O procedemento para o procesamento de carbón activado consiste normalmente nunha carbonización seguida dunha activación de material carbonoso de orixe vexetal. A carbonización é un tratamento térmico a 400-800 °C que converte as materias primas en carbono minimizando o contido de materia volátil e aumentando o contido de carbono do material. Isto aumenta a resistencia dos materiais e crea unha estrutura porosa inicial que é necesaria para activar o carbono. Axustar as condicións de carbonización pode afectar significativamente o produto final. Un aumento da temperatura de carbonización aumenta a reactividade, pero ao mesmo tempo diminúe o volume de poros presentes. Esta diminución do volume de poros débese a un aumento da condensación do material a temperaturas de carbonización máis altas, o que produce un aumento da resistencia mecánica. Polo tanto, é importante elixir a temperatura de proceso correcta en función do produto de carbonización desexado.
Estes óxidos difúndense fóra do carbono, o que resulta nunha gasificación parcial que abre os poros que estaban previamente pechados e desenvolve aínda máis a estrutura porosa interna do carbono. Na activación química, o carbono reacciona a altas temperaturas cun axente deshidratante que elimina a maior parte do hidróxeno e o osíxeno da estrutura do carbono. A activación química adoita combinar o paso de carbonización e activación, pero estes dous pasos poden ocorrer por separado dependendo do proceso. Atopáronse áreas superficiais elevadas, superiores a 3.000 m2/g, ao usar KOH como axente activador químico.
Carbón activado a partir de diferentes materias primas.
Ademais de ser un adsorbente empregado para moitos fins diferentes, o carbón activado pódese producir a partir dunha gran cantidade de materias primas diferentes, o que o converte nun produto incriblemente versátil que se pode producir en moitas áreas diferentes dependendo da materia prima dispoñible. Algúns destes materiais inclúen cascas de plantas, ósos de froitas, materiais leñosos, asfalto, carburos metálicos, negros de carbón, depósitos de residuos de augas residuais e restos de polímeros. Os diferentes tipos de carbón, que xa existen nunha forma carbonosa 5 cunha estrutura de poros desenvolvida, pódense procesar posteriormente para crear carbón activado. Aínda que o carbón activado pódese producir a partir de case calquera materia prima, o máis rendible e respectuoso co medio ambiente é producir carbón activado a partir de materiais de refugallo. Demostrouse que os carbóns activados producidos a partir de cascas de coco teñen grandes volumes de microporos, o que os converte na materia prima máis utilizada para aplicacións onde se necesita unha alta capacidade de adsorción. O serrín e outros materiais de refugallo leñosos tamén conteñen estruturas microporosas fortemente desenvolvidas que son boas para a adsorción da fase gasosa. A produción de carbón activado a partir de ósos de oliveira, ameixa, albaricoque e pexego produce adsorbentes moi homoxéneos con dureza significativa, resistencia á abrasión e alto volume de microporos. Os restos de PVC pódense activar se se elimina previamente o HCl, o que resulta nun carbón activado que é un bo adsorbente para o azul de metileno. Incluso se produciron carbóns activados a partir de restos de pneumáticos. Para distinguir entre a ampla gama de posibles precursores, faise necesario avaliar as propiedades físicas resultantes despois da activación. Ao elixir un precursor, as seguintes propiedades son importantes: superficie específica dos poros, volume dos poros e distribución do volume dos poros, composición e tamaño dos gránulos e estrutura/carácter químico da superficie do carbono.
Escoller o precursor correcto para a aplicación axeitada é moi importante porque a variación dos materiais precursores permite controlar a estrutura dos poros de carbono. Os diferentes precursores conteñen cantidades variables de macroporos (> 50 nm), o que determina a súa reactividade. Estes macroporos non son eficaces para a adsorción, pero a súa presenza permite máis canles para a creación de microporos durante a activación. Ademais, os macroporos proporcionan máis camiños para que as moléculas de adsorbato cheguen aos microporos durante a adsorción.
Data de publicación: 01-04-2022