ఉత్తేజిత కార్బన్ పరిచయం

యాక్టివేటెడ్ కార్బన్ (AC) అనేది కలప, కొబ్బరి చిప్పలు, బొగ్గు మరియు శంకువులు మొదలైన వాటి నుండి ఉత్పత్తి చేయబడిన అధిక సచ్ఛిద్రత మరియు శోషణ సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉన్న అధిక కార్బోనేషియస్ పదార్థాలను సూచిస్తుంది. నీరు మరియు వాయు వనరుల నుండి అనేక కాలుష్య కారకాలను తొలగించడానికి వివిధ పరిశ్రమలలో తరచుగా ఉపయోగించే యాడ్సోర్బెంట్లలో AC ఒకటి. వ్యవసాయ మరియు వ్యర్థ ఉత్పత్తుల నుండి సంశ్లేషణ చేయబడిన AC కాబట్టి, సాంప్రదాయకంగా ఉపయోగించే పునరుత్పాదక కాని మరియు ఖరీదైన వనరులకు ఇది గొప్ప ప్రత్యామ్నాయంగా నిరూపించబడింది. AC తయారీకి, రెండు ప్రాథమిక ప్రక్రియలు, కార్బొనైజేషన్ మరియు యాక్టివేషన్ ఉపయోగించబడతాయి. మొదటి ప్రక్రియలో, అన్ని అస్థిర భాగాలను బయటకు పంపడానికి పూర్వగాములను 400 మరియు 850°C మధ్య అధిక ఉష్ణోగ్రతలకు గురి చేస్తారు. అధిక ఎత్తులో ఉన్న ఉష్ణోగ్రత వాయువులు మరియు టార్‌ల రూపంలో హైడ్రోజన్, ఆక్సిజన్ మరియు నైట్రోజన్ వంటి పూర్వగాము నుండి అన్ని కార్బన్ కాని భాగాలను తొలగిస్తుంది. ఈ ప్రక్రియ అధిక కార్బన్ కంటెంట్ కలిగిన చార్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది కానీ తక్కువ ఉపరితల వైశాల్యం మరియు సచ్ఛిద్రత కలిగి ఉంటుంది. అయితే, రెండవ దశలో గతంలో సంశ్లేషణ చేయబడిన చార్ యొక్క క్రియాశీలత ఉంటుంది. క్రియాశీలత ప్రక్రియలో రంధ్రాల పరిమాణాన్ని పెంచడాన్ని మూడుగా వర్గీకరించవచ్చు: గతంలో ప్రవేశించలేని రంధ్రాలను తెరవడం, ఎంపిక చేసిన క్రియాశీలత ద్వారా కొత్త రంధ్రాల అభివృద్ధి మరియు ఉన్న రంధ్రాలను విస్తరించడం.
సాధారణంగా, కావలసిన ఉపరితల వైశాల్యం మరియు సచ్ఛిద్రతను పొందడానికి క్రియాశీలతకు భౌతిక మరియు రసాయనిక అనే రెండు విధానాలు ఉపయోగించబడతాయి. భౌతిక క్రియాశీలతలో అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద (650 మరియు 900°C మధ్య) గాలి, కార్బన్ డయాక్సైడ్ మరియు ఆవిరి వంటి ఆక్సీకరణ వాయువులను ఉపయోగించి కార్బోనైజ్డ్ చార్ యొక్క క్రియాశీలత ఉంటుంది. కార్బన్ డయాక్సైడ్ సాధారణంగా దాని స్వచ్ఛమైన స్వభావం, సులభమైన నిర్వహణ మరియు 800°C చుట్టూ నియంత్రించదగిన క్రియాశీలత ప్రక్రియ కారణంగా ప్రాధాన్యత ఇవ్వబడుతుంది. ఆవిరితో పోలిస్తే కార్బన్ డయాక్సైడ్ క్రియాశీలతతో అధిక రంధ్రాల ఏకరూపతను పొందవచ్చు. అయితే, భౌతిక క్రియాశీలత కోసం, సాపేక్షంగా అధిక ఉపరితల వైశాల్యం కలిగిన ACని ఉత్పత్తి చేయవచ్చు కాబట్టి కార్బన్ డయాక్సైడ్‌తో పోలిస్తే ఆవిరికి ప్రాధాన్యత ఇవ్వబడుతుంది. నీటి అణువు పరిమాణం చిన్నది కావడం వల్ల, చార్ యొక్క నిర్మాణంలో దాని వ్యాప్తి సమర్థవంతంగా జరుగుతుంది. ఆవిరి ద్వారా క్రియాశీలత కార్బన్ డయాక్సైడ్ కంటే రెండు నుండి మూడు రెట్లు ఎక్కువగా ఉంటుందని కనుగొనబడింది.
అయితే, రసాయన విధానంలో పూర్వగామిని ఉత్తేజపరిచే ఏజెంట్లతో (NaOH, KOH, మరియు FeCl3, మొదలైనవి) కలపడం జరుగుతుంది. ఈ ఉత్తేజపరిచే ఏజెంట్లు ఆక్సిడెంట్లుగా అలాగే నిర్జలీకరణ ఏజెంట్లుగా పనిచేస్తాయి. ఈ విధానంలో, కార్బొనైజేషన్ మరియు క్రియాశీలత భౌతిక విధానంతో పోలిస్తే తులనాత్మకంగా తక్కువ ఉష్ణోగ్రత 300-500°C వద్ద ఒకేసారి నిర్వహించబడతాయి. ఫలితంగా, ఇది పైరోలైటిక్ కుళ్ళిపోవడాన్ని ప్రభావితం చేస్తుంది మరియు తరువాత, మెరుగైన పోరస్ నిర్మాణం మరియు అధిక కార్బన్ దిగుబడి విస్తరణకు దారితీస్తుంది. భౌతిక విధానం కంటే రసాయనం యొక్క ప్రధాన ప్రయోజనాలు తక్కువ ఉష్ణోగ్రత అవసరం, అధిక మైక్రోపోరోసిటీ నిర్మాణాలు, పెద్ద ఉపరితల వైశాల్యం మరియు కనిష్ట ప్రతిచర్య పూర్తి సమయం.
కిమ్ మరియు అతని సహోద్యోగులు ప్రతిపాదించిన నమూనా ఆధారంగా రసాయన క్రియాశీలత పద్ధతి యొక్క శ్రేష్ఠతను వివరించవచ్చు [1], దీని ప్రకారం మైక్రోపోర్‌ల ఏర్పాటుకు కారణమైన వివిధ గోళాకార మైక్రోడొమైన్‌లు ACలో కనిపిస్తాయి. మరోవైపు, ఇంటర్‌మైక్రోడొమైన్ ప్రాంతాలలో మెసోపోర్‌లు అభివృద్ధి చేయబడతాయి. ప్రయోగాత్మకంగా, అవి రసాయన (KOH ఉపయోగించి) మరియు భౌతిక (ఆవిరిని ఉపయోగించి) క్రియాశీలత ద్వారా ఫినాల్-ఆధారిత రెసిన్ నుండి ఉత్తేజిత కార్బన్‌ను ఏర్పరుస్తాయి (మూర్తి 1). KOH క్రియాశీలత ద్వారా సంశ్లేషణ చేయబడిన AC ఆవిరి క్రియాశీలత ద్వారా 2213 m2/gతో పోలిస్తే 2878 m2/g అధిక ఉపరితల వైశాల్యాన్ని కలిగి ఉందని ఫలితాలు చూపించాయి. అదనంగా, ఆవిరి ఉత్తేజితంతో పోలిస్తే పోర్ పరిమాణం, ఉపరితల వైశాల్యం, మైక్రోపోర్ వాల్యూమ్ మరియు సగటు పోర్ వెడల్పు వంటి ఇతర అంశాలు అన్నీ KOH- ఉత్తేజిత పరిస్థితులలో మెరుగ్గా ఉన్నట్లు కనుగొనబడ్డాయి.

