ఉత్తేజిత కార్బన్ పరిచయం

యాక్టివేటెడ్ కార్బన్ (AC) అనేది చెక్క, కొబ్బరి చిప్పలు, బొగ్గు మరియు శంకువులు మొదలైన వాటి నుండి ఉత్పత్తి చేయబడిన అధిక సారంధ్రత మరియు శోషణ సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉండే అత్యంత కర్బన పదార్థాలను సూచిస్తుంది. అనేక కాలుష్య కారకాలను తొలగించడానికి వివిధ పరిశ్రమలలో ఉపయోగించే తరచుగా ఉపయోగించే యాడ్సోర్బెంట్‌లలో AC ఒకటి. నీరు మరియు గాలి శరీరాల నుండి. వ్యవసాయ మరియు వ్యర్థ ఉత్పత్తుల నుండి AC సంశ్లేషణ చేయబడినందున, సాంప్రదాయకంగా ఉపయోగించే పునరుత్పాదక మరియు ఖరీదైన వనరులకు ఇది గొప్ప ప్రత్యామ్నాయంగా నిరూపించబడింది. AC తయారీకి, కార్బొనైజేషన్ మరియు యాక్టివేషన్ అనే రెండు ప్రాథమిక ప్రక్రియలు ఉపయోగించబడతాయి. మొదటి ప్రక్రియలో, అన్ని అస్థిర భాగాలను బహిష్కరించడానికి పూర్వగాములు 400 మరియు 850 ° C మధ్య అధిక ఉష్ణోగ్రతలకు లోబడి ఉంటాయి. అధిక ఎలివేటెడ్ ఉష్ణోగ్రత హైడ్రోజన్, ఆక్సిజన్ మరియు నైట్రోజన్ వంటి పూర్వగామి నుండి అన్ని కార్బన్ కాని భాగాలను వాయువులు మరియు తారుల రూపంలో తొలగిస్తుంది. ఈ ప్రక్రియ అధిక-కార్బన్ కంటెంట్ కలిగి ఉన్న చార్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది కానీ తక్కువ ఉపరితల వైశాల్యం మరియు సచ్ఛిద్రత కలిగి ఉంటుంది. అయితే, రెండవ దశలో గతంలో సంశ్లేషణ చేయబడిన చార్ యొక్క క్రియాశీలత ఉంటుంది. యాక్టివేషన్ ప్రక్రియలో రంధ్ర పరిమాణాన్ని పెంచడాన్ని మూడుగా వర్గీకరించవచ్చు: గతంలో యాక్సెస్ చేయలేని రంధ్రాలను తెరవడం, సెలెక్టివ్ యాక్టివేషన్ ద్వారా కొత్త రంధ్రాల అభివృద్ధి మరియు ఇప్పటికే ఉన్న రంధ్రాలను విస్తరించడం.
సాధారణంగా, కావలసిన ఉపరితల వైశాల్యం మరియు సచ్ఛిద్రతను పొందడానికి క్రియాశీలత కోసం భౌతిక మరియు రసాయన రెండు విధానాలు ఉపయోగించబడతాయి. భౌతిక క్రియాశీలత అనేది అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద (650 మరియు 900°C మధ్య) గాలి, కార్బన్ డయాక్సైడ్ మరియు ఆవిరి వంటి ఆక్సీకరణ వాయువులను ఉపయోగించి కార్బోనైజ్డ్ చార్ యొక్క క్రియాశీలతను కలిగి ఉంటుంది. కార్బన్ డయాక్సైడ్ దాని స్వచ్ఛమైన స్వభావం, సులభంగా నిర్వహించడం మరియు 800 ° C చుట్టూ నియంత్రించదగిన క్రియాశీలత ప్రక్రియ కారణంగా సాధారణంగా ప్రాధాన్యత ఇవ్వబడుతుంది. ఆవిరితో పోల్చితే కార్బన్ డయాక్సైడ్ క్రియాశీలతతో అధిక రంధ్రాల ఏకరూపతను పొందవచ్చు. అయినప్పటికీ, భౌతిక క్రియాశీలత కోసం, కార్బన్ డయాక్సైడ్‌తో పోలిస్తే ఆవిరికి ఎక్కువ ప్రాధాన్యత ఇవ్వబడుతుంది, ఎందుకంటే సాపేక్షంగా అధిక ఉపరితల వైశాల్యం కలిగిన AC ఉత్పత్తి చేయబడుతుంది. నీటి యొక్క చిన్న అణువు పరిమాణం కారణంగా, చార్ యొక్క నిర్మాణంలో దాని వ్యాప్తి సమర్థవంతంగా జరుగుతుంది. ఆవిరి ద్వారా సక్రియం చేయడం కార్బన్ డయాక్సైడ్ కంటే దాదాపు రెండు నుండి మూడు రెట్లు ఎక్కువగా అదే స్థాయి మార్పిడితో ఉన్నట్లు కనుగొనబడింది.
