Aktif karbon (AC), ahşap, hindistancevizi kabuğu, kömür ve kozalak vb.'den üretilen, yüksek gözenekliliğe ve emme kabiliyetine sahip, yüksek karbonlu malzemeleri ifade eder. AC, çeşitli endüstrilerde çok sayıda kirletici maddenin uzaklaştırılması için sıklıkla kullanılan adsorbanlardan biridir. su ve hava kütlelerinden. Tarım ve atık ürünlerden sentezlenen AC, geleneksel olarak kullanılan yenilenemeyen ve pahalı kaynaklara mükemmel bir alternatif olduğunu kanıtlamıştır. AC'nin hazırlanması için karbonizasyon ve aktivasyon olmak üzere iki temel işlem kullanılır. İlk işlemde öncüller, tüm uçucu bileşenlerin dışarı atılması için 400 ila 850°C arasındaki yüksek sıcaklıklara tabi tutulur. Yüksek sıcaklık, gazlar ve katran formundaki hidrojen, oksijen ve nitrojen gibi öncüdeki tüm karbon olmayan bileşenleri uzaklaştırır. Bu işlem, yüksek karbon içeriğine sahip ancak düşük yüzey alanına ve gözenekliliğe sahip kömür üretir. Ancak ikinci adım, önceden sentezlenen kömürün aktivasyonunu içerir. Aktivasyon işlemi sırasında gözenek boyutunun arttırılması üç kategoriye ayrılabilir: daha önce erişilemeyen gözeneklerin açılması, seçici aktivasyonla yeni gözenek gelişimi ve mevcut gözeneklerin genişletilmesi.
İstenilen yüzey alanını ve gözenekliliği elde etmek amacıyla aktivasyon için genellikle fiziksel ve kimyasal olmak üzere iki yaklaşım kullanılır. Fiziksel aktivasyon, yüksek sıcaklıklarda (650 ila 900°C arasında) hava, karbon dioksit ve buhar gibi oksitleyici gazlar kullanılarak karbonize kömürün aktivasyonunu içerir. Karbondioksit, saf yapısı, kolay kullanımı ve 800°C civarında kontrol edilebilir aktivasyon süreci nedeniyle genellikle tercih edilir. Buharla karşılaştırıldığında karbondioksit aktivasyonuyla yüksek gözenek homojenliği elde edilebilir. Bununla birlikte, fiziksel aktivasyon için, nispeten yüksek yüzey alanına sahip AC üretilebildiğinden, karbondioksite kıyasla buhar daha çok tercih edilir. Suyun molekül boyutunun küçük olması nedeniyle kömürün yapısındaki difüzyonu verimli bir şekilde gerçekleşir. Buharla aktivasyonun, aynı dönüşüm derecesine sahip karbondioksitten yaklaşık iki ila üç kat daha yüksek olduğu bulunmuştur.
Bununla birlikte, kimyasal yaklaşım öncül maddenin aktive edici maddelerle (NaOH, KOH ve FeCl3, vb.) karıştırılmasını içerir. Bu aktive edici ajanlar, dehidrasyon ajanlarının yanı sıra oksidanlar olarak da görev yapar. Bu yaklaşımda, karbonizasyon ve aktivasyon, fiziksel yaklaşımla karşılaştırıldığında nispeten daha düşük bir sıcaklıkta (300-500°C) eş zamanlı olarak gerçekleştirilir. Sonuç olarak pirolitik ayrışmayı etkiler ve daha sonra geliştirilmiş gözenekli yapının genişlemesi ve yüksek karbon verimi ile sonuçlanır. Kimyasal yaklaşımın fiziksel yaklaşıma göre başlıca faydaları, düşük sıcaklık gereksinimi, yüksek mikro gözenekli yapılar, geniş yüzey alanı ve minimum reaksiyon tamamlanma süresidir.
Kimyasal aktivasyon yönteminin üstünlüğü, Kim ve arkadaşları [1] tarafından önerilen ve AC'de mikro gözeneklerin oluşumundan sorumlu çeşitli küresel mikro alanların bulunduğu bir modele dayanarak açıklanabilir. Öte yandan, mikro alanlar arası bölgelerde mezo gözenekler gelişmiştir. 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 sentezlenen 2213 m2/g'ye kıyasla 2878 m2/g'lık yüksek yüzey alanına sahip olduğunu gösterdi. Ek olarak gözenek boyutu, yüzey alanı, mikro gözenek hacmi ve ortalama gözenek genişliği gibi diğer faktörlerin de buharla etkinleştirilen koşullarla karşılaştırıldığında KOH ile etkinleştirilen koşullarda daha iyi olduğu bulunmuştur.
Buhar aktivasyonundan hazırlanan AC (C6S9) ve KOH aktivasyonu (C6K9) arasındaki farklar sırasıyla mikro yapı modeli açısından açıklanmıştır.
Parçacık boyutuna ve hazırlama yöntemine bağlı olarak üç türe ayrılabilir: güçlendirilmiş AC, granüler AC ve boncuk AC. Güçlendirilmiş AC, ortalama çapı 0,15-0,25 mm olan, 1 mm boyutunda 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 uygulamalarında kullanılır. Üçüncü sınıf: AC boncuklar genellikle çapı 0,35 ila 0,8 mm arasında değişen petrol ziftinden sentezlenir. Yüksek mekanik mukavemeti ve düşük toz içeriği ile bilinir. Küresel yapısından dolayı su filtrasyonu gibi akışkan yatak uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır.
Gönderim zamanı: Haziran-18-2022