Faollashtirilgan uglerod (AC) yog'och, kokos qobig'i, ko'mir va konuslar va boshqalardan ishlab chiqarilgan yuqori g'ovaklilik va sorbsiya qobiliyatiga ega yuqori uglerodli materiallarni anglatadi. AC suv va havo havzalaridan ko'plab ifloslantiruvchi moddalarni olib tashlash uchun turli sohalarda qo'llaniladigan tez-tez ishlatiladigan adsorbentlardan biridir. AC qishloq xo'jaligi va chiqindi mahsulotlaridan sintez qilinganligi sababli, u an'anaviy ravishda ishlatiladigan qayta tiklanmaydigan va qimmat manbalarga ajoyib alternativa ekanligi isbotlandi. AC tayyorlash uchun ikkita asosiy jarayon, karbonlashtirish va faollashtirish qo'llaniladi. Birinchi jarayonda prekursorlar barcha uchuvchan komponentlarni chiqarib tashlash uchun 400 dan 850°C gacha bo'lgan yuqori haroratga duchor bo'ladi. Yuqori harorat prekursordan gazlar va smolalar shaklida vodorod, kislorod va azot kabi barcha uglerod bo'lmagan komponentlarni olib tashlaydi. Bu jarayon yuqori uglerodli, ammo past sirt maydoni va g'ovaklilikka ega bo'lgan ko'mirni hosil qiladi. Biroq, ikkinchi bosqich ilgari sintezlangan ko'mirni faollashtirishni o'z ichiga oladi. Faollashtirish jarayonida g'ovak hajmini oshirishni uch qismga bo'lish mumkin: ilgari kirish mumkin bo'lmagan g'ovaklarni ochish, tanlab faollashtirish orqali yangi g'ovaklarni rivojlantirish va mavjud g'ovaklarni kengaytirish.
Odatda, kerakli sirt maydoni va g'ovaklikka erishish uchun faollashtirish uchun ikkita yondashuv, fizik va kimyoviy usullar qo'llaniladi. Fizik faollashtirish yuqori haroratlarda (650 dan 900°C gacha) havo, karbonat angidrid va bug' kabi oksidlovchi gazlar yordamida karbonatlashgan ko'mirni faollashtirishni o'z ichiga oladi. Karbonat angidrid odatda sof tabiati, oson ishlov berilishi va 800°C atrofida boshqariladigan faollashtirish jarayoni tufayli afzal ko'riladi. Bug'ga nisbatan karbonat angidridni faollashtirish orqali yuqori g'ovak bir xilligiga erishish mumkin. Biroq, fizik faollashtirish uchun nisbatan yuqori sirt maydoniga ega AC hosil bo'lishi mumkinligi sababli, bug' karbonat angidridga nisbatan ancha afzalroqdir. Suvning kichik molekula hajmi tufayli uning ko'mir tuzilishi ichida tarqalishi samarali tarzda sodir bo'ladi. Bug' bilan faollashtirish bir xil konversiya darajasiga ega karbonat angidridga qaraganda ikki-uch baravar yuqori ekanligi aniqlandi.
Biroq, kimyoviy yondashuv prekursorni faollashtiruvchi vositalar (NaOH, KOH va FeCl3 va boshqalar) bilan aralashtirishdan iborat. Bu faollashtiruvchi vositalar oksidlovchi moddalar sifatida ham, suvsizlantiruvchi vositalar sifatida ham ishlaydi. Ushbu yondashuvda karbonizatsiya va faollashtirish bir vaqtning o'zida fizik yondashuvga nisbatan nisbatan pastroq haroratda 300-500°C da amalga oshiriladi. Natijada, u pirolitik parchalanishga ta'sir qiladi va natijada yaxshilangan g'ovak tuzilishning kengayishiga va yuqori uglerod hosil bo'lishiga olib keladi. Kimyoviy yondashuvning fizik yondashuvga nisbatan asosiy afzalliklari past harorat talabi, yuqori mikrog'ovaklik tuzilmalari, katta sirt maydoni va reaksiya tugashining minimal vaqtidir.
Kimyoviy faollashtirish usulining ustunligini Kim va uning hamkasblari tomonidan taklif qilingan model asosida tushuntirish mumkin [1], unga ko'ra ACda mikrog'ovaklarning hosil bo'lishi uchun mas'ul bo'lgan turli xil sharsimon mikrodomenlar mavjud. Boshqa tomondan, mezog'ovaklar mikrodomenlararo mintaqalarda rivojlanadi. Eksperimental ravishda ular fenol asosidagi qatrondan kimyoviy (KOH yordamida) va fizik (bug' yordamida) faollashtirish orqali faollashtirilgan uglerod hosil qilishdi (1-rasm). Natijalar shuni ko'rsatdiki, KOH faollashtirish orqali sintezlangan AC bug' faollashtirish orqali 2213 m2/g ga nisbatan 2878 m2/g yuqori sirt maydoniga ega. Bundan tashqari, g'ovak hajmi, sirt maydoni, mikrog'ovak hajmi va o'rtacha g'ovak kengligi kabi boshqa omillar ham bug' faollashtirilgan sharoitlarga nisbatan KOH faollashtirilgan sharoitlarda yaxshiroq ekanligi aniqlandi.
Bugʻ bilan faollashtirish (C6S9) va KOH faollashtirish (C6K9) dan tayyorlangan AC oʻrtasidagi farqlar mos ravishda mikrotuzilish modeli nuqtai nazaridan tushuntiriladi.
Zarrachalar hajmi va tayyorlash usuliga qarab, uni uch turga bo'lish mumkin: quvvatli AC, donador AC va munchoqsimon AC. Quvvatli AC o'rtacha diametri 0,15-0,25 mm bo'lgan 1 mm o'lchamdagi mayda granulalardan hosil bo'ladi. Donador AC nisbatan kattaroq o'lchamga va kamroq tashqi sirt maydoniga ega. Donador AC o'lcham nisbatlariga qarab turli xil suyuq va gazsimon fazali dasturlar uchun ishlatiladi. Uchinchi sinf: munchoqsimon AC odatda diametri 0,35 dan 0,8 mm gacha bo'lgan neft qatlamidan sintez qilinadi. U yuqori mexanik mustahkamligi va kam chang miqdori bilan mashhur. Sferik tuzilishi tufayli u suv filtrlash kabi suyuq qatlamli dasturlarda keng qo'llaniladi.
Nashr vaqti: 2022-yil 18-iyun