Aktivní uhlí (AC) označuje vysoce uhlíkaté materiály s vysokou porézností a sorpční schopností vyráběné ze dřeva, skořápek kokosových ořechů, uhlí a šišek atd. AC je jedním z často používaných adsorbentů používaných v různých průmyslových odvětvích k odstraňování mnoha znečišťujících látek. z vodních a vzdušných těles.Protože se AC syntetizuje ze zemědělských a odpadních produktů, ukázalo se, že je skvělou alternativou k tradičně používaným neobnovitelným a drahým zdrojům.Pro přípravu AC se používají dva základní procesy, karbonizace a aktivace.V prvním procesu jsou prekurzory vystaveny vysokým teplotám, mezi 400 a 850 °C, aby se odstranily všechny těkavé složky.Vysoká zvýšená teplota odstraňuje z prekurzoru všechny neuhlíkové složky, jako je vodík, kyslík a dusík ve formě plynů a dehtů.Tento proces produkuje polokoks s vysokým obsahem uhlíku, ale nízkým povrchem a pórovitostí.Druhý krok však zahrnuje aktivaci dříve syntetizovaného uhlíku.Zvětšení velikosti pórů během aktivačního procesu lze rozdělit do tří kategorií: otevření dříve nepřístupných pórů, rozvoj nových pórů selektivní aktivací a rozšíření stávajících pórů.
Obvykle se pro aktivaci používají dva přístupy, fyzikální a chemický, aby se získala požadovaná plocha povrchu a poréznost.Fyzikální aktivace zahrnuje aktivaci karbonizovaného uhlí pomocí oxidačních plynů, jako je vzduch, oxid uhličitý a pára, při vysokých teplotách (mezi 650 a 900 °C).Oxid uhličitý je obvykle preferován kvůli jeho čisté povaze, snadné manipulaci a kontrolovatelnému procesu aktivace kolem 800 °C.Aktivací oxidem uhličitým lze dosáhnout vysoké rovnoměrnosti pórů ve srovnání s párou.Avšak pro fyzikální aktivaci je pára mnohem výhodnější ve srovnání s oxidem uhličitým, protože lze vyrábět AC s relativně velkým povrchem.Vzhledem k menší velikosti molekul vody dochází efektivně k její difúzi ve struktuře uhlíku.Bylo zjištěno, že aktivace párou je přibližně dvakrát až třikrát vyšší než aktivace oxidu uhličitého se stejným stupněm konverze.
Chemický přístup však zahrnuje smíchání prekurzoru s aktivačními činidly (NaOH, KOH a FeCl3 atd.).Tato aktivační činidla působí jako oxidanty i jako dehydratační činidla.V tomto přístupu se karbonizace a aktivace provádějí současně při poměrně nižší teplotě 300-500 °C ve srovnání s fyzikálním přístupem.V důsledku toho dochází k pyrolytickému rozkladu a následně k expanzi zlepšené porézní struktury a vysokému výtěžku uhlíku.Mezi hlavní výhody chemického přístupu oproti fyzikálnímu patří požadavek na nízkou teplotu, vysoce mikroporézní struktury, velký povrch a minimalizace doby dokončení reakce.
Nadřazenost metody chemické aktivace lze vysvětlit na základě modelu navrženého Kimem a jeho spolupracovníky [1], podle kterého se v AC nacházejí různé sférické mikrodomény odpovědné za tvorbu mikropórů.Na druhé straně jsou mezopóry vyvinuty v oblastech intermikrodomény.Experimentálně vytvořili aktivní uhlí z pryskyřice na bázi fenolu chemickou (pomocí KOH) a fyzikální (pomocí páry) aktivací (obrázek 1).Výsledky ukázaly, že AC syntetizovaný aktivací KOH měl vysoký povrch 2878 m2/g ve srovnání s 2213 m2/g aktivací párou.Kromě toho bylo zjištěno, že další faktory, jako je velikost pórů, plocha povrchu, objem mikropórů a průměrná šířka pórů, jsou lepší v podmínkách aktivace KOH ve srovnání s aktivací párou.
Rozdíly mezi AC připraveným z aktivace párou (C6S9) a aktivací KOH (C6K9), v tomto pořadí, vysvětleny z hlediska modelu mikrostruktury.
V závislosti na velikosti částic a způsobu přípravy je lze rozdělit do tří typů: napájené AC, granulované AC a perličkové AC.Powered AC je tvořen z jemných granulí o velikosti 1 mm s průměrným průměrem v rozmezí 0,15-0,25 mm.Granulovaný AC má srovnatelně větší velikost a menší vnější povrch.Granulované AC se používají pro různé aplikace v kapalné a plynné fázi v závislosti na jejich rozměrových poměrech.Třetí třída: kulička AC je obecně syntetizována z ropné smoly o průměru v rozmezí od 0,35 do 0,8 mm.Vyznačuje se vysokou mechanickou pevností a nízkým obsahem prachu.Díky své kulové struktuře je široce používán v aplikacích s fluidním ložem, jako je filtrace vody.
Čas odeslání: 18. června 2022