Prosedyren for å behandle aktivt karbon består typisk av en karbonisering etterfulgt av en aktivering av karbonholdig materiale fra vegetabilsk opprinnelse. Karbonisering er en varmebehandling ved 400-800°C som omdanner råvarer til karbon ved å minimere innholdet av flyktige stoffer og øke karboninnholdet i materialet. Dette øker materialenes styrke og skaper en innledende porøs struktur som er nødvendig hvis karbonet skal aktiveres. Justering av betingelsene for karbonisering kan påvirke sluttproduktet betydelig. En økt karboniseringstemperatur øker reaktiviteten, men reduserer samtidig volumet av porene som er tilstede. Dette reduserte porevolumet skyldes en økning i kondensasjonen av materialet ved høyere karboniseringstemperaturer som gir en økning i mekanisk styrke. Derfor blir det viktig å velge riktig prosesstemperatur basert på ønsket karboniseringsprodukt.
Disse oksidene diffunderer ut av karbonet, noe som resulterer i en delvis gassifisering som åpner porer som tidligere var lukket og videreutvikler karbonets indre porøse struktur. Ved kjemisk aktivering reageres karbonet ved høye temperaturer med et dehydreringsmiddel som fjerner mesteparten av hydrogen og oksygen fra karbonstrukturen. Kjemisk aktivering kombinerer ofte karboniserings- og aktiveringstrinnet, men disse to trinnene kan fortsatt forekomme separat avhengig av prosessen. Det er funnet høye overflatearealer på over 3000 m2 /g ved bruk av KOH som kjemisk aktiveringsmiddel.
Aktivt karbon fra forskjellige råmaterialer.
I tillegg til å være en adsorbent som brukes til mange forskjellige formål, kan aktivert karbon produseres fra et vell av forskjellige råvarer, noe som gjør det til et utrolig allsidig produkt som kan produseres på mange forskjellige områder avhengig av hvilket råmateriale som er tilgjengelig. Noen av disse materialene inkluderer skjell av planter, steiner av frukt, trematerialer, asfalt, metallkarbider, kjønrøk, skrapavfall fra kloakk og polymerrester. Ulike typer kull, som allerede eksisterer i 5 karbonholdig form med en utviklet porestruktur, kan viderebearbeides for å lage aktivt karbon. Selv om aktivert karbon kan produseres fra nesten alle råvarer, er det mest kostnadseffektivt og miljøbevisst å produsere aktivert karbon fra avfallsmaterialer. Aktivt karbon produsert fra kokosnøttskall har vist seg å ha store volumer av mikroporer, noe som gjør dem til det mest brukte råmaterialet for applikasjoner der høy adsorpsjonskapasitet er nødvendig. Sagflis og andre treaktige skrapmaterialer inneholder også sterkt utviklede mikroporøse strukturer som er gode for adsorpsjon fra gassfasen. Produksjon av aktivt karbon fra oliven-, plomme-, aprikos- og ferskensteiner gir svært homogene adsorbenter med betydelig hardhet, motstand mot slitasje og høyt mikroporevolum. PVC-skrap kan aktiveres dersom HCl fjernes på forhånd, og resulterer i et aktivt kull som er en god adsorbent for metylenblått. Aktivt karbon har til og med blitt produsert fra dekkskrot. For å skille mellom det brede spekteret av mulige forløpere, blir det nødvendig å evaluere de resulterende fysiske egenskapene etter aktivering. Ved valg av forløper er følgende egenskaper viktige: spesifikt overflateareal av porene, porevolum og porevolumfordeling, sammensetning og størrelse på granuler, og kjemisk struktur/karakter av karbonoverflaten.
Å velge riktig forløper for riktig bruk er svært viktig fordi variasjon av forløpermaterialer gjør det mulig å kontrollere karbonporestrukturen. Ulike forløpere inneholder varierende mengder makroporer (> 50 nm), som 6 bestemmer deres reaktivitet. Disse makroporene er ikke effektive for adsorpsjon, men deres tilstedeværelse tillater flere kanaler for dannelse av mikroporer under aktivering. I tillegg gir makroporene flere veier for adsorbatmolekyler for å nå mikroporene under adsorpsjon.
Innleggstid: 01-04-2022