Aktivno oglje (AC) se nanaša na materiale z visoko vsebnostjo ogljika, ki imajo visoko poroznost in sposobnost vpijanja, proizvedene iz lesa, kokosovih lupin, premoga in stožcev itd. AC je eden izmed pogosto uporabljenih adsorbentov, ki se uporabljajo v različnih industrijah za odstranjevanje številnih onesnaževal. iz vodnih in zračnih teles. Ker je AC sintetiziran 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 so prekurzorji izpostavljeni visokim temperaturam, med 400 in 850 °C, da se izločijo vse hlapne komponente. Visoka povišana temperatura odstrani vse neogljične komponente iz prekurzorja, 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. Vendar pa drugi korak vključuje aktivacijo predhodno sintetiziranega oglja. Povečanje velikosti por med postopkom aktivacije lahko razvrstimo v tri kategorije: odpiranje prej nedostopnih por, razvoj novih por s selektivno aktivacijo in razširitev obstoječih por.
Običajno se za aktivacijo uporabljata dva pristopa, fizikalni in kemični, da dobimo želeno površino in poroznost. Fizična aktivacija vključuje aktivacijo karboniziranega zoglenca z uporabo oksidacijskih plinov, kot so zrak, ogljikov dioksid in para pri visokih temperaturah (med 650 in 900 °C). Ogljikov dioksid ima običajno prednost zaradi svoje čiste narave, enostavnega rokovanja in nadzorovanega procesa aktivacije okoli 800 °C. Visoko enotnost por je mogoče doseči z aktivacijo ogljikovega dioksida v primerjavi s paro. Vendar je za fizično aktivacijo para veliko boljša v primerjavi z ogljikovim dioksidom, saj je mogoče proizvesti AC z relativno veliko površino. Zaradi manjše velikosti molekule vode se njena difuzija znotraj strukture oglja učinkovito izvaja. Ugotovljeno je bilo, da je aktivacija s paro približno dva do trikrat višja kot pri ogljikovem dioksidu z enako stopnjo pretvorbe.
Kemični pristop pa vključuje mešanje prekurzorja z aktivacijskimi sredstvi (NaOH, KOH in FeCl3 itd.). Ti aktivacijski agensi delujejo kot oksidanti in tudi dehidracijski agensi. Pri tem pristopu se karbonizacija in aktivacija izvajata sočasno pri sorazmerno nižji temperaturi 300-500 °C v primerjavi s fizikalnim pristopom. Posledično vpliva na pirolitično razgradnjo in nato povzroči razširitev izboljšane porozne strukture in visok donos ogljika. Glavne prednosti kemičnega pristopa pred fizikalnim so zahteva po nizki temperaturi, struktura z visoko mikroporoznostjo, velika površina in minimalen čas zaključka reakcije.
Superiornost metode kemične aktivacije je mogoče pojasniti na podlagi modela, ki so ga predlagali Kim in njegovi sodelavci [1], po katerem se v AC nahajajo različne sferične mikrodomene, odgovorne za nastanek mikropor. Po drugi strani pa so mezopore razvite v medmikrodomenskih regijah. Eksperimentalno so iz smole na osnovi fenola s kemično (z uporabo KOH) in fizikalno (z uporabo pare) aktivacijo oblikovali aktivno oglje (slika 1). Rezultati so pokazali, da ima AC, sintetiziran z aktivacijo KOH, veliko površino 2878 m2/g v primerjavi z 2213 m2/g z aktivacijo s paro. Poleg tega je bilo ugotovljeno, da so drugi dejavniki, kot so velikost por, površina, volumen mikropor in povprečna širina por, boljši v pogojih, aktiviranih s KOH, v primerjavi s pogoji, aktiviranimi s paro.
Razlike med AC, pripravljenim s parno aktivacijo (C6S9) in KOH (C6K9), pojasnjene v smislu modela mikrostrukture.
Glede na velikost delcev in metodo priprave ga lahko razvrstimo v tri vrste: pogonski AC, zrnat AC in kroglice AC. AC je oblikovan iz finih zrnc velikosti 1 mm s povprečnim razponom premera 0,15-0,25 mm. Zrnati AC ima sorazmerno večjo velikost in manjšo zunanjo površino. Zrnat AC se uporablja za različne aplikacije v tekoči in plinasti fazi, odvisno od razmerja njihovih dimenzij. Tretji razred: kroglice AC se običajno sintetizirajo iz naftne smole s premerom od 0,35 do 0,8 mm. Znan je po visoki mehanski trdnosti in nizki vsebnosti prahu. Zaradi svoje sferične strukture se obširno uporablja v aplikacijah z zvrtinčeno plastjo, kot je filtracija vode.
Čas objave: 18. junij 2022