Белсендірілген көмір (БК) ағаштан, кокос қабықтарынан, көмірден және конустардан және т.б. алынған жоғары кеуектілігі мен сорбциялық қабілеті бар жоғары көміртекті материалдарды білдіреді. БК - су мен ауа айдындарынан көптеген ластаушы заттарды кетіру үшін әртүрлі салаларда жиі қолданылатын адсорбенттердің бірі. БК ауыл шаруашылығы мен қалдықтардан синтезделгендіктен, дәстүрлі түрде қолданылатын жаңартылмайтын және қымбат көздерге тамаша балама болып шықты. БК дайындау үшін екі негізгі процесс, көміртектену және активтендіру қолданылады. Бірінші процесте прекурсорлар барлық ұшпа компоненттерді шығару үшін 400-ден 850°C-қа дейінгі жоғары температураға ұшырайды. Жоғары температура прекурсордан газдар мен шайырлар түрінде сутегі, оттегі және азот сияқты барлық көміртекті емес компоненттерді жояды. Бұл процесс көміртекті құрамы жоғары, бірақ беткі ауданы мен кеуектілігі төмен көміртекті шығарады. Дегенмен, екінші қадам бұрын синтезделген көміртекті активтендіруді қамтиды. Белсендендіру процесінде тесіктердің өлшемін арттыруды үшке бөлуге болады: бұрын қол жетімсіз тесіктерді ашу, селективті активтендіру арқылы жаңа тесіктердің пайда болуы және бар тесіктерді кеңейту.
Әдетте, қажетті беттік аудан мен кеуектілікке қол жеткізу үшін белсендіру үшін екі тәсіл қолданылады: физикалық және химиялық. Физикалық белсендіру жоғары температурада (650 және 900°C аралығында) ауа, көмірқышқыл газы және бу сияқты тотықтырғыш газдарды пайдаланып, көміртегіленген көмірді белсендіруді қамтиды. Көмірқышқыл газы әдетте таза табиғатына, оңай өңделетініне және 800°C шамасындағы басқарылатын белсендіру процесіне байланысты артықшылыққа ие. Бумен салыстырғанда көмірқышқыл газын белсендіру арқылы жоғары кеуекті біркелкілікке қол жеткізуге болады. Дегенмен, физикалық белсендіру үшін көмірқышқыл газымен салыстырғанда бу әлдеқайда артықшылыққа ие, себебі салыстырмалы түрде жоғары беттік ауданы бар айнымалы ток пайда болуы мүмкін. Судың молекулалық өлшемі кішірек болғандықтан, оның көмір құрылымындағы диффузиясы тиімді жүреді. Бумен белсендіру бірдей түрлену дәрежесі бар көмірқышқыл газына қарағанда екі-үш есе жоғары екені анықталды.
Дегенмен, химиялық тәсіл прекурсорды белсендіргіш агенттермен (NaOH, KOH және FeCl3 және т.б.) араластыруды қамтиды. Бұл белсендіргіш агенттер тотықтырғыштар ретінде де, сусыздандырғыштар ретінде де әрекет етеді. Бұл тәсілде көміртектену және белсендіру физикалық тәсілмен салыстырғанда салыстырмалы түрде төмен температурада 300-500°C кезінде бір мезгілде жүзеге асырылады. Нәтижесінде, ол пиролитикалық ыдырауға әсер етеді, содан кейін жақсартылған кеуекті құрылым мен жоғары көміртек шығымын кеңейтеді. Химиялық тәсілдің физикалық тәсілмен салыстырғандағы негізгі артықшылықтары - төмен температура талабы, жоғары микрокеуекті құрылымдар, үлкен беткі аудан және реакцияның аяқталу уақытын азайту.
Химиялық активтендіру әдісінің артықшылығын Ким және оның әріптестері ұсынған модель негізінде түсіндіруге болады [1], оған сәйкес микрокеуектердің пайда болуына жауапты әртүрлі сфералық микродомендер AC-да кездеседі. Екінші жағынан, мезокеуектер микродоменаралық аймақтарда дамиды. Тәжірибе жүзінде олар фенол негізіндегі шайырдан химиялық (KOH көмегімен) және физикалық (буды пайдаланып) активтендіру арқылы белсендірілген көміртек түзді (1-сурет). Нәтижелер KOH активтендіру арқылы синтезделген AC бумен активтендіру арқылы 2213 м2/г-мен салыстырғанда 2878 м2/г жоғары беттік ауданға ие екенін көрсетті. Сонымен қатар, кеуек өлшемі, беттік ауданы, микрокеуек көлемі және орташа кеуек ені сияқты басқа факторлардың барлығы бумен активтендірумен салыстырғанда KOH-белсендірілген жағдайларда жақсырақ екені анықталды.
Бумен белсендіруден (C6S9) және KOH белсендіруден (C6K9) дайындалған AC арасындағы айырмашылықтар микроқұрылым моделі тұрғысынан түсіндіріледі.
Бөлшектердің өлшеміне және дайындау әдісіне байланысты оны үш түрге бөлуге болады: қуатты айнымалы ток, түйіршікті айнымалы ток және моншақ тәрізді айнымалы ток. Қуатты айнымалы ток орташа диаметрі 0,15-0,25 мм болатын 1 мм өлшемді ұсақ түйіршіктерден жасалады. Түйіршікті айнымалы ток салыстырмалы түрде үлкенірек және сыртқы бетінің ауданы аз. Түйіршікті айнымалы ток өлшемдерінің қатынасына байланысты әртүрлі сұйық және газ фазалық қолданыстар үшін қолданылады. Үшінші класс: моншақ тәрізді айнымалы ток әдетте диаметрі 0,35-тен 0,8 мм-ге дейінгі мұнай шайырынан синтезделеді. Ол жоғары механикалық беріктігімен және шаңның аз мөлшерімен танымал. Сфералық құрылымына байланысты ол суды сүзу сияқты сұйық қабат қолданыстарында кеңінен қолданылады.
Жарияланған уақыты: 18 маусым 2022 ж.