Aktivləşdirilmiş karbon (AK) ağacdan, kokos qabıqlarından, kömürdən və konuslardan və s. istehsal olunan yüksək məsaməliliyə və sorbsiya qabiliyyətinə malik yüksək karbonlu materiallara aiddir. AK, su və hava hövzələrindən çoxsaylı çirkləndiricilərin çıxarılması üçün müxtəlif sənaye sahələrində tez-tez istifadə olunan adsorbentlərdən biridir. AK kənd təsərrüfatı və tullantı məhsullarından sintez edildiyi üçün ənənəvi olaraq istifadə edilən bərpa olunmayan və bahalı mənbələrə əla alternativ olduğunu sübut etmişdir. AK-nin hazırlanması üçün iki əsas proses, karbonlaşma və aktivləşdirmə istifadə olunur. Birinci prosesdə bütün uçucu komponentləri xaric etmək üçün prekursorlar 400 ilə 850°C arasında yüksək temperatura məruz qalır. Yüksək yüksək temperatur prekursordan qazlar və qatranlar şəklində hidrogen, oksigen və azot kimi bütün qeyri-karbon komponentlərini çıxarır. Bu proses yüksək karbon tərkibli, lakin aşağı səth sahəsi və məsaməliliyə malik kömür istehsal edir. Lakin, ikinci mərhələ əvvəllər sintez edilmiş kömürün aktivləşdirilməsini əhatə edir. Aktivləşdirmə prosesi zamanı məsamə ölçüsünün artırılması üç hissəyə bölünə bilər: əvvəllər əlçatmaz məsamələrin açılması, selektiv aktivləşdirmə yolu ilə yeni məsamələrin inkişafı və mövcud məsamələrin genişləndirilməsi.
Adətən, istənilən səth sahəsi və məsaməlilik əldə etmək üçün aktivləşdirmə üçün iki yanaşma - fiziki və kimyəvi - istifadə olunur. Fiziki aktivləşdirmə, yüksək temperaturda (650 ilə 900°C arasında) hava, karbon qazı və buxar kimi oksidləşdirici qazlardan istifadə edərək karbonlaşmış kömürün aktivləşdirilməsini əhatə edir. Karbon qazı adətən təmiz təbiəti, asan idarə olunması və 800°C ətrafında idarə olunan aktivləşdirmə prosesi səbəbindən üstünlük təşkil edir. Buxarla müqayisədə karbon qazının aktivləşdirilməsi ilə yüksək məsamə vahidliyi əldə edilə bilər. Lakin, fiziki aktivləşdirmə üçün nisbətən yüksək səth sahəsi olan AC istehsal edilə bildiyindən, karbon qazı ilə müqayisədə buxar daha çox üstünlük təşkil edir. Suyun molekul ölçüsü daha kiçik olduğundan, kömürün strukturunda onun diffuziyası səmərəli şəkildə baş verir. Buxarla aktivləşmənin eyni dərəcədə çevrilmə ilə karbon qazından təxminən iki-üç dəfə yüksək olduğu aşkar edilmişdir.
Lakin kimyəvi yanaşma prekursorun aktivləşdirici maddələrlə (NaOH, KOH və FeCl3 və s.) qarışdırılmasını əhatə edir. Bu aktivləşdirici maddələr oksidləşdirici maddələrlə yanaşı, susuzlaşdırıcı maddələr kimi də çıxış edir. Bu yanaşmada karbonlaşma və aktivləşdirmə fiziki yanaşma ilə müqayisədə nisbətən aşağı temperaturda 300-500°C-də eyni vaxtda həyata keçirilir. Nəticədə, bu, pirolitik parçalanmaya təsir göstərir və daha sonra təkmilləşdirilmiş məsaməli strukturun genişlənməsinə və yüksək karbon məhsuldarlığına səbəb olur. Kimyəvi yanaşmanın fiziki yanaşmaya nisbətən əsas üstünlükləri aşağı temperatur tələbi, yüksək mikroməsaməli strukturlar, böyük səth sahəsi və minimuma endirilmiş reaksiyanın tamamlanma müddətidir.
Kimyəvi aktivləşdirmə metodunun üstünlüyü Kim və onun həmkarları tərəfindən təklif edilən model əsasında izah edilə bilər [1], buna əsasən AC-də mikroməsamələrin əmələ gəlməsindən məsul olan müxtəlif sferik mikrodomenlər tapılır. Digər tərəfdən, mezoməsamələri mikrodomenlərarası bölgələrdə inkişaf etdirilir. Təcrübə yolu ilə onlar kimyəvi (KOH istifadə edərək) və fiziki (buxar istifadə edərək) aktivləşdirmə yolu ilə fenol əsaslı qətrandan aktivləşdirilmiş karbon əmələ gətirdilər (Şəkil 1). Nəticələr göstərdi ki, KOH aktivləşdirməsi ilə sintez edilən AC, buxar aktivləşdirməsi ilə 2213 m2/q ilə müqayisədə 2878 m2/q yüksək səth sahəsinə malikdir. Bundan əlavə, məsamə ölçüsü, səth sahəsi, mikroməsamə həcmi və orta məsamə eni kimi digər amillərin hamısının buxar aktivləşdirməsi ilə müqayisədə KOH ilə aktivləşdirilmiş şəraitdə daha yaxşı olduğu aşkar edilmişdir.
Buxarla aktivləşdirmədən (C6S9) hazırlanmış AC və KOH aktivləşdirməsindən (C6K9) hazırlanmış AC arasındakı fərqlər müvafiq olaraq mikrostruktur modeli baxımından izah olunur.
Hissəcik ölçüsündən və hazırlanma üsulundan asılı olaraq, onu üç növə bölmək olar: mühərrikli AC, dənəvər AC və muncuqlu AC. Güclü AC, orta diametri 0,15-0,25 mm arasında olan 1 mm ölçülü incə qranullardan əmələ gəlir. Dənəvər AC nisbətən daha böyük ölçüyə və daha az xarici səth sahəsinə malikdir. Dənəvər AC, ölçü nisbətlərindən asılı olaraq müxtəlif maye fazalı və qaz fazalı tətbiqlər üçün istifadə olunur. Üçüncü sinif: muncuqlu AC ümumiyyətlə diametri 0,35 ilə 0,8 mm arasında dəyişən neft qatranından sintez olunur. Yüksək mexaniki möhkəmliyi və aşağı toz tərkibi ilə tanınır. Sferik quruluşuna görə su filtrasiyası kimi mayeləşdirilmiş yataq tətbiqlərində geniş istifadə olunur.
Yazı vaxtı: 18 iyun 2022