Активированный уголь производство: Производство активированного угля — Профессиональные очистные технологии ECOFILTER

Производство активированного угля — Профессиональные очистные технологии ECOFILTER

СЫРЬЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА АКТИВИРОВАННОГО УГЛЯ

Активированные угли могут быть получены из разнообразного углеродсодержащего сырья — древесины, каменного и бурого угля, торфа и т. п.
В промышленном производстве активированных углей в качестве сырья чаще всего используются каменный уголь, скорлупа кокосовых орехов и древесина.

ПРОИЗВОДСТВО АКТИВИРОВАННОГО УГЛЯ

Сначала углеродсодержащее сырье подвергают карбонизации — обжигу при высокой температуре в инертной атмосфере без доступа воздуха. Однако полученный карбонизат обладает плохими адсорбционными свойствами, поскольку размеры его пор невелики и внутренняя площадь поверхности мала. Поэтому карбонизат подвергают активации для получения специфической структуры пор и улучшения адсорбционных свойств.

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА АКТИВИРОВАННОГО УГЛЯ

Для производства активированного угля используют печи различного типа и конструкции.
Наибольшее распространение получили: многополочные, шахтные, горизонтальные и вертикальные печи, а также реакторы с кипящем слоем.

 

АКТИВАЦИЯ АКТИВИРОВАННОГО УГЛЯ

Активация углей может осуществляться посредством обработки водяным паром или специальными химическими реагентами. Активация водяным паром проводится при температуре 800 — 1000 °C в строго контролируемых условиях. При этом на поверхности пор происходит химическая реакция между водяным паром и углем, в результате чего образуется развитая структура пор и увеличивается внутренняя поверхность угля. С помощью такого процесса можно получать угли, обладающие различными адсорбционными свойствами.

Активация водяным паром позволяет получать угли с внутренней площадью поверхности до 1500 м2 на грамм угля. Благодаря этой огромной площади поверхности активированные угли являются прекрасными адсорбентами. Тем не менее, не вся эта площадь может быть доступна для адсорбции, поскольку крупные молекулы адсорбируемых веществ не могут проникать в поры малого размера.

Данная статья дает лишь очень малое понятие о производстве активированного угля. В настоящее время существует большое количество технологий производства активированного угля с активацией не только водяным паром.

 

А вы знаете, как можно очистить самогон?

История активированного угля | Camfil

Активная работа — Активированный уголь это необычайно универсальный материал, который может очищать воздух от большинства молекулярных загрязнителей, которых насчитывается более 150 миллионов. В настоящее время активированный уголь используется для очистки воздуха от основных загрязнителей. таких как летучие органические соединения (VOCs). Данные вещества не только раздражают слизистые оболочки глаз, горла и носа, но и проникают внутрь организма, поражая печень, почки, центральную нервную систему, также они могут способствовать возникновению раковых заболеваний. Угольные фильтры также используются для очистки воздуха от других химических веществ и устранения запахов на предприятиях для очистки сточных вод и в других областях применения.  

Какова же история возникновения активированного угля? 

Скорее всего впервые активированный уголь

 был впервые использован доисторическим человеком для различных целей — от удаления примесей при выплавке металлов до производства бронзы. Как и люди бронзового века древние египтяне открыли еще одно свойство активированного угля, не относящееся к очистке воздуха — он служил консервантом.  

Но египтяне также открыли, что уголь может использоваться не только в качестве консерванта. Первый случай использования угля в медицинских целях датируется 1500 годом до н.э. Примерно в 400 году до н.э. древние индусы и финикийцы открыли целебные свойства активированного угля и начали использовать его для очистки воды. В 1700х упоминалось использование угля для контроля запахов от гангренозных язв, также он использовался для лечения заболеваний желудка.  

Что такое активированный уголь? 

Активированный уголь — это уголь, обработанный диоксидом углерода или перегретым паром при очень высоких температурах. Это создает матрицу из мельчайших пор в структуре угля и увеличивает площадь его поверхности, что создает больше места для улавливания различных молекул, это и делает активированный уголь эффективной фильтрующей средой. Фильтры на основе активированного угля часто подвергаются специальной обработке для улавливания определенных молекул. 

Активированный уголь обычно используется в 

молекулярных фильтрах (также известных как химические фильтры и газофазные фильтры). В данных фильтрах улавливание различных молекул происходит за счет механизма адсорбции. Проще говоря молекулы оседают на материалах с высокой площадью поверхности.

Структура активированного угля включает миллионы микроскопических пор, в которые попадает газ и конденсируется до жидкого состояния. Один фунт активированного угля имеет площадь поверхности более 6 миллионов м², что позволяет эффективно улавливать газы в течение длительного периода времени (до 4 лет для некоторых областей применения).

 

Фильтры Camfil с активированным углем 

Мы используем активированный уголь в наших молекулярных фильтрах для очистки воздуха от молекул, газов и паров. Молекулы обычно в 1000-10000 раз меньше наиболее проникающего размера частиц, которые пропускаются HEPA/ULPA фильтрами. 

Практически во всех молекулярных фильтрах Camfil используется активированный уголь или активированный оксид алюминия в качестве активного компонента.  

Если Вы хотите получить больше информации о линейке молекулярных фильтров, пройдите по ссылке. 

 

Created 4 ноября 2020 г.

Удобный оборудование для производства активированного углерода для изготовления древесного угля Local After-Sales Service

Магазин для оборудование для производства активированного углерода. на Alibaba.com и начните превращать древесину и другие органические ресурсы в дешевый и надежный древесный уголь. Установите их на производственном объекте, чтобы сразу повысить эффективность и производительность. Находить оборудование для производства активированного углерода. с простым дизайном, которым легко управлять. Это необходимое оборудование для производителей древесного угля. Попробуйте использовать их для создания других продуктов, например активированного угля для фильтров для воды и т. Д.

Купить оборудование для производства активированного углерода. с качественными деталями, чтобы обеспечить длительный срок службы и сократить объем технического обслуживания, необходимого в будущем. После установки они помогут сократить количество отходов, позволяя перерабатывать многие виды биомассы. Добавьте сырые бревна и скорлупу бамбука или кокоса, чтобы использовать отходы по-новому. В некоторых конструкциях можно повторно использовать дым, образующийся в процессе карбонизации, чтобы сократить количество необходимого топлива.

Ищите оборудование для производства активированного углерода. на Alibaba.com и найдите множество экологически чистых брендов. Каждую большую горизонтальную конструкцию легко установить на открытом воздухе для обеспечения безопасного производства. Выберите модель с подходящим рабочим давлением и мощностью для правильного выполнения работы. Доступны различные варианты размеров, чтобы легко найти лучшие варианты для любого производственного предприятия.

С оборудование для производства активированного углерода. На Alibaba.com экономить деньги при производстве больших партий древесного угля становится проще простого. Подберите размер и дизайн, которые упростят и ускорят работу, сэкономят время и уменьшат трудозатраты. Изучите качественные модели, которые будут работать долгое время.

Производители активированного угля из России

Продукция крупнейших заводов по изготовлению активированного угля: сравнение цены, предпочтительных стран экспорта.

1. где производят активированный уголь
2. ⚓ Доставка в порт (CIF/FOB)
3. активированный уголь цена 04.10.2021
4. 🇬🇧 Supplier’s Activated carbon Russia

Страны куда осуществлялись поставки из России 2018, 2019, 2020, 2021

• 🇰🇬 КИРГИЗИЯ (64)
• 🇰🇿 КАЗАХСТАН (47)
• 🇺🇦 УКРАИНА (38)
• 🇦🇿 АЗЕРБАЙДЖАН (36)
• 🇺🇿 УЗБЕКИСТАН (34)
• 🇲🇳 МОНГОЛИЯ (33)
• 🇲🇩 МОЛДОВА, РЕСПУБЛИКА (29)
• 🇹🇯 ТАДЖИКИСТАН (25)
• 🇱🇻 ЛАТВИЯ (19)
• 🇱🇹 ЛИТВА (11)
• 🇬🇪 ГРУЗИЯ (10)
• 🇪🇪 ЭСТОНИЯ (9)
• 🇺🇸 СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ (8)
• 🇲🇩 МОЛДОВА (7)
• 🇳🇴 НОРВЕГИЯ (6)

Выбрать активированный уголь: узнать наличие, цены и купить онлайн

Крупнейшие экспортеры из России, Казахстана, Узбекистана, Белоруссии, официальные контакты компаний. Через наш сайт, вы можете отправить запрос сразу всем представителям, если вы хотите купить активированный уголь.
🔥 Внимание: на сайте находятся все крупнейшие российские производители активированного угля, в основном производства находятся в России. Из-за низкой себестоимости, цены ниже, чем на мировом рынке

Поставки активированного угля оптом напрямую от завода изготовителя (Россия)

Крупнейшие заводы по производству активированного угля

Заводы по изготовлению или производству активированного угля находятся в центральной части России. Мы подготовили для вас список заводов из России, чтобы работать напрямую и легко можно было купить активированный уголь оптом

Уголь активированный

Изготовитель Оборудование и устройства для фильтрования или очистки воды: прочее

Поставщики детали обуви

Крупнейшие производители Вкладные стельки и другие сменные детали

Экспортеры продукты минеральные природные активированные; уголь животный

Активированный уголь в производстве — Справочник химика 21

    В мировой практике во все большей степени проявляется тенденция применения для доочистки бытовых и промышленных стоков метода адсорбции. В качестве поглотителей используют цеолиты, силикагель, алюмогель, органические сорбенты и активированный уголь, причем последний сорбент играет ведущую роль. Так, в США, например, объем производства активированного угля с 1952 г. по 1970 г. возрос более чем в три раза. Активированный уголь можно использовать для извлечения из стоков таких продуктов, как сероуглерод, поверхностно-активные вещества, (Отходы производства капролактама, различные красители, фенол, нефть и др. В ряде случаев адсорбция активированным углем позволяет не только очищать стоки, но и утилизировать уловленные продукты. В частности, разработан процесс извлечения и утилизации сероуглерода из сточных вод производства искусственных волокон. Один из вариантов очистки сточных вод, основанный на сорбции акти-  [c.55]
    Активированный уголь применяют для обесцвечивания жидкостей, окрашенных нежелательными примесями, для удаления из растворов посторонних растворенных веществ, для поглощения газов, для устранения неприятных запахов. Он находит поэтому широкое применение в спирто-водочном производстве, на сахаро-рафинадных заводах, в медицине в качестве противоядия, дезинфицирующего и дезодорирующего средства и т. д. В ряде производств активированный уголь применяют для поглощения из воздуха паров растворителей, например бензола, бензина и др. Особенно большое значение активированный уголь имеет в противохимической защите. Он входит в обязательную составную часть любого противогаза или фильтра-поглотителя для газоубежищ. Влажные поглотители, как торф или земля, не обеспечивают такой надежной и безопасной защиты от отравляющих веществ, как активированный уголь.  [c.131]

    В производстве винилхлорида гидрохлорированием ацетилена в качестве катализатора используется сулема, нанесенная на активированный уголь в количестве 8-10 масс.%. В присутствии влаги возможно образование металлической ртути  [c.93]

    Для предотвращения коррозии и вспенивания. раствора даже при высокой культуре производства около 10% регенерированного раствора МЭА должно пройти через фильтры. В качестве фильтрующих агентов используют ткани, целлюлозу, активированный уголь и др. Иногда целесообразно фильтровать и насыщенный раствор. 

[c.173]

    Проверка показала, что метод окисления сернистым ангидридом, успещно применяемый в других отраслях производства (1),. по ряду причин не может быть использован для очистки вод нефтепереработки. Тот же вывод был сделан относительно аэрации с гидроокисью железа. Единственным способом (из числа проверенных), пригодным, по мнению авторов, для очистки барометрических вод АВТ, оказался способ аэрации с применением в качестве адсорбента сероводорода активированного угля. По предлагаемой ВОДГЕО схеме [2] очистку следует проводить в аэрационном бассейне, снабженном фильтросами и рассчитанным на пребывание в нем жидкости в течение одного часа. Экспериментально показано, что за это время из подкисленной до pH = 4 — 4,5 воды сероводород выдувается воздухом полностью. Отработанный активированный уголь после отмывки от серы раствором сульфида аммония, пропарки и прокалки восстанавливает свои первоначальные свойства.

 [c.206]

    Уголь адсорбирует все газы, включая инертные, но неодинаково. Чем легче сжижается газ, тем сильнее он адсорбируется. Адсорбированный углем газ можно извлечь из него, нагревая уголь. Этим пользуются для регенерации угля, т. е. возвращения ему способности к адсорбции. Уголь применяется в производстве сахара и спирта для очистки их от примесей. В аптеках активированный уголь продается в виде таблеток под названием карболен . Они принимаются внутрь для удаления из желудка растворенных вредных веществ. Активированный уголь используется в угольных противогазах для защиты дыхательных путей от вредных примесей воздуха. 

[c.91]

    В технике очистки газа в зависимости от агрегатного состояния поглотителя различают два способа очистки сухой и мокрый. При сухих способах применяются твердые поглотители гидрат окиси железа, имеющийся в болотной руде, активированный уголь, окись цинка, шлам алюминиевого производства, цеолиты.  [c.105]

    С самого зарождения нефтяной промышленности была признана важность облагораживания сырья и производства более ценных продуктов. В начальный период нефть разделяли периодической перегонкой на ряд фракций, различавшихся по температурам кипения и плотности. Природный газ пропускали через адсорбент (активированный уголь) для выделения газового бензина И получения сухого газа. Примитивные периодические установки постепенно вытеснялись трубчатками и абсорбционными установками непрерывного действия, которые, хотя и значительно более совершенны, чем прежние, все еще не обеспечивают достаточно четкого разделения. [c.48]

    О. Ю. Магидсон избрал метод адсорбции В качестве адсорбента вначале применялся крахмал, но это удорожало производство йода, поэтому в дальнейшем в качестве адсорбента был предложен активированный уголь. [c.74]

    Процессы адсорбции играют больщую роль при гетерогенном катализе с твердым катализатором. С помощью адсорбции очищают газы и растворы от нежелательных примесей или загрязнений, например активированный уголь в противогазах, процессы осветления и обесцвечивания растворов в производстве сахара, глюкозы, нефтепродуктов, фармацевтических препаратов и др. [c.92]

    Для удаления меркаптана и сероокиси углерода из природного газа предложено использовать активированный уголь с добавками металлов (никель, железо) [120, 121] или окислов металлов [10, 122], нанесенных на уголь. Для очистки природного газа были испытаны активированные угли отечественного производства [123] и определена их динамическая и статическая активность (результаты испытаний представлены в табл. У-8). [c.324]

    Термические твердые отходы сжигают по схеме, изо бражен-ной на рис. 3.24. Твердые отходы производства отработанный активированный уголь, минеральные и органические осадки — после фильтров поступают на установку сжигания твердых отходов в обогреваемых контейнерах. Отходы выгружают в бункер с питателем 1, дозируют в горизонтальную барабанную вращающуюся печь 2. [c.99]

    В дальнейшем процесс усовершенствовали была разработана стадия очистки технической ТФК путем гидрирования ее водного раствора при 225—275 °С над палладиевым катализатором, нанесенным на активированный уголь [43—55], с последующей кристаллизацией чистой ТФК в определенном режиме [56]. Полученная таким образом ТФК высокой степени чистоты пригодна для непосредственного применения в производстве полиэфирного волокна. [c.114]

    Активированный уголь используют также для очистки азото-водородной смеси при синтезе аммиака, для очистки питьевой воды, для очистки некоторых технически важных газов от примесей, для очистки рафинада, для освобождения винного спирта от примесей сивушных масел и, наконец, как катализатор во многих производствах. [c.270]

    Осуществление этого процесса связано с необходимостью иметь дорогостоящую колонну с катализатором и поддерживать различные давления в горячей и холодной колоннах. Однако условия работы этой системы должны существенно улучшиться при использовании катализатора в виде золя или взвеси [28]. В качестве катализатора могут быть использованы металлы платиновой группы и никель, нанесенные для увеличения поверхности на активированный уголь или окись хрома. Преимущество этой системы перед двухтемпературным сероводородным процессом должно заключаться также в том, что в замкнутом контуре циркулирует вода с катализатором, а не сероводород, что существенно уменьшает расход энергии на перекачку. Источником дейтерия в этом процессе может явиться водород, используемый в каком-либо производстве, например газ, идущий на производство синтетического аммиака, или водород, используемый в процессах гидрогенизации. [c.16]

    Из основных операций фракционирования и очистки в производстве используются также далеко не все. В повседневной практике применяют осаждение органическими растворителями фракционирование минеральными солями, способы, связанные с адсорбцией на различных адсорбентах (окись алюминия, каолин, бентонит, активированный уголь), ионообменная хроматография с использованием как специально разработанных смол, так и обычных технических. Кристаллизация применяется довольно широко, но при производстве, естественно, только высокоочищенных препаратов, выпускаемых для медицины или для научно-исследовательских и аналитических работ. [c.156]

    Способность тел к адсорбции находит.очень широкое практическое использование. Противогазы, содержащие активированный уголь, находят применение как во время войны (защита от ОВ), так нередко и в мирное время, в различных химических производствах. Активированным углем пользуются также в некоторых химических производствах для удержания выделяющихся при работе паров ценных растворителей (бензола, эфира, сероуглерода и др.). Дальнейшим нагреванием угля поглощенные им пары выделяются, сгущаются при охлаждении в жидкость и вновь пускаются в работу. [c.174]

    Производство четыреххлористого углерода, метиленхло-рида и хлористого метила. В комплексе хлорорганических производств намечается строительство крупного промышленного производства четыреххлористого углерода и других хлормета-нов— хлористого метила и метиленхлорида—прямым хлорированием метана в кипящем слое контакта, в качестве которого применяются активированный уголь, пемза и др. вещества с большой площадью поверхности. [c.375]

    Лигнин выделяется в больших количествах при получении клетчатки из древесины, являясь неизбежным отходом этого производства. В связи с этим предпринимались многочисленные поиски путей наиболее целесообразного использования лигнина в технике. Эта задача сегодня также еще далека от разрешения. Наиболее перспективные применения лигнина — это использование его в качестве наполнителя при изготовлении строительных деталей, для замены газовой сажи при изготовлении резин, в качестве заменителя фенола при изготовлепии фенолформальдегидных смол. Из лигнина можно также получать активированный уголь. [c.314]

    К физико-химическим методам очистки сточньк вод относятся коагуляция, флокуляция, сорбция, флотация, экстракция, ионный обмен, кристаллизация, электрокоагуляция, электрофлотация. В качестве коагулянтов применяются соли алюминия, железа и магния, известь, шламовые отходы и отработанные отходы отдельных производств. В качестве сорбентов применяются различные искусственные и природные пористые материалы зола, активированный уголь, коксовая мелочь, торф, силикагель и т.д. [c.43]

    Для осветления растворов в производстве нитромускусов с помощью активированных углей используется оборудование согласно (рис. 77). В аппарат с тихоходной якорной мешалкой загружают осветляемый раствор и активированный уголь. [c.291]

