Карбони фаъолшуда (AC) ба маводҳои карбондори баланд ишора мекунад, ки дорои қобилияти баланди сӯрохдор ва ҷорбшавӣ мебошанд, ки аз чӯб, пӯстҳои кокос, ангишт ва конусҳо ва ғайра истеҳсол мешаванд. AC яке аз адсорбентҳои зуд-зуд истифодашаванда мебошад, ки дар соҳаҳои гуногун барои тоза кардани ифлоскунандаҳои сершумор аз об ва ҳаво истифода мешаванд. Азбаски AC аз маҳсулоти кишоварзӣ ва партовҳо синтез карда мешавад, он алтернативаи хубе ба манбаъҳои анъанавии барқарорнашаванда ва гаронбаҳо будааст. Барои тайёр кардани AC, ду раванди асосӣ, карбонизатсия ва фаъолсозӣ истифода мешаванд. Дар раванди аввал, прекурсорҳо ба ҳарорати баланд, аз 400 то 850°C, дучор карда мешаванд, то ҳамаи ҷузъҳои ноустуворро берун кунанд. Ҳарорати баланди баланд ҳамаи ҷузъҳои ғайрикарбонро аз прекурсор, ба монанди гидроген, оксиген ва нитроген дар шакли газҳо ва қатронҳо, хориҷ мекунад. Ин раванд ангиштро бо миқдори зиёди карбон, вале масоҳати сатҳ ва сӯрохдори паст ба вуҷуд меорад. Аммо, марҳилаи дуюм фаъолсозии ангиштро дар бар мегирад, ки қаблан синтез карда шуда буданд. Беҳтар кардани андозаи сӯрохиҳо ҳангоми раванди фаъолсозӣ метавонад ба се гурӯҳ тақсим карда шавад: кушодани сӯрохиҳои қаблан дастнорас, пайдоиши сӯрохиҳои нав тавассути фаъолсозии интихобӣ ва васеъ кардани сӯрохиҳои мавҷуда.
Одатан, барои фаъолсозӣ ду усул, физикӣ ва кимиёвӣ, барои ба даст овардани масоҳати дилхоҳи сатҳ ва сӯрохнокӣ истифода мешаванд. Фаъолсозии физикӣ фаъолсозии ангиштсанги карбоншударо бо истифода аз газҳои оксидкунанда ба монанди ҳаво, гази карбон ва буғ дар ҳарорати баланд (аз 650 то 900°C) дар бар мегирад. Гази карбон одатан аз сабаби табиати холис, коркарди осон ва раванди фаъолсозии идорашаванда дар атрофи 800°C бартарӣ дорад. Якрангии баланди сӯрохиро бо фаъолсозии гази карбон дар муқоиса бо буғ ба даст овардан мумкин аст. Аммо, барои фаъолсозии физикӣ, буғ дар муқоиса бо гази карбон хеле бартарӣ дорад, зеро AC бо масоҳати нисбатан баланди сатҳ метавонад тавлид шавад. Аз сабаби андозаи хурдтари молекулаҳои об, паҳншавии он дар дохили сохтори ангиштсанг самаранок сурат мегирад. Муайян шудааст, ки фаъолсозӣ тавассути буғ тақрибан ду то се маротиба зиёдтар аз гази карбон бо ҳамон дараҷаи табдилёбӣ аст.
Аммо, усули кимиёвӣ омехта кардани прекурсорҳоро бо агентҳои фаъолкунанда (NaOH, KOH ва FeCl3 ва ғайра) дар бар мегирад. Ин агентҳои фаъолкунанда ҳамчун оксидантҳо ва инчунин агентҳои хушккунанда амал мекунанд. Дар ин усул, карбонизатсия ва фаъолсозӣ ҳамзамон дар ҳарорати нисбатан пасттар аз 300-500°C дар муқоиса бо усули физикӣ анҷом дода мешаванд. Дар натиҷа, он ба таҷзияи пиролитикӣ таъсир мерасонад ва сипас боиси васеъ шудани сохтори беҳтаршудаи сӯрохдор ва ҳосили баланди карбон мегардад. Бартариҳои асосии усули кимиёвӣ нисбат ба физикӣ талаботи ҳарорати паст, сохторҳои баланди микросӯрохдор, масоҳати калони сатҳ ва кам кардани вақти анҷоми реаксия мебошанд.
Бартарии усули фаъолсозии кимиёвиро метавон дар асоси модели пешниҳодкардаи Ким ва ҳамкоронаш [1] шарҳ дод, ки мувофиқи он дар AC микродоменҳои гуногуни сферӣ, ки барои ташаккули микросӯрохҳо масъуланд, мавҷуданд. Аз тарафи дигар, мезосӯрохҳо дар минтақаҳои байнимикродоменҳо инкишоф меёбанд. Дар таҷриба, онҳо карбони фаъолшударо аз қатрони асоси фенол бо роҳи фаъолсозии кимиёвӣ (бо истифода аз KOH) ва физикӣ (бо истифода аз буғ) ташкил доданд (Расми 1). Натиҷаҳо нишон доданд, ки AC, ки бо фаъолсозии KOH синтез шудааст, масоҳати баланди сатҳи 2878 м2/г дар муқоиса бо 2213 м2/г бо фаъолсозии буғӣ дошт. Илова бар ин, омилҳои дигар, ба монанди андозаи сӯрохҳо, масоҳати сатҳ, ҳаҷми микросӯрохҳо ва паҳнои миёнаи сӯрохҳо, дар шароити фаъолшудаи KOH дар муқоиса бо фаъолсозии буғӣ, беҳтар буданд.
Тафовутҳо байни AC, ки мутаносибан аз фаъолсозии буғӣ (C6S9) ва фаъолсозии KOH (C6K9) омода шудаанд, аз нигоҳи модели микросохтор шарҳ дода мешаванд.
Вобаста ба андозаи зарраҳо ва усули тайёр кардан, онро ба се намуд тақсим кардан мумкин аст: AC-и пурқувват, AC-и гранулӣ ва AC-и муҳрадор. AC-и пурқувват аз гранулаҳои майда бо андозаи 1 мм ва диапазони миёнаи диаметри 0,15-0,25 мм ташкил карда мешавад. AC-и муҳрадор андозаи нисбатан калонтар ва масоҳати берунии камтар дорад. AC-и муҳрадор барои истифодаҳои гуногуни фазаи моеъ ва фазаи газӣ вобаста ба таносуби андозаи онҳо истифода мешавад. Синфи сеюм: AC-и муҳрадор одатан аз қатраи нафт бо диаметри аз 0,35 то 0,8 мм синтез карда мешавад. Он бо қувваи баланди механикӣ ва миқдори ками чанг машҳур аст. Он ба таври васеъ дар истифодаҳои қабати моеъшуда, ба монанди филтратсияи об, аз сабаби сохтори курашаклии худ истифода мешавад.
Вақти нашр: 18 июни соли 2022