Az aktív szén feldolgozási eljárása jellemzően egy karbonizálásból áll, amelyet növényi eredetű széntartalmú anyag aktiválása követ. A karbonizálás egy 400-800°C-on végzett hőkezelés, amely a nyersanyagokat szénné alakítja az illékony anyag tartalmának minimalizálásával és az anyag széntartalmának növelésével. Ez növeli az anyag szilárdságát, és egy kezdeti porózus szerkezetet hoz létre, amely szükséges a szén aktiválásához. A karbonizálás körülményeinek módosítása jelentősen befolyásolhatja a végterméket. A megnövekedett karbonizálási hőmérséklet növeli a reakcióképességet, de ugyanakkor csökkenti a jelenlévő pórusok térfogatát. A pórusok csökkent térfogata az anyag kondenzációjának növekedésének köszönhető a magasabb karbonizálási hőmérsékleteken, ami a mechanikai szilárdság növekedését eredményezi. Ezért fontos a megfelelő folyamathőmérséklet kiválasztása a karbonizálás kívánt terméke alapján.
Ezek az oxidok kidiffundálnak a szénből, ami részleges elgázosodást eredményez, ami megnyitja a korábban zárt pórusokat, és tovább fejleszti a szén belső porózus szerkezetét. Kémiai aktiválás során a szenet magas hőmérsékleten egy dehidratáló szerrel reagáltatják, amely a hidrogén és az oxigén nagy részét eltávolítja a szén szerkezetéből. A kémiai aktiválás gyakran kombinálja a karbonizációs és az aktiválási lépést, de ez a két lépés a folyamattól függően külön-külön is végbemehet. KOH kémiai aktiváló szerként történő használata esetén 3000 m2/g-ot meghaladó nagy felületeket tapasztaltak.
Különböző nyersanyagokból előállított aktív szén.
Az aktív szén amellett, hogy sokféle célra felhasználható adszorbens, számos különböző nyersanyagból előállítható, így hihetetlenül sokoldalú termékké válik, amelyet a rendelkezésre álló nyersanyagoktól függően számos különböző területen lehet előállítani. Ezen anyagok közé tartoznak a növényi héjak, a gyümölcsmagok, a fás anyagok, az aszfalt, a fémkarbidok, a korom, a szennyvíz hulladéklerakódásai és a polimer hulladékok. Különböző típusú szén, amelyek már léteznek széntartalmú formában, fejlett pórusszerkezettel, tovább feldolgozható aktív szén előállítására. Bár az aktív szén szinte bármilyen nyersanyagból előállítható, a legköltséghatékonyabb és környezettudatosabb az aktív szén hulladékanyagokból történő előállítása. A kókuszdióhéjból előállított aktív szénről kimutatták, hogy nagy mennyiségű mikropórussal rendelkezik, így ez a leggyakrabban használt nyersanyag azokban az alkalmazásokban, ahol nagy adszorpciós kapacitásra van szükség. A fűrészpor és más fás hulladékanyagok erősen fejlett mikroporózus szerkezeteket is tartalmaznak, amelyek jók a gázfázisból történő adszorpcióra. Az olajbogyó-, szilva-, sárgabarack- és őszibarackmagokból előállított aktív szén nagymértékben homogén adszorbenseket eredményez, amelyek jelentős keménységgel, kopásállósággal és nagy mikropórustérfogattal rendelkeznek. A PVC-hulladék aktiválható, ha előzőleg eltávolítják belőle a HCl-t, és így aktív szenet kapunk, amely jó adszorbens a metilénkék számára. Aktív szenet még gumiabroncs-hulladékból is állítottak elő. Annak érdekében, hogy megkülönböztessük a lehetséges prekurzorok széles skáláját, szükségessé válik az aktiválás utáni fizikai tulajdonságok értékelése. Prekurzor kiválasztásakor a következő tulajdonságok fontosak: a pórusok fajlagos felülete, a pórustérfogat és a pórustérfogat-eloszlás, a szemcsék összetétele és mérete, valamint a szénfelület kémiai szerkezete/jellegzete.
A megfelelő alkalmazáshoz megfelelő prekurzor kiválasztása nagyon fontos, mivel a prekurzor anyagok variációja lehetővé teszi a szén pórusszerkezetének szabályozását. A különböző prekurzorok változó mennyiségű makropórust tartalmaznak (> 50 nm), ami meghatározza reakcióképességüket. Ezek a makropórusok nem hatékonyak az adszorpció szempontjából, de jelenlétük több csatornát tesz lehetővé a mikropórusok létrehozására az aktiválás során. Ezenkívül a makropórusok több utat biztosítanak az adszorbát molekulák számára a mikropórusok eléréséhez az adszorpció során.
Közzététel ideje: 2022. április 1.