Ակտիվացված ածխածնի ներդրում

Ակտիվացված ածխածինը (AC) վերաբերում է բարձր ածխածնային նյութերին, որոնք ունեն բարձր ծակոտկենություն և ներծծման ունակություն, որոնք արտադրվում են փայտից, կոկոսի կեղևներից, ածուխից և կոններից և այլն: AC-ը հաճախ օգտագործվող ադսորբենտներից է, որն օգտագործվում է տարբեր ոլորտներում բազմաթիվ աղտոտիչների հեռացման համար: ջրային և օդային մարմիններից.Քանի որ AC-ը սինթեզվում է գյուղատնտեսական և թափոնների արտադրանքներից, այն ապացուցել է, որ այն հիանալի այլընտրանք է ավանդաբար օգտագործվող չվերականգնվող և թանկարժեք աղբյուրներին:AC-ի պատրաստման համար օգտագործվում են երկու հիմնական գործընթաց՝ կարբոնացում և ակտիվացում։Առաջին գործընթացում պրեկուրսորները ենթարկվում են բարձր ջերմաստիճանների՝ 400-ից 850°C-ի սահմաններում, որպեսզի դուրս մղվեն բոլոր ցնդող բաղադրիչները:Բարձր բարձր ջերմաստիճանը հեռացնում է բոլոր ոչ ածխածնային բաղադրիչները պրեկուրսորից, ինչպիսիք են ջրածինը, թթվածինը և ազոտը գազերի և խեժերի տեսքով:Այս պրոցեսն արտադրում է ածխածնի բարձր պարունակություն, բայց ցածր մակերես և ծակոտկենություն:Այնուամենայնիվ, երկրորդ քայլը ներառում է նախկինում սինթեզված ածխի ակտիվացումը:Ակտիվացման գործընթացում ծակոտիների չափի մեծացումը կարելի է դասակարգել երեքի` նախկինում անհասանելի ծակոտիների բացում, ընտրովի ակտիվացման միջոցով նոր ծակոտիների զարգացում և առկա ծակոտիների լայնացում:
Սովորաբար, երկու մոտեցում՝ ֆիզիկական և քիմիական, օգտագործվում են ակտիվացման համար՝ ցանկալի մակերեսը և ծակոտկենությունը ստանալու համար:Ֆիզիկական ակտիվացումը ներառում է ածխածնի ակտիվացում՝ օգտագործելով օքսիդացնող գազեր, ինչպիսիք են օդը, ածխաթթու գազը և գոլորշին բարձր ջերմաստիճաններում (650-ից մինչև 900°C):Ածխածնի երկօքսիդը սովորաբար նախընտրելի է իր մաքուր բնույթի, հեշտ օգտագործման և վերահսկելի ակտիվացման գործընթացի պատճառով՝ մոտ 800°C ջերմաստիճանում:Ծակոտիների բարձր միատեսակությունը կարելի է ձեռք բերել գոլորշու համեմատ ածխածնի երկօքսիդի ակտիվացումով:Այնուամենայնիվ, ֆիզիկական ակտիվացման համար գոլորշին շատ նախընտրելի է ածխածնի երկօքսիդի համեմատ, քանի որ կարող է արտադրվել համեմատաբար բարձր մակերեսով AC:Ջրի մոլեկուլի ավելի փոքր չափի պատճառով դրա դիֆուզիան ածխի կառուցվածքում արդյունավետ է տեղի ունենում:Պարզվել է, որ գոլորշու միջոցով ակտիվացումը մոտ երկու-երեք անգամ ավելի բարձր է, քան փոխակերպման նույն աստիճանով ածխածնի երկօքսիդը:
Այնուամենայնիվ, քիմիական մոտեցումը ներառում է պրեկուրսորի խառնումը ակտիվացնող նյութերի հետ (NaOH, KOH և FeCl3 և այլն):Այս ակտիվացնող նյութերը գործում են որպես օքսիդանտներ, ինչպես նաև ջրազրկող նյութեր:Այս մոտեցման դեպքում կարբոնացումը և ակտիվացումը կատարվում են միաժամանակ 300-500°C համեմատաբար ավելի ցածր ջերմաստիճանում, համեմատած ֆիզիկական մոտեցման հետ:Արդյունքում, այն ազդում է պիրոլիտիկ տարրալուծման վրա և, այնուհետև, հանգեցնում է ծակոտկեն կառուցվածքի բարելավման և ածխածնի բարձր ելքի ընդլայնմանը:Քիմիական մոտեցման հիմնական առավելություններն են՝ ցածր ջերմաստիճանի պահանջը, բարձր միկրոծակոտկեն կառուցվածքը, մեծ մակերեսը և ռեակցիայի ավարտի նվազագույն ժամանակը:
Քիմիական ակտիվացման մեթոդի գերազանցությունը կարելի է բացատրել Քիմի և նրա գործընկերների կողմից առաջարկված մոդելի հիման վրա [1], ըստ որի AC-ում հայտնաբերվել են տարբեր գնդաձև միկրոտիրույթներ, որոնք պատասխանատու են միկրոծակերի ձևավորման համար։Մյուս կողմից, մեզոպորները զարգացած են միջմիկրոդոմեյնային շրջաններում։Փորձնականորեն նրանք ֆենոլի վրա հիմնված խեժից ձևավորեցին ակտիվացված ածխածին քիմիական (օգտագործելով KOH) և ֆիզիկական (գոլորշու օգտագործմամբ) ակտիվացում (Նկար 1):Արդյունքները ցույց են տվել, որ KOH-ի ակտիվացման միջոցով սինթեզված AC-ն ուներ 2878 մ2/գ մակերեսի բարձր մակերես՝ գոլորշու ակտիվացման 2213 մ2/գ-ի համեմատ:Բացի այդ, այլ գործոններ, ինչպիսիք են ծակոտիների չափը, մակերեսի մակերեսը, միկրոծակերի ծավալը և ծակոտի միջին լայնությունը, բոլորն էլ ավելի լավ են գտնվել KOH-ակտիվացված պայմաններում, քան գոլորշու ակտիվացումը:

Գոլորշի ակտիվացումից (C6S9) և KOH ակտիվացումից (C6K9) AC-ի միջև տարբերությունները, համապատասխանաբար, բացատրվում են միկրոկառուցվածքի մոդելի տեսանկյունից:

Կախված մասնիկների չափից և պատրաստման եղանակից՝ այն կարելի է դասակարգել երեք տեսակի՝ սնուցվող AC, հատիկավոր AC և բշտիկավոր AC:Էլեկտրական AC-ը ձևավորվում է 1 մմ չափի նուրբ հատիկներից, միջին տրամագծի միջակայքը 0,15-0,25 մմ:Granular AC-ն ունի համեմատաբար ավելի մեծ չափսեր և ավելի քիչ արտաքին մակերես:Հատիկավոր AC օգտագործվում են տարբեր հեղուկ փուլերի և գազային փուլերի կիրառման համար՝ կախված դրանց չափերի հարաբերակցությունից:Երրորդ դաս. բշտիկ AC-ը սովորաբար սինթեզվում է նավթային սկիպիդարից, որի տրամագիծը տատանվում է 0,35-ից մինչև 0,8 մմ:Այն հայտնի է իր բարձր մեխանիկական ուժով և փոշու ցածր պարունակությամբ:Այն լայնորեն օգտագործվում է հեղուկացված մահճակալի կիրառություններում, ինչպիսիք են ջրի ֆիլտրացումը՝ շնորհիվ իր գնդաձև կառուցվածքի: