Aktif karbon (AC), odun, hindistan cevizi kabukları, kömür ve kozalaklar vb.'den üretilen yüksek gözenekliliğe ve tutunma yeteneğine sahip yüksek karbonlu malzemeleri ifade eder. AC, çeşitli endüstrilerde su ve hava kütlelerinden çok sayıda kirleticinin uzaklaştırılması için sıklıkla kullanılan adsorbanlardan biridir. Tarımsal ve atık ürünlerden sentezlenen AC, geleneksel olarak kullanılan yenilenemeyen ve pahalı kaynaklara harika bir alternatif olduğunu kanıtlamıştır. AC'nin hazırlanması için karbonizasyon ve aktivasyon olmak üzere iki temel işlem kullanılır. İlk işlemde, öncüller tüm uçucu bileşenleri dışarı atmak için 400 ila 850 °C arasındaki yüksek sıcaklıklara tabi tutulur. Yüksek yükseltilmiş sıcaklık, öncülden hidrojen, oksijen ve azot gibi tüm karbon olmayan bileşenleri gazlar ve katranlar şeklinde uzaklaştırır. Bu işlem, yüksek karbon içeriğine sahip ancak düşük yüzey alanı ve gözenekliliğe sahip kömür üretir. Ancak, ikinci adım daha önce sentezlenen kömürün aktivasyonunu içerir. Aktivasyon işlemi sırasında gözenek boyutunun artırılması üç kategoriye ayrılabilir: daha önce ulaşılamayan gözeneklerin açılması, seçici aktivasyonla yeni gözenek gelişimi ve mevcut gözeneklerin genişletilmesi.
Genellikle, istenilen yüzey alanı ve gözenekliliği elde etmek için aktivasyon için fiziksel ve kimyasal olmak üzere iki yaklaşım kullanılır. Fiziksel aktivasyon, hava, karbondioksit ve buhar gibi oksitleyici gazlar kullanılarak yüksek sıcaklıklarda (650 ila 900 °C arasında) karbonize kömürün aktivasyonunu içerir. Karbondioksit, saf yapısı, kolay kullanımı ve 800 °C civarında kontrol edilebilir aktivasyon süreci nedeniyle genellikle tercih edilir. Karbondioksit aktivasyonu ile buharla karşılaştırıldığında yüksek gözenek düzgünlüğü elde edilebilir. Ancak, fiziksel aktivasyon için, nispeten yüksek yüzey alanına sahip AC üretilebildiğinden, buhar karbondioksite kıyasla çok daha fazla tercih edilir. Suyun daha küçük molekül boyutu nedeniyle, kömürün yapısı içinde difüzyonu verimli bir şekilde gerçekleşir. Buharla aktivasyonun, aynı dönüşüm derecesine rağmen karbondioksitten yaklaşık iki ila üç kat daha yüksek olduğu bulunmuştur.
Ancak kimyasal yaklaşım, öncülün aktive edici ajanlarla (NaOH, KOH ve FeCl3, vb.) karıştırılmasını içerir. Bu aktive edici ajanlar, oksidanlar ve dehidrate edici ajanlar olarak işlev görür. Bu yaklaşımda, karbonizasyon ve aktivasyon, fiziksel yaklaşıma kıyasla nispeten daha düşük bir sıcaklıkta (300-500 °C) eş zamanlı olarak gerçekleştirilir. Sonuç olarak, pirolitik ayrışmayı etkiler ve daha sonra iyileştirilmiş gözenekli yapının genişlemesi ve yüksek karbon verimi ile sonuçlanır. Kimyasal yaklaşımın fiziksel yaklaşıma göre başlıca avantajları, düşük sıcaklık gereksinimi, yüksek mikro gözeneklilik yapıları, geniş yüzey alanı ve en aza indirilmiş reaksiyon tamamlanma süresidir.
Kimyasal aktivasyon yönteminin üstünlüğü, Kim ve çalışma arkadaşları tarafından önerilen bir modele dayanarak açıklanabilir [1], buna göre AC'de mikro gözeneklerin oluşumundan sorumlu çeşitli küresel mikro alanlar bulunur. Öte yandan, mezo gözenekler intermikro alan bölgelerinde gelişir. Deneysel olarak, kimyasal (KOH kullanarak) ve fiziksel (buhar kullanarak) aktivasyonla fenol bazlı reçineden aktif karbon oluşturdular (Şekil 1). Sonuçlar, KOH aktivasyonuyla sentezlenen AC'nin, buhar aktivasyonuyla elde edilen 2213 m2/g'a kıyasla 2878 m2/g'lık yüksek bir yüzey alanına sahip olduğunu gösterdi. Ek olarak, gözenek boyutu, yüzey alanı, mikro gözenek hacmi ve ortalama gözenek genişliği gibi diğer faktörlerin, buhar aktivasyonuyla elde edilene kıyasla KOH ile aktive edilen koşullarda daha iyi olduğu bulundu.
Buhar aktivasyonlu AC (C6S9) ve KOH aktivasyonlu AC (C6K9) arasındaki farklar sırasıyla mikro yapı modeli açısından açıklanmıştır.
Parçacık boyutuna ve hazırlama yöntemine bağlı olarak üç türe ayrılabilir: tahrikli AC, granüler AC ve boncuk AC. Tahrikli AC, ortalama çap aralığı 0,15-0,25 mm olan 1 mm boyutundaki ince granüllerden oluşur. Granül AC, nispeten daha büyük boyuta ve daha az dış yüzey alanına sahiptir. Granül AC, boyut oranlarına bağlı olarak çeşitli sıvı faz ve gaz fazı uygulamaları için kullanılır. Üçüncü sınıf: boncuk AC, genellikle çapı 0,35 ila 0,8 mm arasında değişen petrol ziftinden sentezlenir. Yüksek mekanik mukavemeti ve düşük toz içeriği ile bilinir. Küresel yapısı nedeniyle su filtrasyonu gibi akışkan yatak uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır.
Gönderi zamanı: 18-Haz-2022