Karboni i aktivizuar (KA) i referohet materialeve shumë karbonike që kanë porozitet dhe aftësi të lartë absorbimi të prodhuara nga druri, lëvozhgat e kokosit, qymyri dhe konet, etj. KA është një nga adsorbentët e përdorur shpesh në industri të ndryshme për largimin e ndotësve të shumtë nga trupat e ujit dhe ajrit. Meqenëse KA sintetizohet nga produktet bujqësore dhe të mbeturinave, ai ka provuar të jetë një alternativë e shkëlqyer ndaj burimeve të paripërtëritshme dhe të shtrenjta që përdoren tradicionalisht. Për përgatitjen e KA, përdoren dy procese bazë, karbonizimi dhe aktivizimi. Në procesin e parë, pararendësit i nënshtrohen temperaturave të larta, midis 400 dhe 850°C, për të nxjerrë jashtë të gjithë përbërësit e paqëndrueshëm. Temperatura e lartë largon të gjithë përbërësit jo-karbon nga pararendësi, siç janë hidrogjeni, oksigjeni dhe azoti, në formën e gazrave dhe katranit. Ky proces prodhon qymyr me përmbajtje të lartë karboni, por sipërfaqe dhe porozitet të ulët. Megjithatë, hapi i dytë përfshin aktivizimin e qymyrit të sintetizuar më parë. Rritja e madhësisë së poreve gjatë procesit të aktivizimit mund të kategorizohet në tre: hapja e poreve më parë të paarritshme, zhvillimi i poreve të reja me anë të aktivizimit selektiv dhe zgjerimi i poreve ekzistuese.
Zakonisht, për aktivizimin përdoren dy qasje, fizike dhe kimike, për të arritur sipërfaqen dhe porozitetin e dëshiruar. Aktivizimi fizik përfshin aktivizimin e qymyrit të karbonizuar duke përdorur gazra oksidues si ajri, dioksidi i karbonit dhe avulli në temperatura të larta (midis 650 dhe 900°C). Dioksidi i karbonit zakonisht preferohet për shkak të natyrës së tij të pastër, trajtimit të lehtë dhe procesit të kontrollueshëm të aktivizimit rreth 800°C. Uniformiteti i lartë i poreve mund të arrihet me aktivizimin e dioksidit të karbonit në krahasim me avullin. Megjithatë, për aktivizimin fizik, avulli është shumë më i preferuar në krahasim me dioksidin e karbonit, pasi mund të prodhohet AC me sipërfaqe relativisht të lartë. Për shkak të madhësisë më të vogël të molekulës së ujit, difuzioni i tij brenda strukturës së qymyrit ndodh në mënyrë efikase. Aktivizimi me avull është gjetur të jetë rreth dy deri në tre herë më i lartë se dioksidi i karbonit me të njëjtën shkallë konvertimi.
Megjithatë, qasja kimike përfshin përzierjen e pararendësit me agjentë aktivizues (NaOH, KOH dhe FeCl3, etj.). Këta agjentë aktivizues veprojnë si oksidues, si dhe si agjentë dehidratues. Në këtë qasje, karbonizimi dhe aktivizimi kryhen njëkohësisht në një temperaturë relativisht më të ulët 300-500°C krahasuar me qasjen fizike. Si rezultat, ajo ndikon në dekompozimin pirolitik dhe, më pas, rezulton në zgjerimin e strukturës poroze të përmirësuar dhe rendiment të lartë të karbonit. Përfitimet kryesore të qasjes kimike mbi atë fizike janë kërkesa për temperaturë të ulët, strukturat me mikroporozitet të lartë, sipërfaqja e madhe dhe koha e minimizuar e përfundimit të reagimit.
Superioriteti i metodës së aktivizimit kimik mund të shpjegohet në bazë të një modeli të propozuar nga Kim dhe bashkëpunëtorët e tij [1] sipas të cilit mikrodomena të ndryshme sferike përgjegjëse për formimin e mikroporeve gjenden në AC. Nga ana tjetër, mezoporet zhvillohen në rajonet ndërmikrodomena. Eksperimentalisht, ata formuan karbon të aktivizuar nga rrëshira me bazë fenoli me anë të aktivizimit kimik (duke përdorur KOH) dhe fizik (duke përdorur avull) (Figura 1). Rezultatet treguan se AC i sintetizuar me aktivizimin e KOH zotëronte një sipërfaqe të lartë prej 2878 m2/g krahasuar me 2213 m2/g me aktivizimin me avull. Përveç kësaj, faktorë të tjerë si madhësia e poreve, sipërfaqja, vëllimi i mikroporeve dhe gjerësia mesatare e poreve u gjetën të gjithë të jenë më të mirë në kushtet e aktivizuara me KOH krahasuar me ato të aktivizuara me avull.
Dallimet midis AC të përgatitur nga aktivizimi me avull (C6S9) dhe aktivizimit të KOH (C6K9), përkatësisht, të shpjeguara në terma të modelit të mikrostrukturës.
Në varësi të madhësisë së grimcave dhe metodës së përgatitjes, ai mund të kategorizohet në tre lloje: AC i fuqizuar, AC i grimcuar dhe AC me kokrriza. AC i fuqizuar formohet nga kokrriza të imëta me madhësi 1 mm me diametër mesatar prej 0.15-0.25 mm. AC i grimcuar ka madhësi relativisht më të madhe dhe sipërfaqe të jashtme më të vogël. AC i grimcuar përdoret për aplikime të ndryshme në fazën e lëngshme dhe të gaztë në varësi të raporteve të tyre të dimensioneve. Klasa e tretë: AC i grimcuar sintetizohet përgjithësisht nga katran i naftës me diametër që varion nga 0.35 deri në 0.8 mm. Është i njohur për forcën e tij të lartë mekanike dhe përmbajtjen e ulët të pluhurit. Përdoret gjerësisht në aplikime me shtrat të fluidizuar siç është filtrimi i ujit për shkak të strukturës së tij sferike.
Koha e postimit: 18 qershor 2022