Aktivert karbon (AC) refererer til de svært karbonholdige materialene med høy porøsitet og sorpsjonsevne produsert fra tre, kokosnøttskall, kull og kjegler, etc. AC er en av de ofte brukte adsorbentene som brukes i ulike industrier for fjerning av mange forurensninger fra vann- og luftforekomster. Siden AC syntetisert fra landbruksprodukter og avfallsprodukter, har det vist seg å være et flott alternativ til de tradisjonelt brukte ikke-fornybare og dyre kildene. For fremstilling av AC brukes to grunnleggende prosesser, karbonisering og aktivering. I den første prosessen utsettes forløpere for høye temperaturer, mellom 400 og 850°C, for å drive ut alle de flyktige komponentene. Høy forhøyet temperatur fjerner alle ikke-karbonkomponenter fra forløperen som hydrogen, oksygen og nitrogen i form av gasser og tjære. Denne prosessen produserer forkull med høyt karboninnhold, men lavt overflateareal og porøsitet. Det andre trinnet involverer imidlertid aktivering av tidligere syntetisert forkulling. Forbedring av porestørrelse under aktiveringsprosessen kan kategoriseres i tre: åpning av tidligere utilgjengelige porer, ny poreutvikling ved selektiv aktivering og utvidelse av eksisterende porer.
Vanligvis brukes to tilnærminger, fysisk og kjemisk, for aktivering for å få ønsket overflateareal og porøsitet. Fysisk aktivering innebærer aktivering av karbonisert kull ved bruk av oksiderende gasser som luft, karbondioksid og damp ved høye temperaturer (mellom 650 og 900 °C). Karbondioksid er vanligvis foretrukket på grunn av sin rene natur, enkle håndtering og kontrollerbare aktiveringsprosess rundt 800°C. Høy poreuniformitet kan oppnås med karbondioksidaktivering sammenlignet med damp. For fysisk aktivering er imidlertid damp mye foretrukket sammenlignet med karbondioksid siden AC med relativt høyt overflateareal kan produseres. På grunn av den mindre molekylstørrelsen til vann, skjer diffusjonen i røyestrukturen effektivt. Aktivering med damp har vist seg å være rundt to til tre ganger høyere enn karbondioksid med samme grad av omdannelse.
Imidlertid involverer kjemisk tilnærming blanding av forløper med aktiverende midler (NaOH, KOH og FeCl3, etc.). Disse aktiveringsmidlene virker som oksidanter så vel som dehydrerende midler. I denne tilnærmingen utføres karbonisering og aktivering samtidig ved relativt lavere temperatur 300-500°C sammenlignet med den fysiske tilnærmingen. Som et resultat påvirker det den pyrolytiske dekomponeringen og resulterer deretter i utvidelse av forbedret porøs struktur og høyt karbonutbytte. De viktigste fordelene med kjemisk fremfor fysisk tilnærming er kravet til lav temperatur, strukturer med høy mikroporøsitet, stort overflateareal og minimal reaksjonsgjennomføringstid.
Den kjemiske aktiveringsmetodens overlegenhet kan forklares på grunnlag av en modell foreslått av Kim og hans medarbeidere [1] i henhold til hvilken ulike sfæriske mikrodomener som er ansvarlige for dannelsen av mikroporer, finnes i AC. På den annen side utvikles mesoporer i intermikrodomeneregionene. Eksperimentelt dannet de aktivert karbon fra fenolbasert harpiks ved kjemisk (ved bruk av KOH) og fysisk (ved hjelp av damp) aktivering (figur 1). Resultatene viste at AC syntetisert ved KOH-aktivering hadde høyt overflateareal på 2878 m2/g sammenlignet med 2213 m2/g ved dampaktivering. I tillegg ble andre faktorer som porestørrelse, overflateareal, mikroporevolum og gjennomsnittlig porebredde alle funnet å være bedre under KOH-aktiverte forhold sammenlignet med dampaktivert.
Forskjeller mellom AC Forberedt fra henholdsvis dampaktivering (C6S9) og KOH-aktivering (C6K9), forklart i form av mikrostrukturmodell.
Avhengig av partikkelstørrelsen og fremstillingsmetoden, kan den kategoriseres i tre typer: drevet AC, granulær AC og perle AC. Powered AC er dannet av fine granuler med størrelse 1 mm med gjennomsnittlig diameter på 0,15-0,25 mm. Granulær AC har relativt større størrelse og mindre ytre overflate. Granulær AC brukes til forskjellige væskefase- og gassfaseapplikasjoner avhengig av dimensjonsforhold. Tredje klasse: perle AC er generelt syntetisert fra petroleumsbek med diameter fra 0,35 til 0,8 mm. Den er kjent for sin høye mekaniske styrke og lave støvinnhold. Den er mye brukt i fluidisert sjiktapplikasjoner som vannfiltrering på grunn av dens sfæriske struktur.
Innleggstid: 18. juni 2022