స్టీమ్ యాక్టివేషన్ (C6S9) మరియు KOH యాక్టివేషన్ (C6K9) నుండి తయారు చేయబడిన AC మధ్య తేడాలు వరుసగా మైక్రోస్ట్రక్చర్ మోడల్ పరంగా వివరించబడ్డాయి.

కణ పరిమాణం మరియు తయారీ పద్ధతిని బట్టి, దీనిని మూడు రకాలుగా వర్గీకరించవచ్చు: పవర్డ్ AC, గ్రాన్యులర్ AC మరియు బీడ్ AC. పవర్డ్ AC అనేది 1 మిమీ పరిమాణం కలిగిన ఫైన్ గ్రాన్యూల్స్ నుండి ఏర్పడుతుంది, సగటు వ్యాసం 0.15-0.25 మిమీ. గ్రాన్యులర్ AC తులనాత్మకంగా పెద్ద పరిమాణం మరియు తక్కువ బాహ్య ఉపరితల వైశాల్యాన్ని కలిగి ఉంటుంది. గ్రాన్యులర్ AC పరిమాణ నిష్పత్తులను బట్టి వివిధ ద్రవ దశ మరియు వాయు దశ అనువర్తనాలకు ఉపయోగించబడుతుంది. మూడవ తరగతి: బీడ్ AC సాధారణంగా 0.35 నుండి 0.8 మిమీ వరకు వ్యాసం కలిగిన పెట్రోలియం పిచ్ నుండి సంశ్లేషణ చేయబడుతుంది. ఇది అధిక యాంత్రిక బలం మరియు తక్కువ ధూళి పదార్థానికి ప్రసిద్ధి చెందింది. దాని గోళాకార నిర్మాణం కారణంగా నీటి వడపోత వంటి ద్రవీకృత బెడ్ అప్లికేషన్లలో ఇది విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది.