Aféierung vun Aktivkuel

Aktivkuel (AC) bezitt sech op déi héich kuelestoffhalteg Materialien mat héijer Porositéit a Sorptiounsfäegkeet, déi aus Holz, Kokosnossschuele, Kuel a Kären usw. produzéiert ginn. AC ass ee vun den heefeg benotzten Adsorbentien, déi a verschiddenen Industrien fir d'Entfernung vu ville Schadstoffer aus Waasser a Loft benotzt ginn. Well AC aus landwirtschaftleche Produkter an Offallprodukter synthetiséiert gëtt, huet et sech als eng gutt Alternativ zu den traditionell benotzten net erneierbaren an deieren Quellen erwisen. Fir d'Virbereedung vun AC ginn zwéi Basisprozesser benotzt, Karboniséierung an Aktivéierung. Am éischte Prozess ginn d'Virleefer héijen Temperaturen tëscht 400 an 850 °C ausgesat, fir all déi flüchteg Komponenten erauszedrécken. Héich erhéicht Temperaturen entfernen all déi net-kuelestoffhalteg Komponenten aus dem Virleefer, wéi Waasserstoff, Sauerstoff a Stéckstoff a Form vu Gasen an Teer. Dëse Prozess produzéiert Kuelestoff mat engem héije Kuelestoffgehalt, awer enger gerénger Uewerfläch a Porositéit. Den zweete Schrëtt ëmfaasst awer d'Aktivéierung vun der virdru synthetiséierter Kuelestoff. D'Erhéijung vun der Poregréisst während dem Aktivéierungsprozess kann an dräi Kategorien agedeelt ginn: d'Ouverture vu virdru net zougängleche Poren, d'Entwécklung vun neie Poren duerch selektiv Aktivéierung an d'Verbreedung vu bestehenden Poren.
Normalerweis ginn zwou Approchen, physikalesch a chemesch, fir d'Aktivéierung benotzt fir déi gewënscht Uewerfläch a Porositéit ze kréien. Physikalesch Aktivéierung beinhalt d'Aktivéierung vu karboniséiertem Holzkuel mat Hëllef vun oxidéierende Gase wéi Loft, Kuelendioxid a Damp bei héijen Temperaturen (tëscht 650 an 900°C). Kuelendioxid gëtt normalerweis wéinst senger purer Natur, einfacher Handhabung a kontrolléierbarem Aktivéierungsprozess ëm 800°C bevorzugt. Eng héich Porenuniformitéit kann mat Kuelendioxidaktivéierung am Verglach mat Damp erreecht ginn. Fir physikalesch Aktivéierung gëtt Damp awer vill méi bevorzugt wéi Kuelendioxid, well AC mat relativ grousser Uewerfläch produzéiert ka ginn. Wéinst der méi klenger Molekülgréisst vum Waasser geschitt seng Diffusioun an der Struktur vun der Holzkuel effizient. Et gouf festgestallt, datt d'Aktivéierung duerch Damp ongeféier zwee bis dräimol méi héich ass wéi Kuelendioxid mam selwechte Konversiounsgrad.
Wéi och ëmmer, de chemeschen Usaz ëmfaasst d'Mëschung vum Virleefer mat Aktivéierungsmëttelen (NaOH, KOH, a FeCl3, etc.). Dës Aktivéierungsmëttel wierken souwuel als Oxidatiounsmëttel wéi och als Dehydratiounsmëttel. Bei dësem Usaz ginn d'Karboniséierung an d'Aktivéierung gläichzäiteg bei enger verhältnesméisseg méi niddreger Temperatur vun 300-500°C am Verglach mam physikaleschen Usaz duerchgefouert. Als Resultat beaflosst et d'pyrolytesch Zersetzung a féiert dann zu enger Expansioun vun enger verbesserter poröser Struktur an engem héije Kuelestoffausbezuch. Déi wichtegst Virdeeler vun der chemescher Method géintiwwer dem physikaleschen Usaz sinn déi niddreg Temperaturufuerderung, d'Strukturen mat héijer Mikroporositéit, déi grouss Uewerfläch an déi miniméiert Reaktiounszäit.
D'Iwwerleeënheet vun der chemescher Aktivéierungsmethod kann op Basis vun engem Modell vum Kim a senge Mataarbechter [1] erkläert ginn, no deem verschidde sphäresch Mikrodomänen, déi fir d'Bildung vu Mikroporen verantwortlech sinn, am AC fonnt ginn. Op der anerer Säit ginn Mesoporen an den Intermikrodomänregiounen entwéckelt. Experimentell hunn si Aktivkuel aus Phenol-baséiertem Harz duerch chemesch (mat KOH) a physikalesch (mat Damp) Aktivéierung geformt (Figur 1). D'Resultater hunn gewisen, datt AC, deen duerch KOH-Aktivéierung synthetiséiert gouf, eng héich Uewerfläch vun 2878 m2/g hat am Verglach zu 2213 m2/g duerch Dampaktivéierung. Zousätzlech goufen aner Faktoren wéi Porengréisst, Uewerfläch, Mikroporenvolumen an duerchschnëttlech Porenbreet all als besser ënner KOH-aktivéierte Konditiounen am Verglach mat Dampaktivéierung fonnt.

Ënnerscheeder tëscht AC, deen duerch Dampaktivéierung (C6S9) a KOH-Aktivéierung (C6K9) hiergestallt gëtt, ginn a punkto Mikrostrukturmodell erkläert.

Jee no der Partikelgréisst an der Virbereedungsmethod kann et an dräi Typen agedeelt ginn: ugedriwwenen AC, granulären AC a Perlen-AC. Ugedriwwenen AC gëtt aus feine Granulaten mat enger Gréisst vun 1 mm an engem duerchschnëttlechen Duerchmiesser vun 0,15-0,25 mm geformt. Granulären AC huet eng verhältnesméisseg méi grouss Gréisst a manner äusserlech Uewerfläch. Granulären AC gëtt fir verschidden Uwendungen an der Flëssegkeetsphas an der Gasphas benotzt, ofhängeg vun hiren Dimensiounsverhältnisser. Drëtt Klass: Perlen-AC gëtt allgemeng aus dem Pëtrolspeck mat engem Duerchmiesser vun 0,35 bis 0,8 mm synthetiséiert. Et ass bekannt fir seng héich mechanesch Stäerkt a säin niddrege Staubgehalt. Et gëtt extensiv a Fluidbett-Uwendungen wéi Waasserfiltratioun benotzt wéinst senger sphärescher Struktur.