Актываваны вугаль (АС) адносіцца да высокавугляродзістых матэрыялаў з высокай сітаватасцю і сарбцыйнай здольнасцю, якія вырабляюцца з драўніны, шкарлупіны какосавых арэхаў, вугалю і шышак і г.д. з водных і паветраных аб'ектаў.Так як AC, сінтэзаваны з сельскагаспадарчых і адходаў, ён апынуўся выдатнай альтэрнатывай традыцыйна выкарыстоўваным неаднаўляльным і дарагім крыніцам.Для падрыхтоўкі AC выкарыстоўваюцца два асноўных працэсу - карбанізацыя і актывацыя.У першым працэсе папярэднікі падвяргаюцца высокім тэмпературам, ад 400 да 850°C, каб выгнаць усе лятучыя кампаненты.Высокая падвышаная тэмпература выдаляе з папярэдніка ўсе невугляродныя кампаненты, такія як вадарод, кісларод і азот, у выглядзе газаў і смол.Гэты працэс вырабляе вугаль з высокім утрыманнем вугляроду, але з нізкай плошчай паверхні і сітаватасцю.Аднак другі крок прадугледжвае актывацыю раней сінтэзаванага вугля.Павелічэнне памеру пор падчас працэсу актывацыі можна падзяліць на тры катэгорыі: адкрыццё раней недаступных пор, развіццё новых пор шляхам селектыўнай актывацыі і пашырэнне існуючых пор.
Звычайна для актывацыі для атрымання жаданай плошчы паверхні і сітаватасці выкарыстоўваюцца два падыходы, фізічны і хімічны.Фізічная актывацыя прадугледжвае актывацыю вугляроду з дапамогай акісляльных газаў, такіх як паветра, вуглякіслы газ і пара, пры высокіх тэмпературах (ад 650 да 900°C).Звычайна аддаюць перавагу вуглякісламу газу з-за яго чыстай прыроды, лёгкага выкарыстання і кіраванага працэсу актывацыі пры тэмпературы каля 800°C.Высокая аднастайнасць пор можа быць атрымана пры актывацыі вуглякіслым газам у параўнанні з парай.Тым не менш, для фізічнай актывацыі пара з'яўляецца больш пераважнай у параўнанні з вуглякіслым газам, паколькі можна вырабляць пераменны ток з адносна вялікай плошчай паверхні.Дзякуючы меншаму памеру малекулы вады, яе дыфузія ў структуры вугалю адбываецца эфектыўна.Было выяўлена, што актывацыя парай прыкладна ў два-тры разы вышэй, чым дыяксід вугляроду пры такой жа ступені пераўтварэння.
Аднак хімічны падыход прадугледжвае змешванне папярэдніка з актывуючымі агентамі (NaOH, KOH і FeCl3 і інш.).Гэтыя актыватары дзейнічаюць як акісляльнікі, а таксама як дэгідратаціі.У гэтым падыходзе карбанізацыя і актывацыя праводзяцца адначасова пры параўнальна больш нізкай тэмпературы 300-500°C у параўнанні з фізічным падыходам.У выніку адбываецца піралітычнае раскладанне, якое прыводзіць да пашырэння палепшанай кіпрай структуры і высокага выхаду вугляроду.Асноўныя перавагі хімічнага падыходу над фізічным - патрабаванне да нізкай тэмпературы, структура з высокай мікрасітаватасцю, вялікая плошча паверхні і мінімальны час завяршэння рэакцыі.
Перавага метаду хімічнай актывацыі можна растлумачыць на аснове мадэлі, прапанаванай Кімам і яго супрацоўнікамі [1], згодна з якой у АЦ знаходзяцца розныя сферычныя мікрадамены, адказныя за адукацыю мікрасітавін.З іншага боку, мезапоры развіты ў міжмікрадаменных абласцях.Эксперыментальна яны стварылі актываваны вугаль са смалы на аснове фенолу шляхам хімічнай (з выкарыстаннем KOH) і фізічнай (з выкарыстаннем пара) актывацыі (малюнак 1).Вынікі паказалі, што AC, сінтэзаваны актывацыяй KOH, меў вялікую плошчу паверхні 2878 м2/г у параўнанні з 2213 м2/г актывацыяй парай.Акрамя таго, іншыя фактары, такія як памер пор, плошча паверхні, аб'ём мікрапор і сярэдняя шырыня пор, аказаліся лепшымі ва ўмовах, актываваных KOH, у параўнанні з актываванымі парай.
Адрозненні паміж пераменным токам, атрыманым з актывацыі парай (C6S9) і актывацыяй KOH (C6K9), адпаведна, тлумачацца з пункту гледжання мадэлі мікраструктуры.
У залежнасці ад памеру часціц і спосабу падрыхтоўкі, яго можна падзяліць на тры тыпу: пераменны ток з электраэнергіяй, грануляваны пераменны ток і пераменны ток з шарыкамі.Электрычны АС фарміруецца з дробных гранул памерам 1 мм з сярэднім дыяпазонам дыяметраў 0,15-0,25 мм.Грануляваны AC мае параўнальна большы памер і меншую плошчу знешняй паверхні.Грануляваны пераменны ток выкарыстоўваецца для розных прымянення ў вадкай і газавай фазе ў залежнасці ад іх суадносін памераў.Трэці клас: бісер AC звычайна сінтэзуюць з нафтавага пеку дыяметрам ад 0,35 да 0,8 мм.Ён вядомы сваёй высокай механічнай трываласцю і нізкім утрыманнем пылу.Ён шырока выкарыстоўваецца ў прымяненнях з кіпячым пластом, такіх як фільтраванне вады, дзякуючы сваёй сферычнай структуры.
Час публікацыі: 18 чэрвеня 2022 г