გააქტიურებული ნახშირბადის დანერგვა

გააქტიურებული ნახშირბადი (AC) ეხება უაღრესად ნახშირბადოვან მასალებს, რომლებსაც აქვთ მაღალი ფორიანობა და შეწოვის უნარი, რომლებიც წარმოიქმნება ხისგან, ქოქოსის ჭურვიდან, ქვანახშირისაგან და კონუსებისგან და ა.შ. წყლისა და ჰაერის სხეულებიდან.მას შემდეგ, რაც AC სინთეზირებულია სასოფლო-სამეურნეო და ნარჩენების პროდუქტებიდან, იგი აღმოჩნდა შესანიშნავი ალტერნატივა ტრადიციულად გამოყენებული არაგანახლებადი და ძვირადღირებული წყაროებისთვის.AC-ის მოსამზადებლად გამოიყენება ორი ძირითადი პროცესი, კარბონიზაცია და აქტივაცია.პირველ პროცესში, წინამორბედები ექვემდებარება მაღალ ტემპერატურას, 400-დან 850°C-მდე, რათა გამოდევნონ ყველა აქროლადი კომპონენტი.მაღალი ამაღლებული ტემპერატურა აშორებს ყველა არანახშირბადოვან კომპონენტს წინამორბედისგან, როგორიცაა წყალბადი, ჟანგბადი და აზოტი გაზებისა და ტარის სახით.ამ პროცესის შედეგად წარმოიქმნება ნახშირბადის მაღალი შემცველობა, მაგრამ დაბალი ზედაპირის ფართობი და ფორიანობა.თუმცა, მეორე ნაბიჯი მოიცავს ადრე სინთეზირებული char-ის გააქტიურებას.ფორების ზომის გაზრდა აქტივაციის პროცესში შეიძლება დაიყოს სამ კატეგორიად: ადრე მიუწვდომელი ფორების გახსნა, ახალი ფორების განვითარება შერჩევითი გააქტიურებით და არსებული ფორების გაფართოება.
ჩვეულებრივ, ორი მიდგომა, ფიზიკური და ქიმიური, გამოიყენება აქტივაციისთვის სასურველი ზედაპირისა და ფორიანობის მისაღებად.ფიზიკური გააქტიურება გულისხმობს კარბონირებული ნახშირის გააქტიურებას ჟანგვითი აირების გამოყენებით, როგორიცაა ჰაერი, ნახშირორჟანგი და ორთქლი მაღალ ტემპერატურაზე (650-დან 900°C-მდე).ნახშირორჟანგი, როგორც წესი, სასურველია მისი სუფთა ბუნების, მარტივი დამუშავებისა და კონტროლირებადი აქტივაციის პროცესის გამო, დაახლოებით 800°C ტემპერატურაზე.მაღალი ფორების ერთგვაროვნება შეიძლება მიღებულ იქნას ნახშირორჟანგის გააქტიურებით ორთქლთან შედარებით.თუმცა, ფიზიკური გააქტიურებისთვის, ორთქლი გაცილებით სასურველია ნახშირორჟანგთან შედარებით, რადგან AC შეიძლება წარმოიქმნას შედარებით მაღალი ზედაპირის ფართობით.წყლის უფრო მცირე მოლეკულის ზომის გამო, მისი დიფუზია ნახშირის სტრუქტურაში ეფექტურად ხდება.დადგინდა, რომ ორთქლით გააქტიურება დაახლოებით ორ-სამჯერ აღემატება ნახშირორჟანგს კონვერტაციის იგივე ხარისხით.
თუმცა, ქიმიური მიდგომა გულისხმობს წინამორბედის შერევას გამააქტიურებელ აგენტებთან (NaOH, KOH და FeCl3 და ა.შ.).ეს გამააქტიურებელი აგენტები მოქმედებს როგორც ოქსიდანტები, ასევე დეჰიდრატაციის აგენტები.ამ მიდგომით, კარბონიზაცია და აქტივაცია ერთდროულად ხორციელდება შედარებით დაბალ ტემპერატურაზე 300-500°C ფიზიკურ მიდგომასთან შედარებით.შედეგად, ეს გავლენას ახდენს პიროლიზურ დაშლაზე და, შემდეგ, იწვევს გაუმჯობესებული ფოროვანი სტრუქტურის გაფართოებას და ნახშირბადის მაღალ მოსავლიანობას.ქიმიური მიდგომის ძირითადი სარგებელი ფიზიკურთან შედარებით არის დაბალი ტემპერატურის მოთხოვნა, მაღალი მიკროპოროზული სტრუქტურები, დიდი ზედაპირის ფართობი და რეაქციის დასრულების დრო.
ქიმიური აქტივაციის მეთოდის უპირატესობა შეიძლება აიხსნას კიმის და მისი თანამშრომლების მიერ შემოთავაზებული მოდელის საფუძველზე [1], რომლის მიხედვითაც სხვადასხვა სფერული მიკროდომენები, რომლებიც პასუხისმგებელნი არიან მიკროფორების წარმოქმნაზე, გვხვდება AC-ში.მეორეს მხრივ, მეზოპორები განვითარებულია ინტერმიკროდომენურ რეგიონებში.ექსპერიმენტულად, მათ შექმნეს გააქტიურებული ნახშირბადი ფენოლზე დაფუძნებული ფისისგან ქიმიური (KOH) და ფიზიკური (ორთქლის გამოყენებით) გააქტიურებით (სურათი 1).შედეგებმა აჩვენა, რომ KOH აქტივაციით სინთეზირებული AC ფლობდა ზედაპირის მაღალ ფართობს 2878 მ2/გ, ორთქლის აქტივაციის 2213 მ2/გ-თან შედარებით.გარდა ამისა, სხვა ფაქტორები, როგორიცაა ფორების ზომა, ზედაპირის ფართობი, მიკროფორის მოცულობა და საშუალო ფორების სიგანე, ყველა უკეთესი იყო KOH-გააქტიურებულ პირობებში, ვიდრე ორთქლზე გააქტიურებული.

განსხვავება AC-ს შორის, რომელიც მომზადებულია ორთქლის აქტივაციისგან (C6S9) და KOH აქტივაციისგან (C6K9), შესაბამისად, ახსნილია მიკროსტრუქტურის მოდელის მიხედვით.

ნაწილაკების ზომისა და მომზადების მეთოდის მიხედვით, ის შეიძლება დაიყოს სამ ტიპად: ძრავიანი AC, მარცვლოვანი AC და მარცვლოვანი AC.ძრავიანი AC წარმოიქმნება წვრილი გრანულებისაგან, რომელთა ზომაა 1 მმ, საშუალო დიამეტრის დიაპაზონით 0,15-0,25 მმ.გრანულ AC-ს აქვს შედარებით დიდი ზომა და ნაკლები გარე ზედაპირი.მარცვლოვანი AC გამოიყენება სხვადასხვა თხევადი ფაზის და აირისებრი ფაზის გამოყენებისთვის, მათი განზომილების თანაფარდობიდან გამომდინარე.მესამე კლასი: AC მძივი, როგორც წესი, სინთეზირებულია ნავთობის მოედნიდან, რომლის დიამეტრი მერყეობს 0,35-დან 0,8 მმ-მდე.იგი ცნობილია მაღალი მექანიკური სიძლიერით და მტვრის დაბალი შემცველობით.იგი ფართოდ გამოიყენება თხევადი კალაპოტის აპლიკაციებში, როგორიცაა წყლის ფილტრაცია მისი სფერული სტრუქტურის გამო.