Aktivētā ogle (AK) ir materiāli ar augstu oglekļa saturu, kuriem piemīt augsta porainība un sorbcijas spēja, ko iegūst no koksnes, kokosriekstu čaumalām, oglēm, čiekuriem utt. AK ir viens no bieži izmantotajiem adsorbentiem, ko dažādās nozarēs izmanto daudzu piesārņotāju atdalīšanai no ūdens un gaisa. Tā kā AK tiek sintezēta no lauksaimniecības un atkritumu produktiem, tā ir izrādījusies lieliska alternatīva tradicionāli izmantotajiem neatjaunojamajiem un dārgajiem avotiem. AK pagatavošanai tiek izmantoti divi pamatprocesi: karbonizācija un aktivācija. Pirmajā procesā prekursori tiek pakļauti augstām temperatūrām no 400 līdz 850°C, lai izvadītu visas gaistošās sastāvdaļas. Augsta paaugstināta temperatūra no prekursora noņem visus neoglekļa komponentus, piemēram, ūdeņradi, skābekli un slāpekli gāzu un darvas veidā. Šis process rada kokogli ar augstu oglekļa saturu, bet zemu virsmas laukumu un porainību. Tomēr otrajā posmā tiek aktivizēta iepriekš sintezētā AK. Poru izmēra palielināšanos aktivācijas procesa laikā var iedalīt trīs kategorijās: iepriekš nepieejamu poru atvēršana, jaunu poru attīstība ar selektīvu aktivāciju un esošo poru paplašināšana.
Parasti aktivācijai tiek izmantotas divas pieejas – fizikālā un ķīmiskā –, lai iegūtu vēlamo virsmas laukumu un porainību. Fizikālā aktivācija ietver karbonizētas ogles aktivizēšanu, izmantojot oksidējošas gāzes, piemēram, gaisu, oglekļa dioksīdu un tvaiku, augstā temperatūrā (no 650 līdz 900 °C). Oglekļa dioksīds parasti ir vēlams tā tīrības, vieglās apstrādes un kontrolējamā aktivācijas procesa dēļ aptuveni 800 °C temperatūrā. Ar oglekļa dioksīda aktivāciju var iegūt augstu poru vienmērību salīdzinājumā ar tvaiku. Tomēr fizikālai aktivācijai tvaiks ir daudz vēlamāks salīdzinājumā ar oglekļa dioksīdu, jo var iegūt aktīvās gāzes ar relatīvi lielu virsmas laukumu. Tā kā ūdens molekulas ir mazākas, tā difūzija ogles struktūrā notiek efektīvi. Ir konstatēts, ka aktivācija ar tvaiku ir aptuveni divas līdz trīs reizes augstāka nekā ar oglekļa dioksīdu ar tādu pašu konversijas pakāpi.
Tomēr ķīmiskā pieeja ietver prekursora sajaukšanu ar aktivējošiem līdzekļiem (NaOH, KOH un FeCl3 utt.). Šie aktivējošie līdzekļi darbojas gan kā oksidētāji, gan kā dehidratētāji. Šajā pieejā karbonizācija un aktivācija tiek veikta vienlaicīgi salīdzinoši zemākā temperatūrā (300–500 °C) salīdzinājumā ar fizikālo pieeju. Tā rezultātā notiek pirolītiska sadalīšanās un pēc tam uzlabota poraina struktūra un augsts oglekļa daudzums. Ķīmiskās metodes galvenās priekšrocības salīdzinājumā ar fizikālo pieeju ir zema temperatūras prasība, augstas mikroporainības struktūras, liela virsmas platība un samazināts reakcijas pabeigšanas laiks.
Ķīmiskās aktivācijas metodes pārākumu var izskaidrot, pamatojoties uz Kima un viņa kolēģu piedāvāto modeli [1], saskaņā ar kuru AK ir atrodami dažādi sfēriski mikrodomēni, kas ir atbildīgi par mikroporu veidošanos. Savukārt starpmikrodomēnu reģionos attīstās mezoporas. Eksperimentāli viņi veidoja aktivēto ogli no fenola bāzes sveķiem, izmantojot ķīmisku (izmantojot KOH) un fizikālu (izmantojot tvaiku) aktivāciju (1. attēls). Rezultāti parādīja, ka ar KOH aktivāciju sintezētajam AK bija augsta virsmas platība - 2878 m2/g, salīdzinot ar 2213 m2/g, aktivizējot ar tvaiku. Turklāt citi faktori, piemēram, poru izmērs, virsmas laukums, mikroporu tilpums un vidējais poru platums, visi bija labāki KOH aktivācijas apstākļos, salīdzinot ar tvaika aktivāciju.
Atšķirības starp AC, kas iegūts attiecīgi ar tvaika aktivāciju (C6S9) un KOH aktivāciju (C6K9), izskaidrotas ar mikrostruktūras modeļa palīdzību.
Atkarībā no daļiņu izmēra un sagatavošanas metodes to var iedalīt trīs veidos: motorizēta maiņstrāva, granulēta maiņstrāva un lodīšu maiņstrāva. Motorizētā maiņstrāva tiek veidota no smalkām granulām, kuru izmērs ir 1 mm, un vidējais diametrs ir no 0,15 līdz 0,25 mm. Granulētajai maiņstrāvai ir salīdzinoši lielāks izmērs un mazāka ārējā virsmas platība. Granulētā maiņstrāva tiek izmantota dažādiem šķidrās fāzes un gāzveida fāzes pielietojumiem atkarībā no to izmēru attiecībām. Trešā klase: lodīšu maiņstrāva parasti tiek sintezēta no naftas darvas ar diametru no 0,35 līdz 0,8 mm. Tā ir pazīstama ar augsto mehānisko izturību un zemo putekļu saturu. Pateicoties tās sfēriskajai struktūrai, to plaši izmanto fluidizētā slāņa pielietojumos, piemēram, ūdens filtrēšanā.
Publicēšanas laiks: 2022. gada 18. jūnijs