    Процессы крекинга и коксования остатков известны давно. В докладе Гоми [5Т] описывается новый процесс японской фирмы Куреха, уже давно работающей над нефтехимическим использованием остатков или сырой нефти. На предыдущем конгрессе тот же автор [59] сообщил о разработке процесса высокотемпературного (2000°С) пиролиза сырой нефти с перегретым паром процесс предназначен для производства ацетилена и этилена. Из пековых остатков этого процесса были получены углеродные волокна, активированный уголь и добавки для получения металлургического кокса. Потребность в последних быстро возрастает в условиях Японии и это обстоятельство определяет целесообразность дальнейших работ по расширению сырьевых ресурсов. После проверки на пилотной установке мощностью 2400 т/год по сырью осенью 1975 г. пущен завод мощностью 1 млн.т/год по вакуумному остатку, дающий 650 тыс.т/год жидких продуктов крекинга и 300 тыс.т/год ароматизированного пека. Процесс осуществляется при температуре от 400 до 500°С, тепло подводится с перегретым паром, инжектируемым в поток сырья. [c.62]

    Среди сульфидных катализаторов, рекомендуемых для гидрирования альдегидов оксосинтеза, наиболее широко известен сульфид молибдена МоЗд, в некоторых случаях нанесенный на активиро- ванный уголь [1—5). Описано также использование в качестве катализаторов гидрирования сульфидов вольфрама и никеля [6], которые также могут быть нанесены на активированный уголь, пемзу или кизельгур [7]. Представляло практический интерес проверить возможность использования для гидрирования альдегидов сульфидных катализаторов, промышленное производство которых освоено в Советском Союзе, в первую очередь катализатор на ] А120з и 2Ы15- 52 без носителя.  [c.17]

    Гетерогенный процесс может проводиться на катализаторе, представляющем смесь хлоридов Pd и Си на носителе (оксид алюминия, силикагель, пемза, активированный уголь), например может использоваться катализатор следующего состава 2 % Pd l и 10 % СмС/ , нанесенные на активированный уголь. Гетерогеннокаталитический процесс может осуществляться как на катализаторе с неподвижным слоем (в трубчатом аппарате и в колонном аппарате с катализатором на полках), так и на катализаторе в псевдоожиженном состоянии. Гетерогенно-каталитический процесс сопряжен с трудностями, связанными с отводом теплоты реакции, но они могут быть устранены. В частности, одним из вариантов может быть отвод тепла за счет испарения впрыскиваемого между слоями катализатора водного конденсата (см. производство ацетальдегида из ацетилена парофазным методом). Однако это дает дополнительное количество загрязненной воды, требующей очистки. Поэтому лучше отводить тепло в обычном трубчатом аппарате, выполняющем одновременно роль котла-утилизатора.  [c.459]

    Получение хлористого водорода для хлорирования 1) из отходов при производстве каустической соды путем электролиза, т. е. из водорода и хлора 2) эквимолекулярная смесь водорода и хлора пропускается через катализатор (безопасный и технически эффективный метод) Г ранулированный активированный уголь 2639, 403а. [c.370]

    Переработка соединений, содержащих углерод, зависит от вида ископаемого сырья. Конечной целью только в кекоторых случаях является чистый углерод. Например, производство кокса для домен, графита — для электрохимии и электроники. Активированный уголь для химической и медицинской промышленности сажа — для лакокрасочной и других специальных применений. Главная и е цель переработки углеродсодержащего сырья — получение топлива. Основой современной энергетики остается пока еще жидкое, газообразное или твердое органическое топливо. [c.219]

    Для производства пластификаторов используются весьма разнообразные исходные материалы — фталевый ангидрид, адининовая кислота, жирные спирты, бутанол, серная кислота, едкий натр, активированный уголь, осветляющая глина, диэтиленгликоль, бензосульфокислота и себациловая кислота. Готовой продукцией являются фталаты высших спиртов и полиэфирные пластификаторы. [c.221]

    Пирокатехин применяется в производстве адреналина, в качестве антисептика, как проявитель в фотографии и как компонент красителя для меха. Метилированием пирокатехина метил-серной кислотой, диметилсульфатом или метанолом получают гваякол. Метилирование пирокатехина метанолом проводится в газовой фазе в присутствии катализаторов — фосфорной или борной кислот, алкилфосфатов или алкилборатов, оксидов бора, нанесенных на инертный носитель (а-А120з, Т10г, активированный уголь). Процесс осуществляется при 200-400 С, селективность образования гваякола 98 % при конверсии пирокатехина около [c.153]

    Применение процесса Драйзо в производстве этилена требует тщательного фильтрования раствора и эффективного ге-парационного оборудования. Для обеспечения надежной эксплуатации установки необходимо тщательно удалять из раствора непредельные углеводороды, что достигается применением трехфазных сепараторов и фильтрованием всего циркулирующего раствора через активированный уголь. Следует отметить, что наличие газоконденсата, выделенного из газа при абсорбции, в десорбированной воде вызовет разбавление азеотропного компонента тяжелыми фракциями. Поэтому обеспечение азеотропного компонента постоянного фракционного состава требует специальной проработки. [c.60]

    В настоящее время существует несколько промышленных методов очистк сточных вод. Выбор метода очистки определяется составом растворенных в ней веществ. Например, метод отгонки фенолов с водяным паром в полной мере применим лишь для вод коксохимических производств и вод производства синтетических фенолов, так как в этих водах растворены главным образом одноатомные фенолы (фенол, крезолы и ксиленолы), летучие с водяным паром. Сточные воды процессов газификации и полукоксования наряду с одноатомными фенолами содержат двухатомные фенолы (пирокатехин, резорцин и их производные), органические основания, которые не отгоняются с водяным паром. При наличии большого количества двухатомных фенолов нельзя применять для извлечения фенолов, например активированный уголь, так как двухатомные фенолы легко загрязняют и делают его непригодным для дальнейшей адсорбции даже после пропарки. Для извлечения фенолов из подсмольных вод было хгспытапо много разл11чных жидких экстрагентов. Экстрагирующая способность растворителей оценивается по коэффициенту распределения, который представляет отношение равновесных концентраций извлекаемого вещества в растворителе и в очищенной воде. [c.289]

    Для производства э.тементов воздушной системы, а также смешанной марганцево-Еоздушпой системы применяется активированный уголь, получаемый обработкой древесного или камешюго угля водяным паром при высокой температуре. [c.489]

    Гидролизный лигнин используют в качестве топлива. Его сушат и используют в виде пылевидного топлива или брикетов. Из гидролизного лигнина получают активированный уголь. Гидролизный лигнин может использоваться в производстве пластмасс как наполнитель. Нитролигн н и хлорлигнин, полученные из гидролизного лигнина, могутл рименяться для улучшения свойств глинистых растворов, используемых при бурении нефтяных скважин. Лигнин сульфитных щелоков (лигносульфонаты) отчасти используют в производстве крепителей формовочных земель для литья чугуна, как заменитель природных дубильных веществ, в качестве понизителя вязкости бурильных растворов и др. В небольших количествах из этого лигнина получают ванилин. [c.161]

---

Первое в Сибири производство активированного угля из древесных отходов запускают в Красноярском крае

Компания, расположенная в Красноярском крае, закупила новое оборудование для переработки отходов от обработки древесины в активированный уголь. После запуска производства предприятие станет первой компанией в Сибири, которая получает активированный уголь из древесных отходов.

Глубокая переработка древесины является важным направлением развития лесного хозяйства. Важное значение в решении данного вопроса в Красноярском крае придают как экономической, так и экологической составляющим. Особое внимание переработке древесных отходов уделяют в Канске. На созданный в 2020 году в районе полигон по сбору отходов лесной промышленности, отходы свозят 33 отраслевых предприятия. Поэтому на полигоне планируется установить специальное оборудование для переработки свозимого горбыля в щепу, что позволит значительно снизить объемы отходов переработки древесины.

Тем не менее в регионе есть и другие перерабатывающие отходы предприятия. Недавно красноярская компания «Гудвин» закупила новое оборудование для переработки древесных отходов в активированный уголь. После запуска производства, компания станет первым в Сибири предприятием, которое выпускает в качестве готовой продукции активированный уголь, используя для его производства отходы обработки древесины.

Причем, согласно данным Министерства лесного хозяйства Красноярского края, размещенным на официальном портале региона, переработкой древесины занимаются и другие предприятия. Так, компания ИП Симонова специализируется на производстве пеллет. Древесные гранулы, выпускаемые предприятием, поступают не только на рынки Красноярского края, но и других регионов Сибири. А ООО «Ледник» закупило новое оборудование для изготовления мебельной продукции, которое будут введено в эксплуатацию в самое ближайшее время.

Ваш комментарий успешно отправлен на модерацию и вскоре будет опубликован в случае отсутствия нарушений правил комментирования.

Благодарим за Ваше мнение.

При отправке комментария произошла ошибка.

Попробуйте повторить позднее.

 

«Узнай, страна!» / ПОСЛЕДНИЕ СОБЫТИЯ ФЕДЕРАЦИИ

Красноярский край:

Сибирский федеральный округ:

РОССИЯ:

▪ Последние публикации на сайте ▪

Активированный уголь AK47 12×40 (50л, 25кг)

Код товара: 14760

Пока нет отзывов

Кокосовый активированный уголь

Описание

Кокосовый активированный уголь AK47® обладает высокой прочностью и износостойкостью, что обеспечивает более длительный срок его использования по сравнению с традиционными древесными марками угля БАУ, ДАК, ОУ.

Уголь активированный NWM® изготавливается из высококачественного минерального сырья и по комплексу параметров «сорбционная активность – износостойкость» также превосходит такие аналоги как уголь АГ-3 или АР.

Активированные угли для водоочистки NWC БАУ® благодаря высокой степени активации обладают превосходными сорбционными характеристиками.

«NWC Carbon» налажено производство активированного угля любого вида (гранулированный, дробленый, порошковый). Уголь активированный может иметь фракции различных размеров в соответствии с пожеланиями покупателей.

