Активдештирилген көмүр (АК) жыгачтан, кокос кабыктарынан, көмүрдөн жана конустардан ж.б. алынган жогорку кеуектүүлүккө жана сорбциялык жөндөмгө ээ болгон жогорку көмүртектүү материалдарды билдирет. АК - суу жана аба объектилеринен көптөгөн булгоочу заттарды алып салуу үчүн ар кандай тармактарда колдонулган көп колдонулган адсорбенттердин бири. АК айыл чарба продукцияларынан жана калдыктардан синтезделгендиктен, ал салттуу түрдө колдонулган кайра жаралбай турган жана кымбат булактарга эң сонун альтернатива болуп чыкты. АКны даярдоо үчүн эки негизги процесс, көмүрлөштүрүү жана активдештирүү колдонулат. Биринчи процессте прекурсорлор бардык учуучу компоненттерди чыгарып салуу үчүн 400 жана 850°C ортосундагы жогорку температурага дуушар болушат. Жогорку температура прекурсордон суутек, кычкылтек жана азот сыяктуу газдар жана чайырлар түрүндөгү бардык көмүртек эмес компоненттерди алып салат. Бул процесс көмүртектин курамы жогору, бирок беттик аянты жана кеуектүүлүгү төмөн болгон көмүрдү пайда кылат. Бирок, экинчи кадам мурда синтезделген көмүрдү активдештирүүнү камтыйт. Активдештирүү процессинде тешикчелердин өлчөмүн чоңойтууну үчкө бөлүүгө болот: мурда жетүүгө мүмкүн болбогон тешикчелерди ачуу, селективдүү активдештирүү аркылуу жаңы тешикчелерди түзүү жана бар тешикчелерди кеңейтүү.
Адатта, каалаган беттик аянтты жана кеуектүүлүктү алуу үчүн активдештирүү үчүн эки ыкма колдонулат: физикалык жана химиялык. Физикалык активдештирүү жогорку температурада (650 жана 900°C ортосунда) аба, көмүр кычкыл газы жана буу сыяктуу кычкылдандыруучу газдарды колдонуу менен көмүртектелген көмүрдү активдештирүүнү камтыйт. Көмүр кычкыл газы, адатта, таза жаратылышынан, оңой иштетилишинен жана 800°C тегерегинде башкарылуучу активдештирүү процессинен улам артыкчылыктуу. Бууга салыштырмалуу көмүр кычкыл газын активдештирүү менен жогорку тешиктүүлүккө жетүүгө болот. Бирок, физикалык активдештирүү үчүн көмүр кычкыл газына салыштырмалуу буу алда канча артыкчылыктуу, анткени салыштырмалуу жогорку беттик аянты бар AC өндүрүлүшү мүмкүн. Суунун молекуласынын өлчөмү кичине болгондуктан, анын көмүрдүн түзүлүшүндөгү диффузиясы натыйжалуу жүрөт. Буу менен активдештирүү ошол эле конверсия даражасындагы көмүр кычкыл газына караганда эки-үч эсе жогору экени аныкталган.
Бирок, химиялык ыкма прекурсорлорду активдештирүүчү агенттер (NaOH, KOH жана FeCl3 ж.б.) менен аралаштыруу менен коштолот. Бул активдештирүүчү агенттер кычкылдандыруучу жана кургаткыч агенттер катары да иштейт. Бул ыкмада көмүрлөштүрүү жана активдештирүү физикалык ыкмага салыштырмалуу 300-500°C салыштырмалуу төмөн температурада бир эле учурда жүргүзүлөт. Натыйжада, ал пиролитикалык ажыроого таасир этет жана андан кийин жакшыртылган тешиктүү түзүлүштүн кеңейишине жана көмүртектин жогорку чыгышына алып келет. Химиялык ыкманын физикалык ыкмага караганда негизги артыкчылыктары - төмөнкү температура талабы, жогорку микрокөзөнөктүүлүк структуралары, чоң беттик аянты жана реакциянын аяктоо убактысын минималдаштыруу.
Химиялык активдештирүү ыкмасынын артыкчылыгын Ким жана анын кесиптештери сунуштаган моделдин негизинде түшүндүрсө болот [1], ага ылайык, микротешикчелердин пайда болушуна жооптуу ар кандай сфералык микродомендер ACде кездешет. Башка жагынан алганда, мезотешиктер микродомендер аралык аймактарда өнүктүрүлөт. Эксперименталдык жол менен алар фенол негизиндеги чайырдан химиялык (KOH колдонуу менен) жана физикалык (бууну колдонуу менен) активдештирүү жолу менен активдештирилген көмүртекти пайда кылышкан (1-сүрөт). Жыйынтыктар көрсөткөндөй, KOH активдештирүү жолу менен синтезделген AC буу менен активдештирүү жолу менен 2213 м2/г салыштырмалуу 2878 м2/г жогорку беттик аянтка ээ. Мындан тышкары, тешикчелердин өлчөмү, беттик аянты, микротешикчелердин көлөмү жана тешикчелердин орточо туурасы сыяктуу башка факторлор буу менен активдештирилгенге салыштырмалуу KOH менен активдештирилген шарттарда жакшыраак экени аныкталган.
Буу менен активдештирүүдөн (C6S9) жана KOH менен активдештирүүдөн (C6K9) даярдалган ACтин ортосундагы айырмачылыктар тиешелүүлүгүнө жараша микроструктуралык моделдин негизинде түшүндүрүлөт.
Бөлүкчөлөрдүн өлчөмүнө жана даярдоо ыкмасына жараша, аны үч түргө бөлүүгө болот: кубаттуу AC, гранулдуу AC жана мончок AC. Кубаттуу AC орточо диаметри 0,15-0,25 мм болгон 1 мм өлчөмүндөгү майда гранулдардан жасалат. Гранулдуу AC салыштырмалуу чоңураак жана тышкы бетинин аянты азыраак. Гранулдуу AC ар кандай суюк жана газ фазасындагы колдонмолор үчүн алардын өлчөмдөрүнүн катышына жараша колдонулат. Үчүнчү класс: мончок AC жалпысынан диаметри 0,35тен 0,8 ммге чейинки мунай чайырынан синтезделет. Ал жогорку механикалык бекемдиги жана чаңдын аздыгы менен белгилүү. Ал тоголок түзүлүшүнөн улам сууну чыпкалоо сыяктуу суюк катмардагы колдонмолордо кеңири колдонулат.
Жарыяланган убактысы: 2022-жылдын 18-июну