అయినప్పటికీ, రసాయన విధానంలో క్రియాశీలక ఏజెంట్లతో (NaOH, KOH, మరియు FeCl3, మొదలైనవి) పూర్వగామిని కలపడం ఉంటుంది. ఈ యాక్టివేటింగ్ ఏజెంట్లు ఆక్సిడెంట్లు అలాగే డీహైడ్రేటింగ్ ఏజెంట్లుగా పనిచేస్తాయి. ఈ విధానంలో, భౌతిక విధానంతో పోలిస్తే తులనాత్మకంగా తక్కువ ఉష్ణోగ్రత 300-500 ° C వద్ద కార్బొనైజేషన్ మరియు యాక్టివేషన్ ఏకకాలంలో నిర్వహించబడతాయి. ఫలితంగా, ఇది పైరోలైటిక్ కుళ్ళిపోవడాన్ని ప్రభావితం చేస్తుంది మరియు దాని ఫలితంగా 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 కనిష్టీకరించబడిన ప్రతిచర్య పూర్తి సమయం.
కిమ్ మరియు అతని సహోద్యోగులు [1] ప్రతిపాదించిన నమూనా ఆధారంగా రసాయన క్రియాశీలత పద్ధతి యొక్క ఆధిక్యతను వివరించవచ్చు, దీని ప్రకారం మైక్రోపోర్‌ల ఏర్పాటుకు కారణమైన వివిధ గోళాకార మైక్రోడొమైన్‌లు ACలో కనిపిస్తాయి. మరోవైపు, ఇంటర్‌మైక్రోడొమైన్ ప్రాంతాలలో మెసోపోర్‌లు అభివృద్ధి చెందుతాయి. ప్రయోగాత్మకంగా, వారు రసాయన (KOHని ఉపయోగించి) మరియు భౌతిక (ఆవిరిని ఉపయోగించి) క్రియాశీలత (మూర్తి 1) ద్వారా ఫినాల్-ఆధారిత రెసిన్ నుండి ఉత్తేజిత కార్బన్‌ను ఏర్పరిచారు. స్టీమ్ యాక్టివేషన్ ద్వారా 2213 m2/gతో పోలిస్తే KOH యాక్టివేషన్ ద్వారా సంశ్లేషణ చేయబడిన AC 2878 m2/g అధిక ఉపరితల వైశాల్యాన్ని కలిగి ఉందని ఫలితాలు చూపించాయి. అదనంగా, రంధ్ర పరిమాణం, ఉపరితల వైశాల్యం, మైక్రోపోర్ వాల్యూమ్ మరియు సగటు రంధ్ర వెడల్పు వంటి ఇతర కారకాలు ఆవిరి యాక్టివేట్‌తో పోలిస్తే KOH- యాక్టివేటెడ్ పరిస్థితులలో మెరుగ్గా ఉన్నట్లు కనుగొనబడింది.

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. 0.15-0.25 మిమీ సగటు వ్యాసం కలిగిన 1 మిమీ పరిమాణాన్ని కలిగి ఉండే చక్కటి కణికల నుండి పవర్డ్ AC ఏర్పడుతుంది. గ్రాన్యులర్ AC తులనాత్మకంగా పెద్ద పరిమాణం మరియు తక్కువ బాహ్య ఉపరితల వైశాల్యం కలిగి ఉంటుంది. గ్రాన్యులర్ AC వాటి డైమెన్షన్ నిష్పత్తులను బట్టి వివిధ ద్రవ దశ మరియు వాయు దశ అనువర్తనాల కోసం ఉపయోగించబడుతుంది. మూడవ తరగతి: పూస AC సాధారణంగా పెట్రోలియం పిచ్ నుండి 0.35 నుండి 0.8 మిమీ వరకు వ్యాసంతో సంశ్లేషణ చేయబడుతుంది. ఇది అధిక యాంత్రిక బలం మరియు తక్కువ ధూళికి ప్రసిద్ధి చెందింది. దాని గోళాకార నిర్మాణం కారణంగా నీటి వడపోత వంటి ద్రవీకృత బెడ్ అప్లికేషన్‌లలో ఇది విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది.