Il-karbonju attivat (AC) jirreferi għall-materjali b'ħafna karbonju li għandhom porożità għolja u kapaċità ta' assorbiment prodotti mill-injam, qxur tal-ġewż tal-Indi, faħam, u koni, eċċ. L-AC huwa wieħed mill-assorbenti użati ta' spiss f'diversi industriji għat-tneħħija ta' bosta sustanzi niġġiesa mill-ilma u l-arja. Peress li l-AC huwa sintetizzat mill-prodotti agrikoli u tal-iskart, wera li huwa alternattiva kbira għas-sorsi mhux rinnovabbli u għaljin użati tradizzjonalment. Għall-preparazzjoni tal-AC, jintużaw żewġ proċessi bażiċi, il-karbonizzazzjoni u l-attivazzjoni. Fl-ewwel proċess, il-prekursuri huma soġġetti għal temperaturi għoljin, bejn 400 u 850°C, biex jitkeċċew il-komponenti volatili kollha. Temperatura għolja elevata tneħħi l-komponenti kollha mhux tal-karbonju mill-prekursur bħall-idroġenu, l-ossiġnu, u n-nitroġenu fil-forma ta' gassijiet u qatran. Dan il-proċess jipproduċi karbonju b'kontenut għoli ta' karbonju iżda b'erja tal-wiċċ baxxa u porożità. Madankollu, it-tieni pass jinvolvi l-attivazzjoni tal-karbonju sintetizzat qabel. It-titjib fid-daqs tal-pori matul il-proċess ta' attivazzjoni jista' jiġi kkategorizzat fi tlieta: ftuħ ta' pori li qabel ma kinux aċċessibbli, żvilupp ta' pori ġodda permezz ta' attivazzjoni selettiva, u twessigħ ta' pori eżistenti.
Normalment, żewġ approċċi, fiżiċi u kimiċi, jintużaw għall-attivazzjoni biex tinkiseb l-erja tal-wiċċ u l-porożità mixtieqa. L-attivazzjoni fiżika tinvolvi l-attivazzjoni tal-faħam karbonizzat bl-użu ta' gassijiet ossidanti bħall-arja, id-dijossidu tal-karbonju, u l-fwar f'temperaturi għoljin (bejn 650 u 900°C). Id-dijossidu tal-karbonju ġeneralment huwa preferut minħabba n-natura pura tiegħu, l-immaniġġjar faċli, u l-proċess ta' attivazzjoni kontrollabbli madwar 800°C. Uniformità għolja tal-pori tista' tinkiseb bl-attivazzjoni tad-dijossidu tal-karbonju meta mqabbel mal-fwar. Madankollu, għall-attivazzjoni fiżika, il-fwar huwa ferm preferut meta mqabbel mad-dijossidu tal-karbonju peress li jista' jiġi prodott AC b'erja tal-wiċċ relattivament għolja. Minħabba d-daqs iżgħar tal-molekula tal-ilma, id-diffużjoni tiegħu fl-istruttura tal-faħam isseħħ b'mod effiċjenti. L-attivazzjoni bil-fwar instabet li hija madwar darbtejn jew tliet darbiet ogħla mid-dijossidu tal-karbonju bl-istess grad ta' konverżjoni.
Madankollu, l-approċċ kimiku jinvolvi t-taħlit tal-prekursur ma' aġenti attivanti (NaOH, KOH, u FeCl3, eċċ.). Dawn l-aġenti attivanti jaġixxu bħala ossidanti kif ukoll bħala aġenti deidratanti. F'dan l-approċċ, il-karbonizzazzjoni u l-attivazzjoni jitwettqu simultanjament f'temperatura relattivament aktar baxxa ta' 300-500°C meta mqabbla mal-approċċ fiżiku. Bħala riżultat, dan jaffettwa d-dekompożizzjoni pirolitika u, mbagħad, jirriżulta fl-espansjoni ta' struttura poruża mtejba u rendiment għoli ta' karbonju. Il-benefiċċji ewlenin tal-approċċ kimiku fuq dak fiżiku huma r-rekwiżit ta' temperatura baxxa, strutturi ta' mikroporożità għolja, erja tal-wiċċ kbira, u ħin minimizzat għat-tlestija tar-reazzjoni.
Is-superjorità tal-metodu ta' attivazzjoni kimika tista' tiġi spjegata abbażi ta' mudell propost minn Kim u l-kollegi tiegħu [1] li skontu diversi mikrodominji sferiċi responsabbli għall-formazzjoni ta' mikropori jinstabu fl-AC. Min-naħa l-oħra, il-mesopori huma żviluppati fir-reġjuni intermikrodominji. B'mod sperimentali, huma ffurmaw karbonju attivat minn reżina bbażata fuq il-fenol permezz ta' attivazzjoni kimika (bl-użu ta' KOH) u fiżika (bl-użu tal-fwar) (Figura 1). Ir-riżultati wrew li l-AC sintetizzat bl-attivazzjoni tal-KOH kellu erja tal-wiċċ għolja ta' 2878 m2/g meta mqabbel ma' 2213 m2/g bl-attivazzjoni tal-fwar. Barra minn hekk, fatturi oħra bħad-daqs tal-pori, l-erja tal-wiċċ, il-volum tal-mikropori, u l-wisa' medja tal-pori nstabu li huma aħjar f'kundizzjonijiet attivati bil-KOH meta mqabbla ma' dawk attivati bil-fwar.
Id-differenzi bejn l-AC ippreparat mill-attivazzjoni tal-fwar (C6S9) u l-attivazzjoni tal-KOH (C6K9), rispettivament, spjegati f'termini tal-mudell tal-mikrostruttura.
Skont id-daqs tal-partiċelli u l-metodu ta' preparazzjoni, jista' jiġi kkategorizzat fi tliet tipi: AC imħaddem bil-mutur, AC granulari, u AC f'żibeġ. L-AC imħaddem bil-mutur huwa ffurmat minn granuli fini li għandhom daqs ta' 1 mm b'firxa ta' dijametru medju ta' 0.15-0.25 mm. L-AC granulari għandu daqs relattivament akbar u erja tal-wiċċ esterna iżgħar. L-AC granulari jintuża għal diversi applikazzjonijiet ta' fażi likwida u fażi gassuża skont il-proporzjonijiet tad-dimensjonijiet tagħhom. It-tielet klassi: l-AC f'żibeġ ġeneralment huwa sintetizzat mill-qatran tal-pitrolju b'dijametru li jvarja minn 0.35 sa 0.8 mm. Huwa magħruf għas-saħħa mekkanika għolja tiegħu u l-kontenut baxx ta' trab. Huwa utilizzat b'mod estensiv f'applikazzjonijiet ta' sodda fluwidizzata bħall-filtrazzjoni tal-ilma minħabba l-istruttura sferika tiegħu.
Ħin tal-posta: 18 ta' Ġunju 2022