Proceduren for forarbejdning af aktivt kul består typisk af en forkulning efterfulgt af en aktivering af kulstofholdigt materiale fra vegetabilsk oprindelse. Karbonisering er en varmebehandling ved 400-800°C, som omdanner råvarer til kulstof ved at minimere indholdet af flygtige stoffer og øge kulstofindholdet i materialet. Dette øger materialernes styrke og skaber en indledende porøs struktur, som er nødvendig, hvis kulstoffet skal aktiveres. Justering af betingelserne for karbonisering kan påvirke slutproduktet betydeligt. En øget karboniseringstemperatur øger reaktiviteten, men reducerer samtidig mængden af tilstedeværende porer. Dette reducerede volumen af porer skyldes en stigning i kondensationen af materialet ved højere forkulningstemperaturer, hvilket giver en stigning i mekanisk styrke. Derfor bliver det vigtigt at vælge den korrekte procestemperatur baseret på det ønskede produkt af forkulning.
Disse oxider diffunderer ud af kulstoffet, hvilket resulterer i en delvis forgasning, som åbner porer, der tidligere var lukkede, og videreudvikler kulstoffets indre porøse struktur. Ved kemisk aktivering omsættes kulstoffet ved høje temperaturer med et dehydreringsmiddel, der fjerner størstedelen af brint og ilt fra kulstofstrukturen. Kemisk aktivering kombinerer ofte karboniserings- og aktiveringstrinnet, men disse to trin kan stadig forekomme separat afhængigt af processen. Der er fundet høje overfladearealer på over 3.000 m2/g ved anvendelse af KOH som kemisk aktiveringsmiddel.
Aktivt kul fra forskellige råmaterialer.
Ud over at være en adsorbent, der bruges til mange forskellige formål, kan aktivt kul fremstilles af et væld af forskellige råmaterialer, hvilket gør det til et utroligt alsidigt produkt, der kan produceres på mange forskellige områder afhængigt af hvilket råmateriale, der er tilgængeligt. Nogle af disse materialer omfatter skal af planter, sten af frugter, træagtige materialer, asfalt, metalcarbider, kønrøg, skrotaffald fra spildevand og polymeraffald. Forskellige typer kul, som allerede findes i en 5 kulholdig form med en udviklet porestruktur, kan videreforarbejdes til at skabe aktivt kul. Selvom aktivt kul kan fremstilles af næsten alle råmaterialer, er det mest omkostningseffektivt og miljøbevidst at producere aktivt kul fra affaldsmaterialer. Aktivt kul fremstillet af kokosnøddeskaller har vist sig at have store mængder mikroporer, hvilket gør dem til det mest almindeligt anvendte råmateriale til applikationer, hvor der er behov for høj adsorptionskapacitet. Savsmuld og andre træagtige skrotmaterialer indeholder også stærkt udviklede mikroporøse strukturer, som er gode til adsorption fra gasfasen. Fremstilling af aktivt kul fra oliven-, blomme-, abrikos- og ferskensten giver meget homogene adsorbenter med betydelig hårdhed, modstandsdygtighed over for slid og højt mikroporevolumen. PVC-skrot kan aktiveres, hvis HCl fjernes på forhånd, og resulterer i et aktivt kul, som er en god adsorbent til methylenblåt. Aktivt kul er endda blevet fremstillet af dækskrot. For at skelne mellem den brede vifte af mulige prækursorer bliver det nødvendigt at evaluere de resulterende fysiske egenskaber efter aktivering. Ved valg af prækursor er følgende egenskaber af betydning: porernes specifikke overfladeareal, porevolumen og porevolumenfordeling, sammensætning og størrelse af granulat samt kemisk struktur/karakter af kulstofoverfladen.
Det er meget vigtigt at vælge den rigtige precursor til den rigtige anvendelse, fordi variation af precursormaterialer gør det muligt at kontrollere kulstofporestrukturen. Forskellige prækursorer indeholder varierende mængder af makroporer (> 50 nm), som 6 bestemmer deres reaktivitet. Disse makroporer er ikke effektive til adsorption, men deres tilstedeværelse tillader flere kanaler til dannelse af mikroporer under aktivering. Derudover giver makroporerne flere veje for adsorbatmolekyler til at nå mikroporerne under adsorption.
Indlægstid: Apr-01-2022