Aktivni ugalj (AC) odnosi se na visokokarbonske materijale koji imaju visoku poroznost i sposobnost sorpcije koji se proizvode od drveta, kokosovih ljuski, uglja i češera, itd. AC je jedan od često korištenih adsorbenata koji se koriste u raznim industrijama za uklanjanje brojnih zagađivača iz vode i vazduha. Budući da se AC sintetiziran iz poljoprivrednih i otpadnih proizvoda, pokazao kao odlična alternativa tradicionalno korištenim neobnovljivim i skupim izvorima. Za pripremu AC koriste se dva osnovna procesa, karbonizacija i aktivacija. U prvom procesu, prekursori se podvrgavaju visokim temperaturama, između 400 i 850°C, kako bi se izbacile sve isparljive komponente. Visoka povišena temperatura uklanja sve neugljične komponente iz prekursora kao što su vodonik, kisik i dušik u obliku plinova i katrana. Ovaj proces proizvodi ugljen koji ima visok sadržaj ugljika, ali nisku površinu i poroznost. Međutim, drugi korak uključuje aktivaciju prethodno sintetiziranog char. Povećanje veličine pora tokom procesa aktivacije može se kategorizirati u tri: otvaranje ranije nedostupnih pora, razvoj novih pora selektivnim aktiviranjem i proširenje postojećih pora.
Obično se koriste dva pristupa, fizički i hemijski, za aktivaciju kako bi se dobila željena površina i poroznost. Fizička aktivacija uključuje aktivaciju karboniziranog ugljena korištenjem oksidirajućih plinova kao što su zrak, ugljični dioksid i para na visokim temperaturama (između 650 i 900°C). Ugljični dioksid se obično preferira zbog njegove čiste prirode, lakog rukovanja i kontroliranog procesa aktivacije na oko 800°C. Visoka uniformnost pora može se postići aktivacijom ugljen-dioksida u poređenju sa parom. Međutim, za fizičku aktivaciju, para je mnogo poželjnija u odnosu na ugljični dioksid jer se može proizvesti AC s relativno velikom površinom. Zbog manje veličine molekula vode, njena difuzija unutar strukture ugljena se odvija efikasno. Utvrđeno je da je aktivacija parom oko dva do tri puta veća od ugljičnog dioksida sa istim stupnjem konverzije.
Međutim, hemijski pristup uključuje miješanje prekursora sa aktivacijskim agensima (NaOH, KOH, i FeCl3, itd.). Ovi aktivacijski agensi djeluju kao oksidansi, kao i kao dehidratanti. U ovom pristupu karbonizacija i aktivacija se provode istovremeno na relativno nižoj temperaturi 300-500°C u odnosu na fizički pristup. Kao rezultat toga, utiče na pirolitičku dekompoziciju, a zatim dovodi do proširenja poboljšane porozne strukture i visokog prinosa ugljika. Glavne prednosti hemijskog u odnosu na fizički pristup su zahtjevi za niskom temperaturom, strukture visoke mikroporoznosti, velika površina i minimizirano vrijeme završetka reakcije.
Superiornost metode hemijske aktivacije može se objasniti na osnovu modela koji su predložili Kim i njegovi suradnici [1] prema kojem se u AC nalaze različiti sferni mikrodomeni odgovorni za formiranje mikropora. S druge strane, mezopore su razvijene u intermikrodomenskim regijama. Eksperimentalno su formirali aktivni ugljen od smole na bazi fenola kemijskom (pomoću KOH) i fizičkom (pomoću pare) aktivacijom (slika 1). Rezultati su pokazali da AC sintetizovan aktivacijom KOH ima veliku površinu od 2878 m2/g u poređenju sa 2213 m2/g aktivacijom parom. Osim toga, pokazalo se da su drugi faktori kao što su veličina pora, površina, volumen mikropora i prosječna širina pora bolji u uvjetima aktiviranim KOH u odnosu na aktivirane parom.
Razlike između AC pripremljene aktivacijom parom (C6S9) i aktivacijom KOH (C6K9), respektivno, objašnjene u smislu modela mikrostrukture.
Ovisno o veličini čestica i načinu pripreme, može se kategorizirati u tri tipa: napajani AC, granulirani AC i kuglični AC. Powered AC se formira od finih granula veličine 1 mm sa prosečnim rasponom prečnika od 0,15-0,25 mm. Zrnasti AC ima relativno veću veličinu i manju vanjsku površinu. Granulirani AC se koriste za različite primjene tekućih i plinovitih faza ovisno o njihovim omjerima dimenzija. Treća klasa: kuglica AC se uglavnom sintetizira iz naftne smole prečnika od 0,35 do 0,8 mm. Poznat je po svojoj visokoj mehaničkoj čvrstoći i niskom sadržaju prašine. Zbog svoje sferične strukture se intenzivno koristi u aplikacijama u fluidiziranom sloju kao što je filtracija vode.
Vrijeme objave: Jun-18-2022