활성탄을 처리하는 절차는 일반적으로 탄화와 식물성 유래 탄소질 물질의 활성화로 구성됩니다. 탄화란 400~800°C에서 열처리하여 휘발분의 함량을 최소화하고 원료의 탄소 함량을 높여 원료를 탄소로 전환시키는 공정입니다. 이는 재료 강도를 증가시키고 탄소가 활성화되는 경우 필요한 초기 다공성 구조를 생성합니다. 탄화 조건을 조정하면 최종 제품에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 탄화 온도가 증가하면 반응성은 증가하지만 동시에 존재하는 기공의 부피는 감소합니다. 이러한 감소된 기공 부피는 더 높은 탄화 온도에서 재료의 응축이 증가하여 기계적 강도가 증가하기 때문입니다. 따라서 원하는 탄화 생성물에 따라 올바른 공정 온도를 선택하는 것이 중요해집니다.
이러한 산화물은 탄소 밖으로 확산되어 이전에 닫혀 있던 기공을 열고 탄소 내부 다공성 구조를 더욱 발전시키는 부분적인 가스화를 초래합니다. 화학적 활성화에서 탄소는 탄소 구조에서 대부분의 수소와 산소를 제거하는 탈수제와 고온에서 반응합니다. 화학적 활성화는 탄화와 활성화 단계를 결합하는 경우가 많지만, 이 두 단계는 공정에 따라 여전히 별도로 발생할 수 있습니다. KOH를 화학 활성화제로 사용할 때 3,000m2/g를 초과하는 높은 표면적이 발견되었습니다.
다양한 원료의 활성탄.
다양한 목적으로 사용되는 흡착제일 뿐만 아니라, 활성탄은 다양한 원료로부터 생산될 수 있으므로 어떤 원료를 사용할 수 있는지에 따라 다양한 분야에서 생산할 수 있는 믿을 수 없을 정도로 다재다능한 제품입니다. 이러한 물질 중 일부에는 식물 껍질, 과일 돌, 목재 재료, 아스팔트, 금속 탄화물, 카본 블랙, 하수 폐기물 퇴적물 및 폴리머 스크랩이 포함됩니다. 기공 구조가 발달된 탄소질 형태로 이미 존재하는 다양한 유형의 석탄을 추가로 가공하여 활성탄을 생성할 수 있습니다. 활성탄은 거의 모든 원료에서 생산할 수 있지만 폐기물에서 활성탄을 생산하는 것이 가장 비용 효율적이고 환경 친화적입니다. 코코넛 껍질에서 생산된 활성탄은 많은 양의 미세 기공을 갖고 있어 높은 흡착 용량이 필요한 응용 분야에 가장 일반적으로 사용되는 원료입니다. 톱밥 및 기타 목재 스크랩 재료에는 기체상에서 흡착하기에 좋은 강력하게 발달된 미세 다공성 구조가 포함되어 있습니다. 올리브, 자두, 살구, 복숭아석에서 활성탄을 생산하면 상당한 경도, 내마모성 및 높은 미세 기공 부피를 갖춘 매우 균질한 흡착제가 생성됩니다. HCl을 미리 제거하면 PVC 스크랩이 활성화될 수 있으며, 결과적으로 메틸렌블루에 대한 우수한 흡착제인 활성탄이 생성됩니다. 활성탄은 타이어 스크랩에서도 생산되었습니다. 광범위한 가능한 전구체를 구별하기 위해서는 활성화 후 생성된 물리적 특성을 평가하는 것이 필요합니다. 전구체를 선택할 때 기공의 비표면적, 기공 부피 및 기공 부피 분포, 과립의 구성 및 크기, 탄소 표면의 화학 구조/특성 등의 특성이 중요합니다.
전구체 물질의 변화로 탄소 기공 구조를 제어할 수 있으므로 올바른 용도에 맞는 올바른 전구체를 선택하는 것은 매우 중요합니다. 다양한 전구체에는 반응성을 결정하는 다양한 양의 거대 기공(> 50nm)이 포함되어 있습니다. 이러한 거대 기공은 흡착에 효과적이지 않지만, 이들의 존재는 활성화 중에 미세 기공 생성을 위한 더 많은 채널을 허용합니다. 추가적으로, 거대기공은 흡착 중에 흡착물 분자가 미세기공에 도달할 수 있는 더 많은 경로를 제공합니다.
게시 시간: 2022년 4월 1일