روش های تهیه کربن فعال گرانولی چیست؟

روش های تهیه کربن فعال دانه ای را می توان به دو دسته تقسیم کرد: 1) فعال سازی مستقیم کربن بدون افزودن چسب. 2) افزودن یک چسب برای شکل دادن به پیش ماده کربنی و سپس انجام فرآیند فعال سازی کربن.
روش بدون بایندر
تهیه کربن فعال گرانول بدون افزودن یک چسب را می توان به دو نوع تقسیم کرد: یکی فعال کردن مستقیم مواد اولیه چوب طبیعی با شکل و اندازه معین برای به دست آوردن کربن فعال دانه ای آمورف. دیگری تهیه کربن فعال دانه‌ای به روش خود قالب‌گیری با روش فعال‌سازی عامل شیمیایی بدون افزودن ماده چسبنده است.
Abundant shaped natural wood plant raw materials, such as coconut shells, walnut shells, olive kernels and other fruit shells and kernels, can be directly used to prepare amorphous granular activated carbon by physical or chemical activation methods. Poinern et al. used macadamia shells as raw materials, firstly carried out high-temperature carbonization, and then combined with carbon dioxide activation method to prepare granular activated carbon, and explored the effect of activation temperature on the adsorption of gold by activated carbon. The results show that high-temperature activation is conducive to improving the gold absorption capacity of granular activated carbon. He Deliu and others invented the phosphoric acid method to produce wood amorphous granular activated carbon technology. Through pre-crushing, soaking, floating and low-temperature drying and carbonization of raw materials (mainly fruit shells and cores), products with high strength and adsorption capacity can be obtained after activation. The results show that the raw material particle size of 20 ~ 40 mesh is conducive to the penetration of the activator. Compared with the zinc chloride method, the strength of the amorphous carbon is improved, and the iodine value is >950 mg/g, B caramel color >100% و هزینه تولید آن نسبت به روش فیزیکی 40% کاهش یافته است.
روش فعال‌سازی شیمیایی به این صورت است که مقدار معینی از مواد شیمیایی را به مواد خام کربنی اضافه می‌کنند، کاملاً ورز می‌دهند و برای تولید قطران و سایر مواد چسبنده و پلاستیک‌کننده کاملاً ورز می‌دهند و پلاستیک می‌کنند و می‌توانند بدون افزودن چسب‌های اضافی تشکیل شوند. روش آماده سازی در یک مرحله با گرم کردن فعال کربن کامل می شود. عوامل شیمیایی مورد استفاده برای تهیه کربن فعال دانه ای عمدتاً ZnCl2، H3PO4، KOH، NaOH، H2SO4، CaCl2، K2CO3 و غیره هستند. فعال کننده های شیمیایی مختلف مکانیسم های فعال سازی متفاوتی برای مواد خام دارند.
روش بایندر
افزودن بایندرها عمدتاً برای حل مشکلات خود مواد خام، عدم چسبندگی، شکل دادن سخت و استحکام محصول و صافی سطح نامطلوب در تهیه کربن فعال شکل یافته است. نوع و مقدار بایندرها بر استحکام و عملکرد جذب کربن فعال تأثیر زیادی دارد. افزودن بایندرها اغلب برخی از منافذ کربن فعال دانه ای را مسدود می کند و در نتیجه استحکام مکانیکی افزایش می یابد و در عین حال عملکرد جذب آن کاهش می یابد. چسب های رایج عبارتند از قطران زغال سنگ، نشاسته، قطران چوب، مایع ضایعات خمیر سولفیت، خاک رس، ضایعات ملاس، کربوکسی متیل سلولز، رزین ها و غیره.
زغال سنگ دارای مزایای محتوای کربن بالا، منابع غنی و قیمت پایین است و به طور گسترده ای به عنوان ماده اولیه برای تهیه کربن فعال دانه ای استفاده می شود. در حال حاضر زغال‌سنگ خامی که برای تولید کربن فعال دانه‌ای بر پایه زغال‌سنگ استفاده می‌شود، زغال‌سنگ غیرچسبنده و با چسبندگی ضعیف است، مانند آنتراسیت، زغال‌سنگ ضعیف چسبنده، لیگنیت و غیره. بنابراین باید مقدار معینی از چسب به مواد خام اضافه شود. زغال سنگ را فشار دهید تا شکل بگیرد. از آنجایی که قطران زغال سنگ دارای محتوای آسفالت بالا و قابلیت اتصال قوی به پودر زغال سنگ است، اکثر کارخانه های کربن فعال مبتنی بر زغال سنگ از قطران زغال سنگ به عنوان چسب استفاده می کنند. دو یاپینگ و همکاران از قطران زغال سنگ به عنوان چسب برای کربن فعال گرانولی مبتنی بر نفت استفاده کرد، آن را با آنتراسیت مخلوط کرد، آن را اکسترود کرد و آن را فعال کرد تا کربن فعال دانه ای با استحکام مکانیکی بالا به دست آورد و ریز منافذ ایجاد کرد که می تواند به عنوان جاذب برای تصفیه هوا یا آب استفاده شود. .
علاوه بر مواد خام زغال سنگ، محققان همچنین تحقیقات زیادی در زمینه تهیه کربن فعال دانه ای از مواد خام چوب و سایر مواد خام انجام داده اند. Xia Hongying و همکاران از ضایعات تنباکو به عنوان ماده اولیه و از قیر چوب به عنوان چسب کامپوزیت استفاده کرد و کربن فعال دانه‌ای را به ترتیب با بخار و دی اکسید کربن تهیه کرد. نتایج نشان داد که هنگام فعال شدن در 900 درجه، کربن فعال دانه‌ای تهیه شده به روش بخار، میکرو متخلخل بود، با سطح ویژه BET 1037 m2/g و حجم منافذ کل 0.8152 میلی لیتر در گرم؛ کربن فعال تهیه شده به روش دی اکسید کربن نیز ریز متخلخل با مساحت سطح ویژه 947.81 m2/g و حجم منافذ کل 0.48 میلی لیتر بر گرم بود، اما بازده بیشتر از روش بخار بود.