Proceduren for behandling af aktivt kul består typisk af en karbonisering efterfulgt af en aktivering af kulstofholdigt materiale af vegetabilsk oprindelse. Karbonisering er en varmebehandling ved 400-800°C, der omdanner råmaterialer til kulstof ved at minimere indholdet af flygtige stoffer og øge materialets kulstofindhold. Dette øger materialets styrke og skaber en initial porøs struktur, som er nødvendig, hvis kullet skal aktiveres. Justering af karboniseringsbetingelserne kan påvirke slutproduktet betydeligt. En øget karboniseringstemperatur øger reaktiviteten, men reducerer samtidig mængden af tilstedeværende porer. Dette reducerede porevolumen skyldes en øget kondensation af materialet ved højere karboniseringstemperaturer, hvilket giver en øget mekanisk styrke. Derfor bliver det vigtigt at vælge den korrekte procestemperatur baseret på det ønskede karboniseringsprodukt.
Disse oxider diffunderer ud af kulstoffet, hvilket resulterer i en delvis forgasning, som åbner porer, der tidligere var lukkede, og yderligere udvikler kulstoffets indre porøse struktur. Ved kemisk aktivering reageres kulstoffet ved høje temperaturer med et dehydreringsmiddel, der eliminerer størstedelen af hydrogen og ilt fra kulstoffets struktur. Kemisk aktivering kombinerer ofte karboniserings- og aktiveringstrinnet, men disse to trin kan stadig forekomme separat afhængigt af processen. Store overfladearealer på over 3.000 m2/g er blevet fundet ved brug af KOH som et kemisk aktiveringsmiddel.
Aktivt kul fra forskellige råmaterialer.
Udover at være et adsorbent, der anvendes til mange forskellige formål, kan aktivt kul produceres af et væld af forskellige råmaterialer, hvilket gør det til et utroligt alsidigt produkt, der kan produceres i mange forskellige områder afhængigt af hvilket råmateriale der er tilgængeligt. Nogle af disse materialer omfatter planteskaller, frugtsten, træagtige materialer, asfalt, metalkarbider, carbon black, spildevandsaffald og polymeraffald. Forskellige typer kul, som allerede findes i en kulstofholdig form med en udviklet porestruktur, kan yderligere forarbejdes for at skabe aktivt kul. Selvom aktivt kul kan produceres af næsten ethvert råmateriale, er det mest omkostningseffektivt og miljøbevidst at producere aktivt kul fra affaldsmaterialer. Aktivt kul produceret 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 affaldsmaterialer indeholder også stærkt udviklede mikroporøse strukturer, der er gode til adsorption fra gasfasen. Produktion af aktivt kul fra oliven-, blomme-, abrikos- og ferskenkerner giver meget homogene adsorbenter med betydelig hårdhed, slidstyrke og højt mikroporevolumen. PVC-skrot kan aktiveres, hvis HCl fjernes på forhånd, og resulterer i et aktivt kul, der er et godt adsorbent for methylenblåt. Aktivt kul er endda blevet produceret fra 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 et prækursor er følgende egenskaber vigtige: porernes specifikke overfladeareal, porevolumen og porevolumenfordeling, granulernes sammensætning og størrelse samt kuloverfladens kemiske struktur/karakter.
Det er meget vigtigt at vælge den rigtige prækursor til den rigtige anvendelse, fordi variation af prækursormaterialer muliggør kontrol af kulstofporestrukturen. Forskellige prækursorer indeholder varierende mængder makroporer (> 50 nm), som bestemmer deres reaktivitet. Disse makroporer er ikke effektive til adsorption, men deres tilstedeværelse giver flere kanaler til dannelse af mikroporer under aktivering. Derudover giver makroporerne flere veje for adsorbatmolekyler at nå mikroporerne under adsorption.
Opslagstidspunkt: 1. april 2022