Aktivt kul (AC) refererer til de meget kulholdige materialer med høj porøsitet og sorptionsevne fremstillet af træet, kokosnøddeskaller, kul og kogler osv. AC er et af de hyppigt anvendte adsorbenter, der anvendes i forskellige industrier til fjernelse af talrige forurenende stoffer fra vand- og luftlegemer.Siden AC syntetiseret fra landbrugsprodukter og affaldsprodukter, har det vist sig at være et godt alternativ til de traditionelt brugte ikke-vedvarende og dyre kilder.Til fremstilling af AC anvendes to grundlæggende processer, karbonisering og aktivering.I den første proces udsættes prækursorer for høje temperaturer, mellem 400 og 850°C, for at uddrive alle de flygtige komponenter.Høj forhøjet temperatur fjerner alle ikke-kulstofkomponenter fra precursoren såsom brint, oxygen og nitrogen i form af gasser og tjære.Denne proces producerer forkul med højt kulstofindhold, men lavt overfladeareal og porøsitet.Det andet trin involverer imidlertid aktivering af tidligere syntetiseret kul.Forøgelse af porestørrelse under aktiveringsprocessen kan kategoriseres i tre: åbning af tidligere utilgængelige porer, udvikling af nye porer ved selektiv aktivering og udvidelse af eksisterende porer.
Normalt bruges to tilgange, fysisk og kemisk, til aktivering for at opnå ønsket overfladeareal og porøsitet.Fysisk aktivering involverer aktivering af kulsyret ved hjælp af oxiderende gasser såsom luft, kuldioxid og damp ved høje temperaturer (mellem 650 og 900°C).Kuldioxid foretrækkes normalt på grund af dets rene natur, lette håndtering og kontrollerbare aktiveringsproces omkring 800°C.Høj poreensartethed kan opnås med kuldioxidaktivering sammenlignet med damp.Til fysisk aktivering er damp dog meget foretrukket sammenlignet med kuldioxid, da AC med relativt stort overfladeareal kan produceres.På grund af vands mindre molekylestørrelse sker dets diffusion inden for chars struktur effektivt.Aktivering med damp har vist sig at være omkring to til tre gange højere end kuldioxid med samme grad af omdannelse.
Kemisk tilgang involverer imidlertid blanding af precursor med aktiverende midler (NaOH, KOH og FeCl3 osv.).Disse aktiverende midler virker som oxidanter såvel som dehydrerende midler.I denne fremgangsmåde udføres karbonisering og aktivering samtidigt ved en forholdsvis lavere temperatur på 300-500°C sammenlignet med den fysiske fremgangsmåde.Som et resultat påvirker det den pyrolytiske nedbrydning og resulterer derefter i udvidelse af forbedret porøs struktur og højt kulstofudbytte.De største fordele ved kemisk frem for fysisk tilgang er kravet til lave temperaturer, strukturer med høj mikroporøsitet, stort overfladeareal og minimeret reaktionsgennemførelsestid.
Den kemiske aktiveringsmetodes overlegenhed kan forklares på basis af en model foreslået af Kim og hans kolleger [1], ifølge hvilken forskellige sfæriske mikrodomæner, der er ansvarlige for dannelsen af mikroporer, findes i AC.På den anden side udvikles mesoporer i intermikrodomæneregionerne.Eksperimentelt dannede de aktivt kul fra phenolbaseret harpiks ved kemisk (ved hjælp af KOH) og fysisk (ved hjælp af damp) aktivering (figur 1).Resultater viste, at AC syntetiseret ved KOH-aktivering havde et højt overfladeareal på 2878 m2/g sammenlignet med 2213 m2/g ved dampaktivering.Derudover blev andre faktorer såsom porestørrelse, overfladeareal, mikroporevolumen og gennemsnitlig porebredde alle fundet at være bedre under KOH-aktiverede forhold sammenlignet med dampaktiveret.
Forskelle mellem AC Forberedt fra henholdsvis dampaktivering (C6S9) og KOH-aktivering (C6K9), forklaret i form af mikrostrukturmodel.
Afhængigt af partikelstørrelsen og fremstillingsmetoden kan den kategoriseres i tre typer: powered AC, granulær AC og perle AC.Powered AC er dannet af fine granulat med størrelse 1 mm med en gennemsnitlig diameter på 0,15-0,25 mm.Granulær AC har en forholdsvis større størrelse og mindre ydre overfladeareal.Granulær AC bruges til forskellige væskefase- og gasfaseapplikationer afhængigt af deres dimensionsforhold.Tredje klasse: perle AC syntetiseres generelt ud fra petroleumsbeklædningen med en diameter på mellem 0,35 og 0,8 mm.Den er kendt for sin høje mekaniske styrke og lave støvindhold.Det bruges i vid udstrækning i fluid bed-applikationer såsom vandfiltrering på grund af dets sfæriske struktur.
Indlægstid: 18-jun-2022