U carbone attivatu (CA) si riferisce à i materiali altamente carboniosi chì anu una alta porosità è capacità di adsorbimentu prudutti da u legnu, i gusci di noce di coccu, u carbone è i coni, ecc. CA hè unu di l'adsorbenti frequentemente usati in varie industrie per a rimozione di numerosi inquinanti da i corpi d'acqua è d'aria. Dapoi chì CA hè sintetizatu da i prudutti agriculi è di rifiuti, s'hè rivelatu una grande alternativa à e fonti tradiziunalmente non rinnuvevuli è costose. Per a preparazione di CA, sò usati dui prucessi basi, a carbonizazione è l'attivazione. In u primu prucessu, i precursori sò sottumessi à alte temperature, trà 400 è 850 ° C, per espulsà tutti i cumpunenti volatili. Una temperatura elevata rimuove tutti i cumpunenti non carboniosi da u precursore cum'è l'idrogenu, l'ossigenu è l'azotu in forma di gas è catrami. Stu prucessu produce carbone chì hà un altu cuntenutu di carbone ma una bassa superficia è porosità. Tuttavia, u secondu passu implica l'attivazione di u carbone sintetizatu in precedenza. L'aumentu di a dimensione di i pori durante u prucessu di attivazione pò esse classificatu in trè: apertura di pori prima inaccessibili, sviluppu di novi pori per attivazione selettiva è allargamentu di i pori esistenti.
Di solitu, dui approcci, fisicu è chimicu, sò usati per l'attivazione per ottene a superficia è a porosità desiderate. L'attivazione fisica implica l'attivazione di u carbone carbonizatu utilizendu gas ossidanti cum'è l'aria, u diossidu di carbonu è u vapore à alte temperature (trà 650 è 900 °C). U diossidu di carbonu hè di solitu preferitu per via di a so natura pura, a so facilità di manipulazione è u prucessu di attivazione cuntrullatu intornu à 800 °C. Una alta uniformità di i pori pò esse ottenuta cù l'attivazione di u diossidu di carbonu in paragone à u vapore. Tuttavia, per l'attivazione fisica, u vapore hè assai preferitu in paragone à u diossidu di carbonu postu chì si pò pruduce AC cù una superficia relativamente alta. A causa di a dimensione di e molecule più chjuche di l'acqua, a so diffusione in a struttura di u carbone si faci in modu efficiente. L'attivazione per vapore hè stata trovata esse circa duie o trè volte più alta chè u diossidu di carbonu cù u listessu gradu di cunversione.
Tuttavia, l'approcciu chimicu implica a mistura di precursori cù agenti attivanti (NaOH, KOH, è FeCl3, ecc.). Quessi agenti attivanti agiscenu cum'è ossidanti è ancu cum'è agenti disidratanti. In questu approcciu, a carbonizazione è l'attivazione sò realizate simultaneamente à una temperatura relativamente più bassa 300-500 ° C cumparatu à l'approcciu fisicu. Di cunsiguenza, si verifica a decomposizione pirolitica è, dopu, si traduce in l'espansione di una struttura porosa migliorata è un altu rendimentu di carbone. I principali vantaghji di l'approcciu chimicu rispetto à l'approcciu fisicu sò l'esigenza di bassa temperatura, strutture ad alta microporosità, grande superficie è tempu di cumpletamentu di a reazione minimizatu.
A superiorità di u metudu d'attivazione chimica pò esse spiegata nantu à a basa di un mudellu prupostu da Kim è i so culleghi [1] secondu u quale diversi microdomini sferichi rispunsevuli di a furmazione di micropori si trovanu in l'AC. Da l'altra parte, i mesopori sò sviluppati in e regioni intermicrodomini. Sperimentalmente, anu furmatu carbone attivatu da resina à basa di fenolu per attivazione chimica (usendu KOH) è fisica (usendu vapore) (Figura 1). I risultati anu dimustratu chì l'AC sintetizatu per attivazione di KOH pussede una superficia elevata di 2878 m2/g paragunatu à 2213 m2/g per attivazione di vapore. Inoltre, altri fattori cum'è a dimensione di i pori, a superficia, u vulume di i micropori è a larghezza media di i pori sò stati trovati tutti megliu in cundizioni attivate da KOH paragunatu à l'attivatu da vapore.
Differenze trà AC Preparatu da l'attivazione à vapore (C6S9) è l'attivazione KOH (C6K9), rispettivamente, spiegate in termini di mudellu di microstruttura.
Sicondu a dimensione di e particelle è u metudu di preparazione, pò esse classificatu in trè tippi: AC alimentatu, AC granulare è AC in perle. L'AC alimentatu hè furmatu da granuli fini chì anu una dimensione di 1 mm cù un diametru mediu di 0,15-0,25 mm. L'AC granulare hà una dimensione relativamente più grande è una superficia esterna minore. L'AC granulare hè adupratu per varie applicazioni in fase liquida è gassosa secondu i so rapporti dimensionali. Terza classe: l'AC in perle hè generalmente sintetizatu da a pece di petroliu cù un diametru chì varieghja da 0,35 à 0,8 mm. Hè cunnisciutu per a so alta resistenza meccanica è u so bassu cuntenutu di polvere. Hè ampiamente adupratu in applicazioni à lettu fluidizatu cum'è a filtrazione di l'acqua per via di a so struttura sferica.
Data di publicazione: 18 di ghjugnu 2022