Procedura przetwarzania węgla aktywnego zazwyczaj obejmuje karbonizację, po której następuje aktywacja materiału węglowego pochodzenia roślinnego. Karbonizacja to obróbka cieplna w temperaturze 400-800°C, która przekształca surowce w węgiel poprzez minimalizację zawartości substancji lotnych i zwiększenie zawartości węgla w materiale. Zwiększa to wytrzymałość materiałów i tworzy początkową porowatą strukturę, która jest konieczna, jeśli węgiel ma zostać aktywowany. Dostosowanie warunków karbonizacji może znacząco wpłynąć na produkt końcowy. Podwyższona temperatura karbonizacji zwiększa reaktywność, ale jednocześnie zmniejsza objętość obecnych porów. Ta zmniejszona objętość porów wynika ze wzrostu kondensacji materiału w wyższych temperaturach karbonizacji, co powoduje wzrost wytrzymałości mechanicznej. Dlatego ważny staje się wybór właściwej temperatury procesu w oparciu o pożądany produkt karbonizacji.
Tlenki te dyfundują z węgla, powodując częściowe zgazowanie, które otwiera pory, które były wcześniej zamknięte, i dalej rozwija wewnętrzną porowatą strukturę węgla. Podczas aktywacji chemicznej węgiel poddaje się reakcji w wysokich temperaturach ze środkiem odwadniającym, który eliminuje większość wodoru i tlenu ze struktury węgla. Aktywacja chemiczna często łączy etap karbonizacji i aktywacji, ale te dwa etapy mogą nadal występować oddzielnie, w zależności od procesu. Przy stosowaniu KOH jako chemicznego środka aktywującego stwierdzono duże powierzchnie przekraczające 3000 m2/g.
Węgiel aktywowany z różnych surowców.
Oprócz tego, że jest adsorbentem stosowanym do wielu różnych celów, węgiel aktywny można wytwarzać z wielu różnych surowców, co czyni go niezwykle wszechstronnym produktem, który można wytwarzać w wielu różnych obszarach, w zależności od dostępnego surowca. Niektóre z tych materiałów obejmują łupiny roślin, pestki owoców, materiały drzewne, asfalt, węgliki metali, sadzę, złom odpadów ze ścieków i skrawki polimerów. Różne rodzaje węgla, które już istnieją w postaci węglowej o rozwiniętej strukturze porów, można dalej przetwarzać w celu wytworzenia węgla aktywnego. Chociaż węgiel aktywny można wytwarzać z niemal każdego surowca, najbardziej opłacalne i przyjazne dla środowiska jest wytwarzanie węgla aktywnego z materiałów odpadowych. Wykazano, że węgle aktywne produkowane z łupin orzecha kokosowego mają dużą ilość mikroporów, co czyni je najczęściej stosowanym surowcem do zastosowań, w których wymagana jest wysoka zdolność adsorpcji. Trociny i inny złom drzewny również zawierają silnie rozwinięte mikroporowate struktury, które dobrze absorbują fazę gazową. Produkcja węgla aktywnego z pestek oliwek, śliwek, moreli i brzoskwiń pozwala uzyskać wysoce jednorodne adsorbenty o znacznej twardości, odporności na ścieranie i dużej objętości mikroporów. Złom PCW można aktywować, jeśli wcześniej usunie się HCl, w wyniku czego powstanie węgiel aktywny, który jest dobrym adsorbentem błękitu metylenowego. Węgle aktywne produkowano nawet ze złomu opon. Aby rozróżnić szeroką gamę możliwych prekursorów, konieczna staje się ocena uzyskanych właściwości fizycznych po aktywacji. Przy wyborze prekursora istotne są następujące właściwości: powierzchnia właściwa porów, objętość porów i rozkład objętości porów, skład i wielkość granulek oraz budowa/charakter chemiczny powierzchni węgla.
Wybór odpowiedniego prekursora do odpowiedniego zastosowania jest bardzo ważny, ponieważ różnorodność materiałów prekursorowych pozwala kontrolować strukturę porów węgla. Różne prekursory zawierają różną ilość makroporów (> 50 nm), które decydują o ich reaktywności. Te makropory nie są skuteczne w adsorpcji, ale ich obecność umożliwia utworzenie większej liczby kanałów do tworzenia mikroporów podczas aktywacji. Dodatkowo makropory zapewniają cząsteczkom adsorbatu więcej dróg dotarcia do mikroporów podczas adsorpcji.
Czas publikacji: 01 kwietnia 2022 r