Aktivno oglje (AC) se nanaša na visoko ogljikove materiale z visoko poroznostjo in sposobnostjo sorpcije, pridobljene iz lesa, kokosovih lupin, premoga in storžev itd. AC je eden od pogosto uporabljenih adsorbentov, ki se uporabljajo v različnih industrijah za odstranjevanje številnih onesnaževal iz vode in zraka. Ker se AC sintetizira iz kmetijskih in odpadnih proizvodov, se je izkazal za odlično alternativo tradicionalno uporabljenim neobnovljivim in dragim virom. Za pripravo AC se uporabljata dva osnovna postopka, karbonizacija in aktivacija. V prvem postopku se predhodniki izpostavijo visokim temperaturam, med 400 in 850 °C, da se izločijo vse hlapne komponente. Visoka povišana temperatura odstrani vse neogljikove komponente iz predhodnika, kot so vodik, kisik in dušik, v obliki plinov in katranov. Ta postopek proizvaja oglje z visoko vsebnostjo ogljika, vendar z nizko površino in poroznostjo. Drugi korak pa vključuje aktivacijo predhodno sintetiziranega oglja. Povečanje velikosti por med postopkom aktivacije lahko razdelimo na tri skupine: odpiranje prej nedostopnih por, razvoj novih por s selektivno aktivacijo in širjenje obstoječih por.
Za aktivacijo se običajno uporabljata dva pristopa, fizikalni in kemični, da se doseže želena površina in poroznost. Fizična aktivacija vključuje aktivacijo ogljenega oglja z oksidacijskimi plini, kot so zrak, ogljikov dioksid in para, pri visokih temperaturah (med 650 in 900 °C). Ogljikov dioksid je običajno prednostnejši zaradi svoje čiste narave, enostavnega rokovanja in nadzorovanega procesa aktivacije okoli 800 °C. Z aktivacijo z ogljikovim dioksidom je mogoče doseči visoko enakomernost por v primerjavi s paro. Vendar pa je za fizično aktivacijo para veliko bolj prednostna v primerjavi z ogljikovim dioksidom, saj lahko proizvede AC z relativno veliko površino. Zaradi manjše velikosti molekul vode poteka njena difuzija znotraj strukture oglja učinkovito. Ugotovljeno je bilo, da je aktivacija s paro približno dva- do trikrat višja kot z ogljikovim dioksidom z enako stopnjo pretvorbe.
Vendar pa kemični pristop vključuje mešanje predhodnika z aktivacijskimi sredstvi (NaOH, KOH in FeCl3 itd.). Ta aktivacijska sredstva delujejo kot oksidanti in dehidracijski sredstvi. Pri tem pristopu se karbonizacija in aktivacija izvajata hkrati pri sorazmerno nižji temperaturi 300–500 °C v primerjavi s fizikalnim pristopom. Posledično se vpliva na pirolitično razgradnjo in s tem na širitev izboljšane porozne strukture ter visok izkoristek ogljika. Glavne prednosti kemičnega pristopa pred fizikalnim so nizka temperaturna zahteva, strukture z visoko mikroporoznostjo, velika površina in skrajšan čas zaključka reakcije.
Superiornost metode kemične aktivacije je mogoče pojasniti na podlagi modela, ki sta ga predlagala Kim in njegovi sodelavci [1], po katerem se v AC nahajajo različne sferične mikrodomene, odgovorne za nastanek mikropor. Po drugi strani pa se v medmikrodomenskih območjih razvijejo mezopore. Eksperimentalno so s kemično (z uporabo KOH) in fizikalno (z uporabo pare) aktivacijo oblikovali aktivno oglje iz smole na osnovi fenola (slika 1). Rezultati so pokazali, da ima AC, sintetiziran z aktivacijo s KOH, veliko površino 2878 m2/g v primerjavi z 2213 m2/g pri aktivaciji s paro. Poleg tega so se drugi dejavniki, kot so velikost por, površina, volumen mikropor in povprečna širina por, izkazali za boljše v pogojih aktivacije s KOH v primerjavi z aktivacijo s paro.
Razlike med AC, pripravljenim z aktivacijo s paro (C6S9), in aktivacijo s KOH (C6K9), pojasnjene z vidika mikrostrukturnega modela.
Glede na velikost delcev in način priprave ga lahko razdelimo v tri vrste: pogonski AC, granularni AC in kroglični AC. Pogonski AC je oblikovan iz drobnih granul velikosti 1 mm s povprečnim premerom od 0,15 do 0,25 mm. Granulirani AC ima sorazmerno večjo velikost in manjšo zunanjo površino. Granulirani AC se uporablja za različne aplikacije v tekoči in plinski fazi, odvisno od njihovih dimenzijskih razmerij. Tretji razred: kroglični AC se običajno sintetizira iz naftne smole s premerom od 0,35 do 0,8 mm. Znan je po svoji visoki mehanski trdnosti in nizki vsebnosti prahu. Zaradi svoje sferične strukture se pogosto uporablja v aplikacijah s fluidiziranim slojem, kot je filtracija vode.
Čas objave: 18. junij 2022