В настоящее время наш уголь активированный применяется в таких областях как:

•              очистка воды, промышленная водоподготовка

•              очистка сточных вод

•              воздухоочистка, газоочистка

•              золотодобыча

•              пищевая промышленность

•              рекуперация растворителей

  Назначение
Фильтрующий материал, предназначенный для органической и химической адсорбции, эффективно снижает содержание хлора в воде и убирает органические примеси.  
Улучшает органолептические свойства воды. 
Удаляет нежелательные соединения, такие как хлор, хлорамины, хлорорганические соединения, попутное небольшое количество мышьяка, свинца и некоторых других тяжелых металлов. 

Описание
Активированный уголь с микропористой структурой из скорлупы кокосового ореха. 
Тип – Гранулированный
Сетка – 12*40 
Йодное число – 1200 мг/г
Удельная площадь поверхности – 1250 м²/г
Насыпная плотность – 0,49 г/см3
Зольность – 4 % 

Последние тенденции в производстве активированных углеродных волокон из различных прекурсоров и приложений — сравнительный обзор

https://doi.org/10.1016/j.jaap.2019.104715Получить права и контент

Основные моменты

•

Сравнение синтетических прекурсоров и природные прекурсоры для активированного углеродного волокна (ACF).

•

Практичность использования ACF на основе лигноцеллюлозных прекурсоров в промышленных целях.

•

Преимущества лигноцеллюлозных прекурсоров с точки зрения экологичности, экономичности, устойчивости и возобновляемости.

•

Практичность ACF на основе лигноцеллюлозных прекурсоров для совместного производства биоугля и биоэнергетики.

Реферат

Активированные углеродные волокна (ACF) являются относительно новыми и, безусловно, одними из наиболее важных волокнистых углеродных материалов благодаря их особым характеристикам, таким как волокнистая структура, высокая пористость, высокая объемная емкость, отличная плотность упаковки, быстрая адсорбция. кинетика, хорошая пористая емкость и простота обращения.Эта работа направлена ​​на то, чтобы представить подробный обзор процесса синтеза активированного углеродного волокна (ACF), влияние переменных процесса на морфологию этих ACF и их применения. Подробное исследование основных прекурсоров (полиакрилонитрил, пек, фенол и целлюлоза), в частности сравнение характеристик АКФ на основе этих прекурсоров, было проведено с вниманием к деталям. Среди них ACF на основе лигноцеллюлозы — подходящие решения для производства ACF в промышленном масштабе, реализующие рентабельный и экологически чистый подход.Использование лигноцеллюлозного материала для ACF имеет потенциал для снижения воздействия парниковых газов и является подходящей альтернативой для управления твердыми отходами лигноцеллюлозного твердого вещества, производимого ежегодно. Кроме того, критически были рассмотрены отчеты о применении ACF для улавливания CO ₂ , удаления летучих органических веществ, очистки сточных вод и энергетики. ACF в настоящее время владеет небольшим рыночным компонентом для конкретных высокотехнологичных применений. Благодаря своим уникальным характеристикам и преимуществам по сравнению с другими углеродными материалами, можно ожидать, что ACF будет доминировать на крупном рынке в новых областях умных тканей, накопления энергии, здравоохранения, очистки воды и воздуха и передовых приборов.

Ключевые слова

Лигноцеллюлоза

Адсорбция

Активация

Распределение пор по размерам

CO ₂ capture

Energy

Рекомендуемые статьи Цитирующие статьи (0)

V Полный текст

© 2019 Elsevier B.

Рекомендуемые статьи

Цитирование статей

Произошла ошибка при настройке вашего пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

---

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки вашего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

---

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

---

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

границ | Изготовление недорогих гранулированных активированных углей, предназначенных для адсорбции CO2

Введение

Глобальное потепление считается одной из самых серьезных проблем двадцать первого века, поскольку оно угрожает мировой экономике и окружающей среде.Несмотря на существующие разногласия, эту проблему широко приписывают увеличению концентрации в атмосфере парниковых газов (ПГ), наиболее важными из которых являются CO ₂ и CH ₄ . Антропогенный CO ₂ широко выбрасывается в результате сжигания ископаемого топлива на электростанциях и других двигателях внутреннего сгорания (McMillan et al. , 2005). В свою очередь, основным источником атмосферного CH ₄ является биогаз, образующийся в результате анаэробного сбраживания биоразлагаемых органических веществ микроорганизмами на очистных сооружениях, свалках и заводах по переработке навоза для обработки навоза и промышленных / сельскохозяйственных отходов.В этом смысле улавливание CO ₂ на крупных фиксированных источниках выбросов, а также извлечение и использование биогаза считаются ключевыми стратегиями для снижения концентрации парниковых газов в атмосфере, как показано в следующих двух подразделах.

CO

₂ Захват

Несмотря на усилия по замене ископаемого топлива возобновляемым топливом, первое, безусловно, останется основным глобальным источником энергии, по крайней мере, в обозримом будущем. Следовательно, улавливание CO ₂ на крупных фиксированных источниках выбросов, таких как теплоэлектростанции и промышленные предприятия (например,g., сталелитейные заводы, нефтеперерабатывающие заводы и печи для обжига цемента) все чаще используется в качестве стратегии сокращения выбросов газа. После отделения от потока дымовых газов (который содержит в основном CO ₂ и N ₂ с типичной концентрацией CO ₂ от 10 до 15%) CO ₂ сжимается в сверхкритическую жидкость, транспортируется и безопасно. оседает в почве или слое донных отложений океана (так называемый подход к улавливанию и хранению углерода — CCS) (Huaman and Jun, 2014; Leung et al., 2014; Ли и Парк, 2015; Рашиди и Юсуп, 2016; Leeson et al., 2017; Bui et al., 2018). В качестве альтернативы, усилия были направлены на переработку и повторное использование CO ₂ в промышленности, сельском хозяйстве, добыче нефти и производстве энергии (так называемый подход к улавливанию и утилизации углерода — CCU) (Kikuchi, 2003; Aresta and Dibenedetto, 2007; Leung et al., 2014; Bui et al., 2018; Fu et al., 2019).

Обновление и использование биогаза

Биогаз состоит в основном из CH ₄ (40–75%) и CO ₂ (15–60%), помимо незначительных количеств других компонентов, таких как H ₂ O, H ₂ S, силоксаны, углеводороды , NH ₃ , O ₂ , CO и N ₂ . Из-за высокого содержания CH ₄ биогаз является потенциальным топливом для производства электроэнергии и тепла. В этом смысле после соответствующей предварительной обработки биогаз можно использовать в качестве заменителя природного газа в таких применениях, как автомобильное топливо, производство водорода путем парового риформинга для топливных элементов и производство синтез-газа. Помимо удаления загрязняющих веществ, вредных для сети природного газа, оборудования и конечных пользователей, упомянутая предварительная обработка (так называемая переработка или обогащение биогаза) направлена ​​на снижение содержания CO ₂ в топливе с целью увеличения его теплотворной способности. согласно предполагаемому применению.После этого конечный продукт обычно содержит 95–97% CH ₄ и 1–3% CO ₂ , называемых биометаном или биоприродным газом (Alonso-Vicario et al., 2010; Ryckebosch et al. др., 2011; Ян и др., 2014).

Здесь важно упомянуть, что CH ₄ имеет потенциал глобального потепления примерно в 28 раз выше, чем CO ₂ с учетом 100-летней базы (Myhre et al. , 2013). Таким образом, преобразование CH ₄ в CO ₂ путем сжигания биогаза само по себе очень положительно для смягчения парникового эффекта.Кроме того, если учесть, что сжигаемый биогаз заменял ископаемое топливо, то этот положительный эффект становится еще выше.

CO

₂ Разделение

Отделение CO ₂ является критическим этапом как в системах повышения качества биогаза, так и в системах CCS / CCU, и по-прежнему является экономическим бременем. При выделении CO ₂ из дымового газа в системах CCS / CCU химическая абсорбция растворами амина / аммиака (очистка амином / аммиаком) в настоящее время является наиболее используемой технологией, в основном благодаря высокой эффективности процесса (до 98%).Однако этот метод имеет ряд серьезных недостатков, которые в основном связаны с высокими энергозатратами на регенерацию и перекачку растворителей, коррозией оборудования и токсичными выбросами (Zhao et al., 2012; Rashidi and Yusup, 2016). Что касается обогащения биогаза, физическое поглощение водой под давлением (так называемая очистка водой под давлением, PWS) является наиболее часто используемым методом разделения CO ₂ / CH ₄ . PWS — это простой и не требующий больших затрат метод, который обеспечивает высокую эффективность и низкие потери CH ₄ , а также позволяет одновременно удалять H ₂ S.Однако засорение из-за роста бактерий, огромное потребление воды и низкая гибкость в отношении изменения входящего газа являются серьезными существующими недостатками (Ryckebosch et al., 2011; Nie et al., 2013; Niesner et al., 2013; Xu et al. , 2015).

Принимая во внимание вышеупомянутые недостатки, связанные с очисткой амином / аммиаком и PWS, весьма желательна разработка альтернативных рентабельных технологий для отделения CO ₂ от потоков дымовых газов и биогаза. Такие альтернативы включают криогенное разделение, мембранное разделение, биологическое удаление и адсорбцию (Presser et al. , 2011; Leung et al., 2014; Ли и Пак, 2015). Среди них физическая адсорбция на твердых пористых сорбентах считается наиболее привлекательным вариантом из-за низкой требуемой энергии и простоты применения в относительно широком диапазоне температур и давлений (Chaffee et al., 2007; Shafeeyan et al., 2010; Songolzadeh et al., 2012; Chen et al., 2013; Azmi, Aziz, 2019).

CO

₂ Адсорбция на активированных углях

Были исследованы многочисленные материалы на предмет адсорбции CO ₂ , в том числе цеолиты, диоксид кремния, металлоорганические каркасы (MOF), адсорбенты на основе щелочей и оксидов металлов, пористые полимеры и углеродистые материалы (Songolzadeh et al., 2012; Ли и Парк, 2015; Рашиди, Юсуп, 2016). Среди них активированный уголь (AC) является многообещающим вариантом (Silvestre-Albero et al., 2011, 2014; Sevilla et al., 2019), поскольку они: обладают стабильностью с точки зрения устойчивости к термической, механической и химической прочности; безопасны для окружающей среды; могут быть легко произведены из обильного и дешевого сырья, такого как уголь, биомасса и нефтяные остатки, что имеет огромное значение в крупномасштабных применениях; гидрофобны, что важно для предотвращения конкурентной адсорбции воды; может легко рассчитывать морфологию пор путем соответствующего выбора условий активации; имеют быструю кинетику адсорбции / десорбции; устанавливают слабые взаимодействия с CO ₂ , что упрощает процесс разряда и снижает энергозатраты за счет модуляции температуры или давления (Wang et al. , 2013; Паршетти и др., 2015; Ли и Сяо, 2019; Singh et al., 2019).

Согласно литературным данным, подавляющее большинство АУ, предназначенных для адсорбции CO ₂ , были получены путем химической активации КОН. Причина в том, что эта процедура известна тем, что производит угли с чрезвычайно высокой удельной площадью поверхности и микропористостью, так что полученные адсорбенты обычно показывают самое высокое гравиметрическое поглощение CO ₂ , как это можно проверить из данных в дополнительной таблице 1. .Тем не менее, у нас есть по крайней мере три соображения по этому поводу, как показано в последовательности.

(i) Во-первых, в процессе активации используются довольно большие количества КОН (едкий и высококоррозионный химикат). Обычно соотношение КОН: прекурсор находится в диапазоне от 1 до 4, что можно считать нежизнеспособным для крупномасштабного производства (см. В качестве нескольких примеров работы Wahby et al., 2010; Deng et al., 2014; Parshetti et al. , 2015; Haffner-Staton et al., 2016; Hong et al., 2016; Хуанг и др., 2019; Куторгло и др., 2019; Ли и др., 2019).

(ii) Во-вторых, активация КОН неизменно превращает углерод в порошкообразную форму. Следовательно, перед использованием в адсорбционных колоннах с неподвижным слоем материал должен быть экструдирован или преобразован в монолиты. Помимо дополнительных затрат, эти процедуры обычно требуют использования связующего, которое частично перекрывает пористость (Jordá-Beneyto et al., 2008; Munusamy et al., 2015).

(iii) В-третьих, подавляющее большинство авторов рассматривали поглощение CO ₂ только на гравиметрической основе.Однако, учитывая, что адсорбент должен быть заключен в заданную колонку с ограниченным объемом, поэтому с точки зрения применения гораздо более актуально оценивать данные на основе объема, а не на основе массы. Этот вопрос впервые был рассмотрен Сильвестром-Альберо и др. (2011); однако, насколько нам известно, с тех пор только Li et al. (2019), Haffner-Staton et al. (2016) и Марко-Лозар и др. (2012) сообщили об объемном поглощении CO ₂ AC.

Цель и объем настоящего документа

В рамках описанного выше сценария целью настоящей работы было приготовить гранулированные АУ на основе биомассы с максимально возможным объемным поглощением CO ₂ (при атмосферном и субатмосферном давлениях), но с использованием практических и затратных процедур активации. -эффективен для крупносерийного производства.В этом смысле мы использовали обильное и дешевое сырье: скорлупу кокосового ореха, остаточную биомассу. Кроме того, адсорбенты были приготовлены в гранулированной форме, поскольку это наиболее практично и недорого. Можно утверждать, что межчастичное пространство гранулированных адсорбентов снижает объемное поглощение адсорбции. Конечно, это правда; однако необходимо иметь в виду, что, с другой стороны, наличие некоторого свободного пространства необходимо для обеспечения адекватной диффузии газа через насадочную колонну.

В качестве методологий активации мы глубоко исследовали химическую активацию дегидратирующими агентами (H ₃ PO ₄ или ZnCl ₂ ) и физическую активацию CO ₂ . Хотя имеется немногочисленные работы, в которых сообщается об использовании этих подходов в производстве АУ, предназначенных для адсорбции CO ₂ (Presser et al., 2011; Vargas et al., 2011; Bae and Su, 2013; Ello et al., 2013; Balsamo et al., 2014; Ludwinowicz, Jaroniec, 2015; Munusamy et al., 2015; Ahmed et al., 2019) и зарегистрированное гравиметрическое поглощение CO ₂ в целом ниже, чем подтвержденное для активированных углей KOH (сравните данные в дополнительной таблице 1), ни одна из существующих работ не касалась систематических исследований. в котором проверяются условия активации для получения материалов с улучшенными характеристиками. Кроме того, результаты всегда учитывались только на основе массы, а не на основе объема.

Наконец, стоит отметить, что в рамках настоящей работы усилия были также направлены на понимание взаимосвязей между процедурами, используемыми для получения AC, полученной морфологией пор и характеристиками адсорбции CO ₂ полученного материалы.

Материалы и методы

Процедуры активации

В качестве сырья использовали образец высушенного эндокарпа скорлупы кокосового ореха (Cocos nucifera). После дробления и просеивания во всех препаратах использовали фракцию в диапазоне 2,00–2,83 мм. Некоторые характеристики предшественника были ранее опубликованы (Prauchner, Rodríguez-Reinoso, 2012). Процедуры карбонизации и физической активации проводились в горизонтальной трубчатой ​​печи. Для карбонизации образцы нагревали (2.0 ° C / мин) в потоке N ₂ (100 мл / мин) до желаемой температуры (2 ч).

Для химической активации прекурсор сначала пропитывали водным раствором химического вещества (2,0 мл на грамм прекурсора). Концентрацию раствора регулировали для обеспечения желаемого массового отношения фосфора или цинка к предшественнику (эти отношения будут обозначаться как X _P или X _Zn соответственно). Затем пропитанный материал карбонизировали до 450 или 500 ° C (для активации H ₃ PO ₄ или ZnCl ₂ соответственно) и промывали для удаления химического вещества. Некоторые дополнительные сведения о процедурах химической активации были опубликованы ранее (Prauchner and Rodríguez-Reinoso, 2012).

Что касается дополнительной карбонизации, стоит отметить, что химически активированные образцы сначала были приготовлены, как описано выше, а на последующей и независимой стадии снова карбонизированы, на этот раз до 850 ° C.

Для физической активации исходный материал (который всегда предварительно карбонизировали до 850 ° C) нагревали (5 ° C / мин) в потоке N ₂ (100 мл / мин).При достижении температуры активации (750 ° C) поток газа переключали на CO ₂ (100 мл / мин), и температуру поддерживали в течение периода времени, необходимого для достижения желаемого выгорания (потеря веса из-за газификация CO ₂ ).

Этикетки с активированным углем

КВ были промаркированы в соответствии с процедурой их подготовки и следующими правилами:

a) Стадия карбонизации обозначается буквой C, за которой следует максимальная достигнутая температура.

b) Для химической активации буква P или Z использовалась для обозначения химического вещества (H ₃ PO ₄ или ZnCl ₂ соответственно), за которым следовало умноженное значение X _P или X _Zn по 100.

c) Для физической активации использовалась буква B, за которой следовало соответствующее выгорание (в процентах).

Таким образом, например, образец Z15.C850.B20 касается материала, который был химически активирован ZnCl ₂ с X _Zn , равным 0.15, с последующей карбонизацией до 850 ° C и последующей физической активацией CO ₂ до выгорания 20%.

В свою очередь, чтобы представить всю серию образцов, буква «X» использовалась вместо параметра, который варьировался в этой серии (температура, химическая нагрузка или выгорание). Таким образом, например, серия P09.C850.BXX включает в себя все активированные угли, полученные путем химической активации с H ₃ PO ₄ с X _P 0. 09 с последующей карбонизацией до 850 ° C и последующей газификацией CO ₂ до различных дожигов.

Характеристики активированного угля

Морфология пор оценивалась по изотермам избыточной адсорбции N ₂ (−196 ° C) и CO ₂ (0 ° C), зарегистрированным до 1,0 бар в волюметрической автоматической системе Omnisorb 610. Перед любым экспериментом образцы дегазировали (10 ⁻⁴ Па) при 350 ° C в течение 4 ч.

Изотермы адсорбции N ₂ были использованы для определения удельной поверхности ( S _BET ) и объема микропор ( V _mic ) путем применения уравнений BET и DR, соответственно.Объем жидкости N ₂ , адсорбированный при p / p ₀ 0,95, был обозначен как V _0,95 и считался суммой V _mic и объема мезопор ( В _мес ). Следовательно, V _mes было вычислено путем вычитания V _mic из V _0,95 . В свою очередь, изотермы CO ₂ использовались для расчета объема ультрамикропор ( V _ult ) (иногда также называемого узким объемом микропор).Наконец, программное обеспечение Autosorb 1 было использовано для создания кривых распределения пор по размерам на основе изотерм адсорбции N ₂ и CO ₂ (PSD-N ₂ и PSD-CO ₂ соответственно) с использованием нелинейных теория функционала плотности (NLDFT).

Гравиметрическое поглощение CO ₂ определяли из изотерм адсорбции CO ₂ , полученных, как описано выше. В свою очередь, объемные поглощения CO ₂ были определены путем умножения гравиметрических поглощений на объемную плотность образца (ρ _b ).Последний измеряли путем осторожного постукивания взвешенного количества зерен в мерном цилиндре (плотность утряски).

