on 1 mm ja joiden keskimääräinen halkaisija on 0,15-0,25 mm.Rakeisella AC:lla on verrattain suurempi koko ja pienempi ulkopinta-ala.Rakeista vaihtovirtaa käytetään erilaisiin nestefaasi- ja kaasufaasisovelluksiin niiden mittasuhteista riippuen.Kolmas luokka: AC-helmi syntetisoidaan yleensä maaöljystä halkaisijaltaan 0,35 - 0,8 mm.Se tunnetaan korkeasta mekaanisesta lujuudestaan ja alhaisesta pölypitoisuudestaan.Sitä käytetään laajasti leijukerrossovelluksissa, kuten veden suodatuksessa pallomaisen rakenteensa vuoksi.
Postitusaika: 18.6.2022