Aktivētā ogle (AC) attiecas uz ļoti oglekli saturošiem materiāliem ar augstu porainību un sorbcijas spēju, ko ražo no koksnes, kokosriekstu čaumalām, oglēm un čiekuriem utt. AC ir viens no bieži lietotajiem adsorbentiem, ko izmanto dažādās nozarēs daudzu piesārņotāju noņemšanai no ūdens un gaisa objektiem.Kopš maiņstrāvas, kas sintezēta no lauksaimniecības un atkritumu produktiem, tā ir izrādījusies lieliska alternatīva tradicionāli izmantotajiem neatjaunojamajiem un dārgajiem avotiem.Maiņstrāvas pagatavošanai tiek izmantoti divi pamatprocesi – karbonizācija un aktivācija.Pirmajā procesā prekursorus pakļauj augstām temperatūrām no 400 līdz 850°C, lai izvadītu visas gaistošās sastāvdaļas.Augsta paaugstināta temperatūra no prekursora noņem visus bezoglekļa komponentus, piemēram, ūdeņradi, skābekli un slāpekli gāzu un darvas veidā.Šis process rada ogles ar augstu oglekļa saturu, bet zemu virsmas laukumu un porainību.Tomēr otrais solis ietver iepriekš sintezētās ogles aktivizēšanu.Poru lieluma palielināšanu aktivizācijas procesa laikā var iedalīt trīs kategorijās: iepriekš nepieejamu poru atvēršana, jaunu poru attīstība ar selektīvu aktivāciju un esošo poru paplašināšana.
Parasti aktivizēšanai tiek izmantotas divas pieejas, fizikālā un ķīmiskā, lai iegūtu vēlamo virsmas laukumu un porainību.Fiziskā aktivizēšana ietver karbonizētas ogles aktivizēšanu, izmantojot oksidējošas gāzes, piemēram, gaisu, oglekļa dioksīdu un tvaiku augstā temperatūrā (no 650 līdz 900 °C).Parasti priekšroka tiek dota oglekļa dioksīdam, jo tas ir tīrs, viegli lietojams un kontrolējams aktivizācijas process ap 800°C.Augstu poru viendabīgumu var iegūt, aktivizējot oglekļa dioksīdu, salīdzinot ar tvaiku.Tomēr fiziskai aktivizēšanai tvaiks ir daudz priekšroka salīdzinājumā ar oglekļa dioksīdu, jo var ražot maiņstrāvu ar salīdzinoši lielu virsmas laukumu.Tā kā ūdens molekulas ir mazākas, tā difūzija ogles struktūrā notiek efektīvi.Ir konstatēts, ka aktivizēšana ar tvaiku ir aptuveni divas līdz trīs reizes lielāka nekā oglekļa dioksīds ar tādu pašu konversijas pakāpi.
Tomēr ķīmiskā pieeja ietver prekursora sajaukšanu ar aktivējošiem līdzekļiem (NaOH, KOH un FeCl3 utt.).Šie aktivējošie līdzekļi darbojas kā oksidētāji, kā arī kā dehidratācijas līdzekļi.Šajā pieejā karbonizācija un aktivācija tiek veikta vienlaicīgi salīdzinoši zemākā temperatūrā 300-500°C, salīdzinot ar fizisko pieeju.Rezultātā tas ietekmē pirolītisko sadalīšanos un pēc tam uzlabo poraino struktūru un augstu oglekļa iznākumu.Galvenās ķīmiskās priekšrocības salīdzinājumā ar fizisko pieeju ir zemas temperatūras prasības, augstas mikroporainības struktūras, liels virsmas laukums un minimāls reakcijas pabeigšanas laiks.
Ķīmiskās aktivācijas metodes pārākumu var izskaidrot, pamatojoties uz Kima un viņa līdzstrādnieku piedāvāto modeli [1], saskaņā ar kuru maiņstrāvā ir atrodami dažādi sfēriski mikrodomēni, kas ir atbildīgi par mikroporu veidošanos.No otras puses, mezoporas tiek attīstītas starpmikrodomēnu reģionos.Eksperimentāli viņi veidoja aktivēto ogli no fenola bāzes sveķiem, izmantojot ķīmisku (izmantojot KOH) un fizisku (izmantojot tvaiku) aktivāciju (1. attēls).Rezultāti parādīja, ka ar KOH aktivāciju sintezētajam maiņstrāvas virsmai bija liels virsmas laukums 2878 m2/g, salīdzinot ar 2213 m2/g, aktivizējot tvaiku.Turklāt tika konstatēts, ka citi faktori, piemēram, poru lielums, virsmas laukums, mikroporu tilpums un vidējais poru platums, ir labāki KOH aktivētos apstākļos, salīdzinot ar tvaiku aktivizētiem.
Atšķirības starp AC Sagatavots no tvaika aktivācijas (C6S9) un KOH aktivācijas (C6K9), attiecīgi izskaidrotas mikrostruktūras modeļa izteiksmē.
Atkarībā no daļiņu izmēra un sagatavošanas metodes to var iedalīt trīs veidos: barošanas maiņstrāva, granulēta maiņstrāva un lodīšu maiņstrāva.Maiņstrāva tiek veidota no smalkām granulām ar izmēru 1 mm ar vidējo diametru 0,15-0,25 mm.Granulētai maiņstrāvai ir salīdzinoši lielāks izmērs un mazāks ārējās virsmas laukums.Granulētā maiņstrāva tiek izmantota dažādiem šķidrās un gāzveida fāzes lietojumiem atkarībā no to izmēru attiecībām.Trešā klase: lodītes AC parasti tiek sintezētas no naftas piķa ar diametru no 0,35 līdz 0,8 mm.Tas ir pazīstams ar savu augsto mehānisko izturību un zemo putekļu saturu.Sfēriskās struktūras dēļ to plaši izmanto verdošā slāņa lietojumos, piemēram, ūdens filtrēšanā.
Publicēšanas laiks: 18. jūnijs 2022