Поглощения CO ₂ были взяты при 1,0 и 0,15 бар. Эти давления были выбраны потому, что они имитируют типичные условия для улавливания CO ₂ из потоков биогаза или дымовых газов. Например, если концентрация CO ₂ в газовой смеси составляет 15% (типичное значение), таким образом, 1,0 бар соответствует парциальному давлению CO ₂ в адсорбционной установке с переменным давлением, работающей при 6.7 бар. В свою очередь, 0,15 бар соответствует парциальному давлению CO ₂ в адсорбционной установке с переменным вакуумом или с переменным температурным режимом, работающей при атмосферном давлении.

Автоматический пикнометр Accupyc 1330 от Micromeritics был использован для измерения плотности гелия (ρ _h ), которая считалась эквивалентной плотности углеродного скелета. Как подробно описано ранее (Prauchner et al., 2016), гравиметрический объем отходов ( V _{w, g} ) был рассчитан по следующему уравнению:

Таким образом, объемный объем отходов ( V _{w, v} ), определенный умножением V _{w, g} на ρ _b , составляет в слое, заполненном адсорбентом , доля объема, соответствующая межчастичным промежуткам плюс большие поры, не заполненные N ₂ при p / p ₀ = 0. 95 и −196 ° C.

Результаты и обсуждение

Из соображений экономии места в основном тексте показаны только некоторые избранные изотермы, необходимые для продолжающегося обсуждения. Тем не менее, изотермы адсорбции / десорбции N ₂ и адсорбции CO ₂ для всех приготовленных образцов доступны в качестве дополнительных рисунков 4–8. Данные морфологии и плотности пор представлены в таблице 1. Подробное обсуждение развития пористости во время физической активации с CO ₂ и химической активации с помощью H ₃ PO ₄ или ZnCl ₂ сообщалось в другом месте (Prauchner and Родригес-Рейносо, 2012).

Таблица 1 . Данные морфологии и плотности пор.

Взаимосвязь между морфологией пор и CO

₂ Поглощение

Перед тем, как представить и обсудить результаты, проверенные для каждой серии углеродов, данные всех подготовленных образцов были проанализированы в целом для поиска взаимосвязей между морфологией пор и поглощением CO ₂ . Эти отношения будут полезны для последующих обсуждений.

В этом смысле гравиметрическое поглощение CO ₂ всех приготовленных образцов было нанесено на график в зависимости отданные морфологии пор. Графики не показали очевидной связи между поглощением CO ₂ и параметрами, определенными из изотерм адсорбции N ₂ ( S _BET , V _0,95 и V _mic ; дополнительный рисунок 1). С другой стороны, можно было выявить тенденции увеличения поглощения CO ₂ с увеличением объема пор, определенные из изотерм адсорбции CO ₂ ( V _ult ; дополнительный рисунок 2).Несмотря на низкие коэффициенты корреляции ( R ² ), особенно в случае адсорбции при 0,15 бар, эти результаты показали, что, как уже было предложено несколькими авторами (Presser et al., 2011; Wahby et al., 2012; Wei et al., 2012; Casco et al., 2013; Sevilla et al., 2013; Silvestre-Albero et al., 2014; Haffner-Staton et al., 2016; Serafin et al., 2017; Jang et al. , 2019; Sreńscek-Nazzal and Kiełbasa, 2019), адсорбция CO ₂ при низком давлении происходит в основном в узких микропорах, что может быть более точно исследовано с помощью экспериментов по адсорбции CO ₂ .А именно, изотермы CO ₂ обычно получают при гораздо более высокой температуре (0 ° C), чем изотермы N ₂ (-196 ° C), что резко снижает диффузионные ограничения. Кроме того, давление насыщения CO ₂ (p ₀ ) при 0 ° C составляет ~ 35 бар, так что 1,0 бар соответствует относительному давлению (p / p ₀ ) только ~ 0,03. Поэтому обычно считается, что при 0 ° C и атмосферном давлении молекулы CO ₂ в значительной степени адсорбируются только в узких микропорах, где близость соседних стенок вызывает перекрытие потенциалов адсорбции (Родригес-Рейносо и Линарес-Солано, 1989).По этой причине объем пор, определенный путем применения уравнения DR к изотермам CO ₂ при 0 ° C, считается соответствующим объему ультрамикропор (d <0,7 нм, где d - размер пор) (Garrido et al. др., 1987; Родригес-Рейносо и др., 1989; Касорла-Аморос и др., 1996).

Вышеупомянутые результаты послужили поводом для более глубокого изучения изотерм адсорбции CO ₂ . В этом смысле гравиметрическое поглощение CO ₂ было нанесено на график в зависимости от объема пор меньше определенного порогового размера, определенного из кривых PSDs-CO ₂ : 0.4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8 и 0,9 нм (V _<0,4 , V _<0,5 , V _<0,6 , V _<0,7 , V _<0,8 и V _<0,9 , соответственно). Графики (дополнительный рисунок 3) показали, что для давления CO ₂ , равного 1,0 бар, поглощение CO ₂ лучше коррелирует с объемом пор менее 0,8 нм с R ² 0,9573 ( Рисунок 1). В свою очередь, для давления CO ₂ , равного 0,15 бар, было проверено более высокое значение R ² , когда данные были нанесены на график относительно V _<0.6 , со значением R ² , равным 0,8997. Эти результаты позволили сделать вывод, что при 0 ° C поры с размерами в нижнем диапазоне ультрамикропор эффективно заполняются CO ₂ при давлении всего 0,15 бар, в то время как поры с размерами в более высоком диапазоне ультрамикропор требуют давления около 1,0 бар для эффективного заполнения.

Рисунок 1 . R ² значений, подтвержденных для линейной аппроксимации графиков гравиметрического поглощения CO ₂ при 1.0 и 0,15 бар в зависимости от объема пор меньше заданного порогового размера.

CO

₂ Поглощение

Прежде чем продолжить обсуждение, стоит подчеркнуть, что объемное поглощение определяется умножением гравиметрического поглощения на объемную плотность адсорбента, и, в общем случае, объемная плотность уменьшается с увеличением пористости. Следовательно, для достижения оптимального объемного поглощения пористость должна быть увеличена таким контролируемым образом, чтобы плотность адсорбированной фазы существенно не уменьшалась.С другой стороны, возможное увеличение гравиметрического поглощения CO ₂ может быть превзойдено за счет уменьшения объемной плотности, что, таким образом, приводит к более низкому объемному поглощению CO ₂ .

Карбонизация без химических веществ

Во время карбонизации лигноцеллюлозного сырья в отсутствие химикатов высвобождаются летучие вещества, алифатические атомы углерода и гетероатомы, в то время как остаточные атомы углерода группируются в стопки плоских ароматических листов, сшитых случайным образом.Таким образом, нерегулярное расположение углеродных листов приводит к появлению узких свободных промежутков, которые соответствуют зарождающейся пористости (Cândido et al., 2020). Действительно, образец, полученный карбонизацией скорлупы кокосового ореха до 450 ° C (образец C450), представил V _ult 0,14 см ³ / г (Таблица 1). Кривая PSD-CO ₂ (рис. 2B) показывает два основных пика, соответствующих размерам пор в диапазоне ~ 0,30-0,42 нм и ~ 0,42-0,72 нм, с максимумами при 0.36 и 0,49 нм соответственно. Такая узкая пористость привела к гравиметрическому поглощению CO ₂ 1,98 и 1,03 ммоль / г при 1,0 и 0,15 бар соответственно. Принимая во внимание объемную плотность образца (0,575 г / см ³ ), соответствующие объемные поглощения были рассчитаны как 1,14 и 0,59 ммоль / см ³ .

Рис. 2. (A) CO ₂ изотермы адсорбции и (B) соответствующие кривые PSDs-CO ₂ образцов, карбонизированных до 450 и 850 ° C в отсутствие химикатов.

Хорошо известно, что во время карбонизации выраженная конденсация ароматических колец происходит между 600 и 800 ° C, что приводит к увеличению пористости (Prauchner et al., 2005). Действительно, V _ult увеличивалось с 0,14 до 0,26 см ³ / г, когда температура карбонизации увеличивалась с 450 до 850 ° C (таблица 1). Следовательно, по сравнению с образцом C450 изотерма адсорбции CO ₂ образца C850 показала более высокое поглощение CO ₂ во всем диапазоне давлений (рис. 2A).При давлении 1,0 и 0,15 бар гравиметрическое поглощение CO ₂ увеличилось с 1,98 до 3,47 ммоль / г и с 1,03 до 1,64 ммоль / г, соответственно. Принимая во внимание объемную плотность (которая составляла 0,611 г / см ³ для образца C850), было определено, что соответствующие объемные поглощения увеличились с 1,14 и 0,59 ммоль / см ³ до 2,12 и 1,00 ммоль / см ³ .

Что касается кривой PSD-CO ₂ (рис. 2B), C850 также показал два пика почти в тех же положениях, что и для C450, а именно площадь пика с максимумом на ~ 0.49 нм было заметно выше для образца C850. Если положение пика не изменилось, можно сделать вывод, что увеличение пористости, подтвержденное при повышении температуры карбонизации с 450 до 850 ° C, было связано с созданием новых пор, а не с ростом существующих.

Физическая активация

Во время физической активации CO ₂ активирующий газ диффундирует через зарождающуюся пористость, образовавшуюся во время карбонизации прекурсора, и газифицирует стенки в соответствии со следующей реакцией: CO ₂ + C → 2CO (Marsh and Rodríguez-Reinoso, 2006) .Действительно, таблица 1 показывает, что пористость постепенно увеличивалась с увеличением выгорания и, следовательно, объемная плотность уменьшалась.

