تتكون عملية معالجة الكربون المنشط عادةً من الكربنة يليها تنشيط المادة الكربونية من أصل نباتي. الكربنة عبارة عن معالجة حرارية عند درجة حرارة 400-800 درجة مئوية والتي تحول المواد الخام إلى كربون عن طريق تقليل محتوى المواد المتطايرة وزيادة محتوى الكربون في المادة. يؤدي ذلك إلى زيادة قوة المواد وإنشاء بنية مسامية أولية وهو أمر ضروري لتنشيط الكربون. يمكن أن يؤثر ضبط شروط الكربنة على المنتج النهائي بشكل كبير. تؤدي زيادة درجة حرارة الكربنة إلى زيادة التفاعل، ولكنها في الوقت نفسه تقلل من حجم المسام الموجودة. يرجع هذا الانخفاض في حجم المسام إلى زيادة تكثيف المادة عند درجات حرارة الكربنة المرتفعة مما يؤدي إلى زيادة في القوة الميكانيكية. لذلك، يصبح من المهم اختيار درجة حرارة العملية الصحيحة بناءً على منتج الكربنة المطلوب.
تنتشر هذه الأكاسيد من الكربون مما يؤدي إلى تغويز جزئي يفتح المسام التي كانت مغلقة سابقًا ويؤدي إلى تطوير البنية المسامية الداخلية للكربون. في التنشيط الكيميائي، يتفاعل الكربون عند درجات حرارة عالية مع عامل تجفيف يزيل غالبية الهيدروجين والأكسجين من بنية الكربون. غالبًا ما يجمع التنشيط الكيميائي بين خطوة الكربنة وخطوة التنشيط، ولكن قد تحدث هاتان الخطوتان بشكل منفصل اعتمادًا على العملية. تم العثور على مساحات عالية تزيد عن 3000 م2/جم عند استخدام KOH كعامل منشط كيميائي.
الكربون المنشط من مواد خام مختلفة.
بالإضافة إلى كونه مادة ماصة تستخدم للعديد من الأغراض المختلفة، يمكن إنتاج الكربون المنشط من مجموعة كبيرة من المواد الخام المختلفة، مما يجعله منتجًا متعدد الاستخدامات بشكل لا يصدق ويمكن إنتاجه في العديد من المجالات المختلفة اعتمادًا على المادة الخام المتوفرة. وتشمل بعض هذه المواد قشور النباتات، وأحجار الفواكه، والمواد الخشبية، والإسفلت، وكربيدات المعادن، وأسود الكربون، ورواسب النفايات الخردة من مياه الصرف الصحي، وفضلات البوليمر. يمكن معالجة أنواع مختلفة من الفحم، الموجودة بالفعل في شكل 5 كربوني مع بنية مسامية متطورة، بشكل أكبر لإنتاج الكربون المنشط. على الرغم من أنه يمكن إنتاج الكربون المنشط من أي مادة خام تقريبًا، إلا أنه من الأكثر فعالية من حيث التكلفة والمراعي للبيئة إنتاج الكربون المنشط من مواد النفايات. تبين أن الكربون المنشط المنتج من قشور جوز الهند يحتوي على كميات كبيرة من المسام الدقيقة، مما يجعلها المادة الخام الأكثر استخدامًا في التطبيقات التي تتطلب قدرة امتصاص عالية. تحتوي نشارة الخشب وغيرها من مواد الخردة الخشبية أيضًا على هياكل مسامية دقيقة متطورة جيدة للامتصاص من الطور الغازي. ينتج عن إنتاج الكربون المنشط من أحجار الزيتون والبرقوق والمشمش والخوخ مواد ماصة متجانسة للغاية ذات صلابة كبيرة ومقاومة للتآكل وحجم كبير للمسام الدقيقة. يمكن تنشيط خردة PVC إذا تمت إزالة حمض الهيدروكلوريك مسبقًا، وينتج عن ذلك كربون منشط وهو ماص جيد لأزرق الميثيلين. حتى أنه تم إنتاج الكربون المنشط من خردة الإطارات. من أجل التمييز بين مجموعة واسعة من السلائف المحتملة، يصبح من الضروري تقييم الخصائص الفيزيائية الناتجة بعد التنشيط. عند اختيار المادة الأولية، تعتبر الخصائص التالية ذات أهمية: مساحة السطح المحددة للمسام، حجم المسام وتوزيع حجم المسام، تكوين وحجم الحبيبات، والتركيب الكيميائي/الشخصية لسطح الكربون.
يعد اختيار المادة الأولية الصحيحة للتطبيق الصحيح أمرًا مهمًا للغاية لأن تنوع المواد الأولية يسمح بالتحكم في بنية مسام الكربون. تحتوي السلائف المختلفة على كميات متفاوتة من المسام الكبيرة (> 50 نانومتر) والتي تحدد مدى تفاعلها. هذه المسام الكبيرة ليست فعالة للامتزاز، ولكن وجودها يسمح بمزيد من القنوات لإنشاء المسام الصغيرة أثناء التنشيط. بالإضافة إلى ذلك، توفر المسام الكبيرة المزيد من المسارات للجزيئات الممتزة للوصول إلى المسام الصغيرة أثناء الامتزاز.
وقت النشر: 01 أبريل 2022