Postupak obrade aktivnog ugljena obično se sastoji od karbonizacije nakon čega slijedi aktivacija ugljičnog materijala biljnog podrijetla. Karbonizacija je toplinska obrada na 400-800°C koja pretvara sirovine u ugljik minimiziranjem sadržaja hlapljivih tvari i povećanjem sadržaja ugljika u materijalu. To povećava čvrstoću materijala i stvara početnu poroznu strukturu koja je potrebna ako se ugljik želi aktivirati. Prilagođavanje uvjeta karbonizacije može značajno utjecati na konačni proizvod. Povećana temperatura karbonizacije povećava reaktivnost, ali istovremeno smanjuje volumen prisutnih pora. Ovaj smanjeni volumen pora posljedica je povećanja kondenzacije materijala na višim temperaturama karbonizacije, što dovodi do povećanja mehaničke čvrstoće. Stoga je važno odabrati ispravnu temperaturu procesa na temelju željenog produkta karbonizacije.
Ti oksidi difundiraju iz ugljika što rezultira djelomičnom rasplinjavanjem koja otvara pore koje su prethodno bile zatvorene i dalje razvija unutarnju poroznu strukturu ugljika. Kod kemijske aktivacije, ugljik reagira na visokim temperaturama s dehidratacijskim sredstvom koje eliminira većinu vodika i kisika iz ugljikove strukture. Kemijska aktivacija često kombinira korak karbonizacije i aktivacije, ali ova dva koraka mogu se i dalje odvijati odvojeno, ovisno o procesu. Velike površine veće od 3000 m2/g pronađene su pri korištenju KOH kao kemijskog aktivacijskog sredstva.
Aktivni ugljen iz različitih sirovina.
Osim što je adsorbent koji se koristi u mnoge različite svrhe, aktivni ugljen može se proizvesti iz mnoštva različitih sirovina, što ga čini nevjerojatno svestranim proizvodom koji se može proizvoditi u mnogim različitim područjima ovisno o dostupnoj sirovini. Neki od tih materijala uključuju ljuske biljaka, koštice voća, drvenaste materijale, asfalt, metalne karbide, čađu, naslage otpada iz kanalizacije i ostatke polimera. Različite vrste ugljena, koje već postoje u ugljičnom obliku s razvijenom strukturom pora, mogu se dalje prerađivati kako bi se stvorio aktivni ugljen. Iako se aktivni ugljen može proizvesti iz gotovo svake sirovine, najisplativije je i ekološki najosjetljivije proizvoditi aktivni ugljen iz otpadnih materijala. Pokazalo se da aktivni ugljen proizveden od ljuski kokosa ima veliki volumen mikropora, što ga čini najčešće korištenom sirovinom za primjene gdje je potreban visok kapacitet adsorpcije. Piljevina i drugi drvenasti otpadni materijali također sadrže snažno razvijene mikroporozne strukture koje su dobre za adsorpciju iz plinovite faze. Proizvodnja aktivnog ugljena iz koštica maslina, šljiva, marelica i breskvi daje vrlo homogene adsorbente sa značajnom tvrdoćom, otpornošću na abraziju i velikim volumenom mikropora. PVC otpad može se aktivirati ako se prethodno ukloni HCl, što rezultira aktivnim ugljenom koji je dobar adsorbent za metilensko plavo. Aktivni ugljen je čak proizveden i od otpadnih guma. Kako bi se razlikovao širok raspon mogućih prekursora, potrebno je procijeniti rezultirajuća fizikalna svojstva nakon aktivacije. Prilikom odabira prekursora važna su sljedeća svojstva: specifična površina pora, volumen pora i raspodjela volumena pora, sastav i veličina granula te kemijska struktura/karakter površine ugljika.
Odabir pravog prekursora za pravu primjenu vrlo je važan jer varijacije prekursorskih materijala omogućuju kontrolu strukture pora ugljika. Različiti prekursori sadrže različite količine makropora (> 50 nm) koje određuju njihovu reaktivnost. Ove makropore nisu učinkovite za adsorpciju, ali njihova prisutnost omogućuje više kanala za stvaranje mikropora tijekom aktivacije. Osim toga, makropore pružaju više putova molekulama adsorbata da dođu do mikropora tijekom adsorpcije.
Vrijeme objave: 01.04.2022.