Несмотря на то, что объем микропор плюс мезопор ( V _0,95 ) непрерывно увеличивался, объем ультрамикропор ( V _ult ) сначала увеличивался, но лишь немногие из них изменились после выгорания примерно на 35% (Таблица 1). Следовательно, учитывая, что ультрамикропоры более эффективны для адсорбции CO ₂ при атмосферном давлении, гравиметрическое поглощение CO ₂ при 1.0 бар достиг максимума для образца C850.B35, 5,0 ммоль / г, а затем почти стабилизировался (рис. 3А).

Рисунок 3 . Гравиметрические и объемные поглощения CO ₂ при (A) 1,0 и (B) 0,15 бар в зависимости от выгорания во время физической активации с CO ₂ .

Изотермы адсорбции CO ₂ и соответствующие кривые PSD образцов C850 и C850.B35 (рисунки 4A, B) показывают, что до умеренных выгораний увеличение пористости имело место как в нижнем, так и в верхнем спектр ультрамикропор.Однако, когда газификация была более интенсивной, объем пор, расположенных в нижнем диапазоне ультрамикропор, уменьшился, как показано на кривой PSD-CO ₂ образца C850.B79. Предположительно это произошло из-за того, что размеры этих маленьких пор увеличивались в процессе газификации, так что они частично перемещались в сторону более высоких ультрамикропор. Благодаря такому поведению и тому факту, что адсорбция CO ₂ при низких давлениях ниже атмосферного более эффективна на небольших ультрамикропорах, гравиметрическое поглощение CO ₂ при 0.15 бар достигли максимума для образца B35, ~ 1,95 ммоль / г, а затем снизились (рис. 3В).

Рисунок 4. (A) CO ₂ изотермы адсорбции и (B) соответствующие кривые PSD-CO ₂ углерода, полученного карбонизацией до 850 ° C и некоторых выбранных образцов, физически активированных CO ₂ .

Что касается объемного поглощения, различное поведение наблюдалось при давлении 1,0 и 0,15 бар. Как показано в таблице 1, развитие пористости, подтвержденное до выгорания около 35%, было в основном связано с увеличением объема ультрамикропор, так что почти все увеличение пористости было эффективным для увеличения адсорбции CO ₂ при 1.0 бар. Следовательно, в пределах этого диапазона выгорания увеличение гравиметрического поглощения CO ₂ при давлении 1,0 бар превзошло снижение объемной плотности, и, следовательно, объемное поглощение CO ₂ достигло максимума (~ 2,40 ммоль / см ³ ) для выгорания от 25 до 35% (рис. 3A). С другой стороны, только поры, расположенные в нижнем диапазоне ультрамикропор, эффективны для адсорбции CO ₂ при 0,15 бар. Следовательно, даже для низких степеней активации увеличение гравиметрического поглощения CO ₂ при этом давлении было недостаточным для компенсации снижения объемной плотности.Следовательно, все физически активированные образцы имели объемное поглощение CO ₂ на 0,15 бар ниже, чем у единственного карбонизированного образца C850 (который составлял 1,00 ммоль / см ³ ) (Рисунок 3B). Кроме того, поглощение неуклонно снижалось с увеличением выгорания.

Химическая активация

Во время карбонизации лигноцеллюлозных предшественников, пропитанных H ₃ PO ₄ или ZnCl ₂ , углеродная матрица образуется вокруг химических веществ, которые оставляют структуру в расширенном состоянии.Таким образом, последующее удаление химического вещества путем выщелачивания делает доступной пористую структуру (Prauchner and Rodríguez-Reinoso, 2012). Действительно, таблица 1 показывает, что химическая активация H ₃ PO ₄ или ZnCl ₂ давала угли с более высокой пористостью и меньшей объемной плотностью, чем образец, карбонизированный при аналогичной температуре в отсутствие химикатов (образец C450). Кроме того, чем выше химическая нагрузка, тем выше V _0,95 и тем ниже объемная плотность.

По сравнению с образцом C450 более высокая пористость образцов, химически активированных с наименьшими нагрузками (образцы P09 и Z15), в первую очередь объясняется более высоким объемом ультрамикропор (сравните данные в таблице 1). В свою очередь, для более высоких нагрузок V _ult колеблется без определенной тенденции, в то время как объем более крупных пор увеличивается. Следовательно, поскольку адсорбция CO ₂ при атмосферном давлении происходит в основном в ультрамикропорах, гравиметрическое поглощение CO ₂ составляет 1.0 бар был резко выше для образцов P09 и Z15 (3,2 и 3,3 ммоль / г, соответственно) по сравнению с образцом C450 (1,98 ммоль / г) и немного снизился для более высоких химических нагрузок (Рисунки 5A, C).

Рисунок 5 . Гравиметрическое и объемное поглощение CO ₂ при (A, C) 1,0 бар и (B, D) 0,15 бар в зависимости от химической нагрузки во время химической активации с (A, B) H ₃ PO ₄ или (C, D) ZnCl ₂ .Обс. Точки относительно нулевых значений X _P и X _Zn соответствуют образцу C450.

В противоположность тому, что наблюдалось для давления CO ₂ , равного 1,0 бар, химическая активация с низкими химическими нагрузками не способствовала значительному увеличению гравиметрического поглощения CO ₂ при 0,15 бар (Рисунки 5B, D). Вместо этого поглощение для образца Z15 было лишь незначительно выше, чем значение, подтвержденное для образца C450, в то время как поглощение для образца P09 было еще ниже.Кроме того, поглощение заметно снижалось с увеличением химической нагрузки. Этот профиль поведения может быть объяснен на основе изотерм адсорбции CO ₂ химически активированных образцов (Фиг.6A, C) и соответствующих кривых PSD (Фиг.6B, D). Кривые показывают, что химическая активация по сравнению с карбонизацией в отсутствие химикатов вызвала уменьшение объема пор ниже ~ 0,42 нм; чем выше химическая нагрузка, тем интенсивнее было это снижение. Таким образом, поскольку поры, расположенные в нижнем диапазоне ультрамикропор, ответственны за большую часть адсорбции CO ₂ при низких давлениях ниже атмосферного, уменьшение объема пор ниже 0.42 нм уменьшали поглощение CO ₂ при 0,15 бар.

Рис. 6. (A, C) CO ₂ изотермы адсорбции и соответствующие кривые (B, D) PSDs-CO ₂ образца, полученного карбонизацией скорлупы кокосового ореха до 450 ° C в отсутствие химикатов и некоторых избранных образцов углерода, химически активированных H ₃ PO ₄ или ZnCl ₂ .

Вышеупомянутое уменьшение объема пор ниже ~ 0.42 нм можно объяснить следующим образом. Как уже обсуждалось в подразделе «Карбонизация в отсутствие химикатов», нерегулярное расположение углеродных пластин во время карбонизации непропитанной биомассы создает свободные промежутки, которые соответствуют порам в нижнем диапазоне ультрамикропор. В свою очередь, если карбонизацию проводят в присутствии дегидратирующих агентов, таких как H ₃ PO ₄ или ZnCl ₂ , химическое вещество разлагает лигноцеллюлозные цепи, и полученные фрагменты реорганизуются и дают более упорядоченную углеродную структуру.Следовательно, в то же время, когда химическое вещество действует как физический шаблон для развития более крупных пор, реорганизация материала предположительно снижает возникновение свободных пустот, которые соответствуют небольшим ультрамикропорам.

Сравнение активаций с CO

₂ , H ₃ PO ₄ и ZnCl ₂

Сравнение результатов, подтвержденных для образцов, приготовленных по разным методикам, показывает, что угли, физически активированные CO ₂ , достигли более высоких поглощений CO ₂ , чем химически активированные образцы, будь то при 1.0 или 0,15 бар, в зависимости от массы или объема. Это поведение раскрыто на Фигуре 7, на которой максимальное поглощение CO ₂ , достигнутое для каждой серии образцов, нанесено на гистограмму. Кроме того, в случае гравиметрического поглощения дополнительный рисунок 1 показывает, что физически активированные угли (серия C850.BXX) всегда демонстрируют более высокие характеристики, чем химически активированные угли (серии PXX и ZXX). Эти результаты в основном можно отнести к большему объему ультрамипор, достигаемому физически активированным углем как в нижнем, так и в верхнем диапазоне ультрамикропор, как показано кривыми PSD-CO ₂ на рисунке 8.Здесь уместно подчеркнуть, что химические процедуры не позволили значительно увеличить объем ультрамикропор, поскольку использование более высоких химических нагрузок приводит только к увеличению объемов супермикропор или даже мезопор.

Рисунок 7 . График наивысшего поглощения CO ₂ , подтвержденный для каждой серии углеродов, полученных путем физической активации с CO ₂ и химической активации с помощью H ₃ PO ₄ или ZnCl ₂ .* Для ряда углей, физически активированных CO ₂ , чем ниже выгорание, тем выше объемное поглощение при 0,15 бар; таким образом, максимальное значение для этой серии рассматривалось здесь как значение, подтвержденное для единственного карбонизированного образца C850, которое соответствовало бы нулю выгорания.

Рисунок 8 . PSDs-CO ₂ кривые репрезентативных образцов, полученных с помощью различных методологий: физической активации CO ₂ и химической активации H ₃ PO ₄ или ZnCl ₂ .

В конкретном случае объемного поглощения другой фактор положительно влияет на характеристики физически активированных углей: их более высокая плотность скелета. На рисунке 9 показано, что все угли, подвергшиеся карбонизации при 850 ° C (как это было в случае физически активированных образцов), имели более высокую плотность гелия, чем образцы, которые были обработаны только до 450 или 500 ° C (как это было в случае химически активированных образцов). Это происходит потому, что температуры в диапазоне ~ 600-800 ° C способствуют интенсивной ароматизации, которая увеличивает плотность скелета (Prauchner et al., 2005).

