Ang activated carbon (AC) ay tumutukoy sa mga materyales na may mataas na carbonaceous na may mataas na porosity at kakayahang sumipsip na ginawa mula sa kahoy, bao ng niyog, karbon, at mga cone, atbp. Ang AC ay isa sa mga madalas gamiting adsorbent na ginagamit sa iba't ibang industriya para sa pag-alis ng maraming pollutant mula sa mga katawan ng tubig at hangin. Dahil ang AC ay na-synthesize mula sa mga produktong agrikultural at basura, napatunayang ito ay isang mahusay na alternatibo sa tradisyonal na ginagamit na hindi nababagong at mamahaling pinagkukunan. Para sa paghahanda ng AC, dalawang pangunahing proseso ang ginagamit, ang carbonization at activation. Sa unang proseso, ang mga precursor ay isinasailalim sa mataas na temperatura, sa pagitan ng 400 at 850°C, upang ilabas ang lahat ng pabagu-bagong sangkap. Ang mataas na temperatura ay nag-aalis ng lahat ng noncarbon na sangkap mula sa precursor tulad ng hydrogen, oxygen, at nitrogen sa anyo ng mga gas at tar. Ang prosesong ito ay nagbubunga ng char na may mataas na carbon content ngunit mababa ang surface area at porosity. Gayunpaman, ang pangalawang hakbang ay kinabibilangan ng pag-activate ng dating na-synthesize na char. Ang pagpapalaki ng laki ng butas sa panahon ng proseso ng pag-activate ay maaaring ikategorya sa tatlo: pagbubukas ng mga dating hindi mapupuntahan na butas, pagbuo ng bagong butas sa pamamagitan ng selective activation, at pagpapalapad ng mga umiiral na butas.
Kadalasan, dalawang pamamaraan, pisikal at kemikal, ang ginagamit para sa pag-activate upang makuha ang ninanais na surface area at porosity. Ang physical activation ay kinabibilangan ng pag-activate ng carbonized char gamit ang mga oxidizing gas tulad ng hangin, carbon dioxide, at steam sa mataas na temperatura (sa pagitan ng 650 at 900°C). Ang carbon dioxide ay karaniwang mas gusto dahil sa purong katangian nito, madaling paghawak, at kontroladong proseso ng pag-activate sa paligid ng 800°C. Makakamit ang mataas na pore uniformity sa pamamagitan ng carbon dioxide activation kumpara sa steam. Gayunpaman, para sa physical activation, ang steam ay mas gusto kumpara sa carbon dioxide dahil ang AC na may medyo mataas na surface area ay maaaring malikha. Dahil sa mas maliit na laki ng molekula ng tubig, ang diffusion nito sa loob ng istruktura ng char ay nangyayari nang mahusay. Ang pag-activate sa pamamagitan ng steam ay natagpuang humigit-kumulang dalawa hanggang tatlong beses na mas mataas kaysa sa carbon dioxide na may parehong antas ng conversion.
Gayunpaman, ang pamamaraang kemikal ay kinabibilangan ng paghahalo ng precursor sa mga activating agent (NaOH, KOH, at FeCl3, atbp.). Ang mga activating agent na ito ay gumaganap bilang mga oxidant at dehydrating agent. Sa pamamaraang ito, ang carbonization at activation ay isinasagawa nang sabay-sabay sa medyo mas mababang temperatura na 300-500°C kumpara sa pisikal na pamamaraan. Bilang resulta, nakakaapekto ito sa pyrolytic decomposition at, pagkatapos, nagreresulta sa paglawak ng pinahusay na porous structure at mataas na carbon yield. Ang mga pangunahing benepisyo ng kemikal kaysa sa pisikal na pamamaraan ay ang mababang kinakailangan sa temperatura, mataas na microporosity structures, malaking surface area, at pinababang oras ng pagkumpleto ng reaksyon.
Ang kahusayan ng paraan ng kemikal na pag-activate ay maaaring ipaliwanag batay sa isang modelong iminungkahi ni Kim at ng kanyang mga kasamahan [1] kung saan ang iba't ibang spherical microdomains na responsable para sa pagbuo ng mga micropores ay matatagpuan sa AC. Sa kabilang banda, ang mga mesopores ay nabubuo sa mga rehiyon ng intermicrodomain. Sa eksperimento, nabuo nila ang activated carbon mula sa phenol-based resin sa pamamagitan ng kemikal (gamit ang KOH) at pisikal (gamit ang steam) activation (Larawan 1). Ipinakita ng mga resulta na ang AC na na-synthesize sa pamamagitan ng KOH activation ay nagtataglay ng mataas na surface area na 2878 m2/g kumpara sa 2213 m2/g sa pamamagitan ng steam activation. Bukod pa rito, ang iba pang mga salik tulad ng laki ng butas, surface area, micropore volume, at average na lapad ng butas ay natagpuang mas mahusay sa mga kondisyon na KOH-activated kumpara sa steam activated.
Ang mga pagkakaiba sa pagitan ng AC na inihanda mula sa steam activation (C6S9) at KOH activation (C6K9), ayon sa pagkakabanggit, ay ipinaliwanag sa mga tuntunin ng microstructure model.
Depende sa laki ng particle at paraan ng paghahanda, maaari itong ikategorya sa tatlong uri: powered AC, granular AC, at bead AC. Ang powered AC ay nabuo mula sa pinong granules na may sukat na 1 mm na may average diameter range na 0.15-0.25 mm. Ang Granular AC ay may medyo mas malaking sukat at mas maliit na external surface area. Ang Granular AC ay ginagamit para sa iba't ibang aplikasyon sa liquid phase at gaseous phase depende sa kanilang dimension ratios. Ang ikatlong klase: bead AC ay karaniwang na-synthesize mula sa petroleum pitch na may diameter na mula 0.35 hanggang 0.8 mm. Kilala ito sa mataas na mechanical strength at mababang dust content. Malawakan itong ginagamit sa mga aplikasyon sa fluidized bed tulad ng water filtration dahil sa spherical structure nito.
Oras ng pag-post: Hunyo-18-2022