Az aktív szén (AC) a fából, kókuszdióhéjból, szénből, kúpokból stb. előállított, erősen széntartalmú, nagy porozitású és szorpciós képességű anyagokra utal. víz- és légitestekből. Azóta, hogy a mezőgazdasági és hulladéktermékekből szintetizált AC kiváló alternatívának bizonyult a hagyományosan használt nem megújuló és drága forrásokkal szemben. Az AC előállításához két alapvető eljárást alkalmaznak, a karbonizációt és az aktiválást. Az első eljárásban a prekurzorokat magas hőmérsékletnek, 400 és 850 °C közötti hőmérsékletnek vetik alá, hogy az összes illékony komponenst eltávolítsák. Magasan megemelt hőmérséklet eltávolítja az összes nem-szén komponenst a prekurzorból, például hidrogént, oxigént és nitrogént gázok és kátrányok formájában. Ez az eljárás magas széntartalmú, de kis felületű és porozitású szenet állít elő. A második lépés azonban magában foglalja a korábban szintetizált char aktiválását. A pórusméret növelése az aktiválási folyamat során három csoportba sorolható: a korábban elérhetetlen pórusok megnyitása, új pórusok kialakulása szelektív aktiválással és a meglévő pórusok tágítása.
Általában két megközelítést alkalmaznak, a fizikai és a kémiai aktiváláshoz a kívánt felület és porozitás eléréséhez. A fizikai aktiválás magában foglalja az elszenesedett szén aktiválását oxidáló gázok, például levegő, szén-dioxid és gőz segítségével magas hőmérsékleten (650 és 900 °C között). A szén-dioxidot általában előnyben részesítik tiszta természete, könnyű kezelhetősége és 800°C körüli aktiválási folyamata miatt. Nagy pórusegyenletességet érhetünk el szén-dioxid aktiválással a gőzhöz képest. Fizikai aktiváláshoz azonban a gőz sokkal előnyösebb a szén-dioxiddal szemben, mivel viszonylag nagy felületű váltakozó áramot lehet előállítani. A víz kisebb molekulamérete miatt diffúziója a szenes szerkezeten belül hatékonyan megy végbe. Azt találták, hogy a gőzzel történő aktiválás körülbelül kétszer-háromszor nagyobb, mint a szén-dioxidé azonos fokú átalakulás mellett.
A kémiai megközelítés azonban magában foglalja a prekurzor összekeverését aktiváló szerekkel (NaOH, KOH, FeCl3 stb.). Ezek az aktiváló szerek oxidálószerként és dehidratálószerként is működnek. Ebben a megközelítésben a karbonizálás és az aktiválás egyidejűleg, a fizikai megközelítéshez képest viszonylag alacsonyabb hőmérsékleten, 300-500 °C-on történik. Ennek eredményeként befolyásolja a pirolitikus bomlást, majd a porózus szerkezet javulását és a magas szénhozamot eredményez. A kémiai megközelítés fő előnyei a fizikai megközelítéssel szemben az alacsony hőmérséklet-igény, a nagy mikroporozitású szerkezetek, a nagy felület és a minimális reakcióidő.
A kémiai aktiválási módszer felülmúlása a Kim és munkatársai által javasolt modell alapján [1] magyarázható, amely szerint a mikropórusok kialakulásáért felelős különböző gömb alakú mikrodomének találhatók az AC-ban. Másrészt a mezopórusok az intermikrodomain régiókban fejlődnek ki. Kísérletileg aktív szenet képeztek fenol alapú gyantából kémiai (KOH felhasználásával) és fizikai (gőz felhasználásával) aktiválással (1. ábra). Az eredmények azt mutatták, hogy a KOH aktivációval szintetizált AC nagy, 2878 m2/g felülettel rendelkezik, szemben a gőzaktiválásnál tapasztalt 2213 m2/g értékkel. Ezenkívül más tényezők, például a pórusméret, a felület, a mikropórustérfogat és az átlagos pórusszélesség mind jobbnak bizonyultak KOH-aktivált körülmények között, mint a gőzzel aktiváltnál.
Különbségek a gőzaktiválásból előállított AC (C6S9) és KOH aktiválás (C6K9) között, a mikroszerkezeti modellben magyarázva.
A részecskemérettől és az előállítási módtól függően három típusba sorolható: elektromos váltóáramú, szemcsés váltóáram és gyöngy AC. A Powered AC finom szemcsékből készül, amelyek mérete 1 mm, átlagos átmérője 0,15-0,25 mm. A granulált AC viszonylag nagyobb méretű és kisebb külső felülettel rendelkezik. A szemcsés váltakozó áramot különféle folyadékfázisú és gázfázisú alkalmazásokhoz használják méretarányuktól függően. Harmadik osztály: az AC gyöngyöt általában 0,35 és 0,8 mm közötti átmérőjű kőolajszurokból állítják elő. Nagy mechanikai szilárdságáról és alacsony portartalmáról ismert. Gömb alakú szerkezete miatt széles körben használják fluidágyas alkalmazásokban, például vízszűrésben.
Feladás időpontja: 2022. június 18