روش پردازش کربن فعال معمولاً شامل کربن‌سازی و به دنبال آن فعال‌سازی مواد کربنی با منشأ گیاهی است. کربن‌سازی یک عملیات حرارتی در دمای ۴۰۰ تا ۸۰۰ درجه سانتیگراد است که مواد اولیه را با به حداقل رساندن محتوای مواد فرار و افزایش محتوای کربن ماده به کربن تبدیل می‌کند. این امر استحکام مواد را افزایش می‌دهد و یک ساختار متخلخل اولیه ایجاد می‌کند که برای فعال‌سازی کربن ضروری است. تنظیم شرایط کربن‌سازی می‌تواند به طور قابل توجهی بر محصول نهایی تأثیر بگذارد. افزایش دمای کربن‌سازی، واکنش‌پذیری را افزایش می‌دهد، اما در عین حال حجم منافذ موجود را کاهش می‌دهد. این کاهش حجم منافذ به دلیل افزایش تراکم ماده در دماهای بالاتر کربن‌سازی است که منجر به افزایش استحکام مکانیکی می‌شود. بنابراین، انتخاب دمای صحیح فرآیند بر اساس محصول مورد نظر کربن‌سازی اهمیت پیدا می‌کند.
این اکسیدها از کربن خارج می‌شوند و منجر به گازی شدن جزئی می‌شوند که منافذی را که قبلاً بسته بودند باز می‌کند و ساختار متخلخل داخلی کربن را بیشتر توسعه می‌دهد. در فعال‌سازی شیمیایی، کربن در دماهای بالا با یک عامل دهیدراته کننده واکنش می‌دهد که بخش عمده‌ای از هیدروژن و اکسیژن را از ساختار کربن حذف می‌کند. فعال‌سازی شیمیایی اغلب مرحله کربن‌سازی و فعال‌سازی را با هم ترکیب می‌کند، اما بسته به فرآیند، این دو مرحله ممکن است همچنان جداگانه رخ دهند. هنگام استفاده از KOH به عنوان یک عامل فعال‌کننده شیمیایی، مساحت سطح بالایی بیش از 3000 متر مربع بر گرم مشاهده شده است.
کربن فعال از مواد اولیه مختلف.
کربن فعال علاوه بر اینکه یک جاذب مورد استفاده برای اهداف مختلف است، می‌تواند از مواد اولیه متنوعی تولید شود و این امر آن را به محصولی فوق‌العاده متنوع تبدیل می‌کند که بسته به نوع ماده اولیه موجود، می‌تواند در مناطق مختلفی تولید شود. برخی از این مواد شامل پوسته گیاهان، هسته میوه‌ها، مواد چوبی، آسفالت، کاربیدهای فلزی، کربن سیاه، رسوبات ضایعات فاضلاب و ضایعات پلیمری هستند. انواع مختلف زغال سنگ که از قبل به شکل کربنی 5 با ساختار منافذ توسعه یافته وجود دارند، می‌توانند برای تولید کربن فعال بیشتر فرآوری شوند. اگرچه کربن فعال را می‌توان تقریباً از هر ماده اولیه‌ای تولید کرد، اما تولید کربن فعال از مواد زائد مقرون به صرفه‌تر و سازگار با محیط زیست است. کربن‌های فعال تولید شده از پوسته نارگیل نشان داده‌اند که حجم بالایی از ریزمنافذ دارند و آنها را به رایج‌ترین ماده اولیه مورد استفاده برای کاربردهایی که به ظرفیت جذب بالا نیاز است، تبدیل می‌کنند. خاک اره و سایر مواد ضایعات چوبی نیز حاوی ساختارهای ریزمنافذ توسعه یافته‌ای هستند که برای جذب از فاز گازی مناسب هستند. تولید کربن فعال از هسته‌های زیتون، آلو، زردآلو و هلو، جاذب‌های بسیار همگن با سختی قابل توجه، مقاومت در برابر سایش و حجم ریزمنافذ بالا را به دست می‌دهد. ضایعات PVC در صورت حذف HCl از قبل، می‌توانند فعال شوند و منجر به کربن فعالی می‌شوند که جاذب خوبی برای متیلن بلو است. کربن‌های فعال حتی از ضایعات تایر نیز تولید شده‌اند. برای تمایز بین طیف وسیعی از پیش‌سازهای ممکن، ارزیابی خواص فیزیکی حاصل پس از فعال‌سازی ضروری می‌شود. هنگام انتخاب پیش‌ساز، خواص زیر اهمیت دارند: مساحت سطح ویژه منافذ، حجم منافذ و توزیع حجم منافذ، ترکیب و اندازه گرانول‌ها و ساختار/ویژگی شیمیایی سطح کربن.
انتخاب پیش‌ساز صحیح برای کاربرد مناسب بسیار مهم است زیرا تنوع مواد پیش‌ساز امکان کنترل ساختار منافذ کربن را فراهم می‌کند. پیش‌سازهای مختلف حاوی مقادیر مختلفی از ماکروپورها (> 50 نانومتر) هستند که واکنش‌پذیری آنها را تعیین می‌کند. این ماکروپورها برای جذب مؤثر نیستند، اما وجود آنها امکان ایجاد کانال‌های بیشتر برای ایجاد میکروپورها در طول فعال‌سازی را فراهم می‌کند. علاوه بر این، ماکروپورها مسیرهای بیشتری را برای مولکول‌های جذب‌شونده فراهم می‌کنند تا در طول جذب به میکروپورها برسند.
زمان ارسال: آوریل-01-2022