Рисунок 9 . Плотность гелия всех приготовленных образцов в зависимости от В _0,95 .

Дополнительная карбонизация и физическая активация химически активированных углей

Как упоминалось в предыдущем подразделе, угли, полученные химической активацией с H ₃ PO ₄ или ZnCl ₂ , имели более низкое поглощение CO ₂ , чем те, которые были получены путем физической активации с CO ₂ .С другой стороны, мы показали в другом месте (Prauchner and Rodríguez-Reinoso, 2012; Prauchner et al., 2016), что химическая активация H ₃ PO ₄ или ZnCl ₂ позволяет подавить образование крупных макропор. которые присутствуют в физически активированных углях, полученных из лигноцеллюлозного сырья. Эти макропоры, которые соответствуют пустым пространствам, возникающим из проводящих сосудов, присутствующих в ботанической структуре прекурсора, мало способствуют адсорбции и уменьшают объемную плотность материала, тем самым снижая объемную адсорбционную способность.Однако кислотная атака, вызванная H ₃ PO ₄ и ZnCl ₂ , разрушает лигноцеллюлозную структуру на ранних стадиях карбонизации, так что полученные фрагменты обладают достаточной подвижностью, чтобы способствовать реорганизации и перераспределению материала. Как упоминалось в предыдущем подразделе, реорганизация подавляет образование небольших ультрамикропор, которые соответствуют свободным промежуткам, возникающим в процессе карбонизации. В свою очередь, перераспределение способствует заполнению существующих пустых пространств, что в противном случае привело бы к образованию макропор.

В этом контексте мы решили глубже изучить возможность использования химической активации для приготовления АУ с улучшенной объемной адсорбционной способностью по CO ₂ . Сначала мы исследовали возможность повышения эффективности химически активированных углей, подвергая их дополнительной карбонизации до 850 ° C. Для этой цели мы выбираем образцы, активированные с более низкими химическими нагрузками (P09 и Z15), потому что, как уже обсуждалось, среди химически активированных образцов они имели более подходящую пористость для адсорбции CO ₂ .После этого мы исследовали возможность оптимизации пористости материалов, полученных в результате дополнительной карбонизации, путем последующей физической активации CO ₂ .

Дополнительная карбонизация химически активированных углей

Поскольку во время химической активации материалы обрабатывались только до умеренных температур (450 или 500 ° C), дополнительная карбонизация образцов P09 и Z15 до 850 ° C привела к дополнительной потере веса примерно на 8%.Эта потеря веса приводит к уменьшению размеров частиц, вызывая сокращение пористости. Следовательно, произошло значительное уменьшение объема пор, доступных для N ₂ при −196 ° C. Как видно из кривых PSD-N ₂ на Фигуре 10, эти поры в основном располагались в диапазоне супермикропор (0,7 нм 2 на Фигуре 11B.С другой стороны, этот же рисунок свидетельствует о том, что сокращение более крупных пор закончилось увеличением объема пор, расположенных в нижнем диапазоне ультрамикропор. Этот эффект был заметно выражен в случае образца Z15.C850, кривая PSD-CO ₂ которого показала несколько острый пик с центром около 0,47 нм.

Рисунок 10 . PSD-N ₂ кривые химически активированных углей P09 и Z15 и материалов, полученных в результате их дополнительной карбонизации до 850 ° C (P09.C850 и Z15.C850 соответственно).

Рис. 11. (A) CO ₂ изотермы адсорбции и соответствующие кривые (B) PSDs-CO ₂ химически активированных образцов P09 и Z15 и образцов, полученных в результате их дополнительной карбонизации до 850 ° C .

Сравнение изотерм адсорбции CO ₂ образцов Z15.C850 и P09.C850 с таковыми из образцов Z15 и P09 (рис. 11A) показывает, что дополнительная карбонизация увеличила гравиметрическое поглощение CO ₂ .В соответствии с изменениями пористости, описанными в предыдущем абзаце, увеличение было более выраженным при более низких давлениях: в то время как при 1,0 бар поглощение увеличилось только с 3,18 и 3,28 ммоль / г для образцов P09 и Z15 до 3,31 и 3,48 ммоль / г. для образцов P09.C850 и Z15.C850 (увеличение примерно на 4 и 8% соответственно) при 0,15 бар увеличение было намного выше, с 0,95 и 1,11 ммоль / г до 1,40 и 1,78 ммоль / г (увеличение примерно на 47 и 60% соответственно).

Помимо увеличения гравиметрического поглощения CO ₂ , дополнительная карбонизация значительно увеличила насыпную плотность: увеличение было от 0.536 и 0,544 г / см ³ для образцов P09 и Z15 до 0,680 и 0,660 г / см ³ для образцов P09.C850 и Z15.C850 (таблица 1). Это увеличение можно объяснить двумя эффектами: (i) уменьшением пористости; (ii) увеличение плотности скелета (см. рисунок 9 и связанные с ним обсуждения).

Поскольку как гравиметрическое поглощение CO ₂ , так и объемная плотность увеличивались с дополнительной карбонизацией, объемное поглощение также увеличивалось: при 1,0 бар оно увеличивалось с 1.70 и 1,78 ммоль / см ³ для образцов P09 и Z15 до 2,25 и 2,30 ммоль / см ³ для образцов P09.C850 и Z15.C850; при 0,15 бар соответствующие увеличения составили от 0,51 и 0,60 ммоль / см ³ до 0,95 и 1,17 ммоль / см ³ .

Физическая активация химически активированных углей

Как видно из значений V _0,95 в таблице 1, физическая активация CO ₂ позволила развить пористость P09.Образцы C850 и Z15.C850. Что касается ультрамикропор, рисунок 12 показывает, что объем пор в более высоком диапазоне ультрамикропор (выше, чем почти 0,5 нм) заметно увеличился до выгорания около 35%, и с этого момента он прекратил увеличиваться и даже немного уменьшился. Следовательно, гравиметрическое поглощение CO ₂ при давлении 1,0 бар прошло через максимум при выгорании почти 35% и после этого уменьшилось. Максимумы были ~ 4.80 и 4.99 ммоль / г для P09.C850.BXX и Z15.C850.BXX соответственно (Рисунки 13A, C).

Рисунок 12 . PSDs-CO ₂ кривые углерода, полученного путем дополнительной карбонизации химически активированных образцов (A), P09 и (B), Z15, помимо некоторых выбранных образцов, полученных последующей физической активацией CO ₂ .

Рисунок 13 . Гравиметрические и объемные поглощения CO ₂ при (A, C) 1,0 и (B, D) 0.15 бар как функция выгорания во время физической активации образцов (A, B) P09.C850 и (C, D) Z15.C850.

Максимальные значения также наблюдались для объемного поглощения CO ₂ при давлении 1,0 бар (рисунки 13A, C). Однако, благодаря эффекту уменьшения насыпной плотности, выгорание, необходимое для достижения максимального объемного поглощения CO ₂ при давлении 1,0 бар (~ 20%), было ниже, чем необходимое для достижения максимального гравиметрического значения (~ 35%). ). Это явление показывает, что, хотя объем ультрамикропор и гравиметрическое поглощение CO ₂ продолжают увеличиваться во всем диапазоне выгорания примерно на 20–35%, плотность адсорбированной фазы уменьшается, так что объемное поглощение уменьшается.В случае серии P09.C850.BXX максимум (2,40 ммоль / см ³ для образца P09.C850.B22) был лишь немного выше, чем у соответствующего негазифицированного образца P09.C850 (2,25 ммоль / см ³ ). Однако в случае серии Z15.C850.BXX был достигнут значительный выигрыш: объемное поглощение увеличилось с 2,30 ммоль / см ³ для негазифицированного углерода Z15.C850 до 2,67 ммоль / см ³ для Образец Z15.C850.B20. Этот результат можно объяснить уже упомянутым узким распределением ультрамикропор по размерам, представленным Z15.Образец C850, который можно тщательно подогнать с помощью газификации, чтобы получить AC с оптимизированным распределением пор по размерам для адсорбции CO ₂ .

Объемное поглощение при 1,0 бар, подтвержденное для образца Z15.C850.B20 (2,67 ммоль / см ³ ), было значительно выше, чем наблюдаемое для образца C850.B25 (2,34 ммоль / г), которое показало максимум значение в серии, полученной путем физической активации углеродов, которые не были подвергнуты предыдущей химической активации.Однако интересно отметить, что образец Z15.C850.B20 показал даже несколько более низкое гравиметрическое поглощение при 1,0 бар (4,58 ммоль / г), чем образец C850.B25 (4,68 ммоль / г), так что более высокое объемное поглощение первое можно объяснить его более высокой насыпной плотностью. В свою очередь, поскольку образцы Z15.C850.B20 и C850.B25 представили аналогичные V _0,95 (0,464 и 0,455 см ³ / г соответственно) и плотность гелия (2,06 и 2,04 г / см ³ ) , таким образом, можно сделать вывод, что более высокая насыпная плотность Z15.Образец C850.B20 обусловлен меньшим объемом отходов. Действительно, на рисунке 14 показано, что образцы, подвергшиеся химической активации ZnCl ₂ или H ₃ PO ₄ (относящиеся к сериям PXX, ZXX, P09.C850.BXX и Z15.C850.BXX, помимо образцы P09.C850 и Z15.C850) имели меньший объем отходов, чем образцы, прошедшие термообработку только в отсутствие химикатов (образцы, относящиеся к серии C.850.BXX, кроме образцов C450 и C850). Как уже обсуждалось в тексте, такой меньший объем отходов можно объяснить действием химического вещества на ранних стадиях карбонизации, которое предотвращает возникновение макропор.

Рисунок 14 . Объемный объем отходов ( V _{w, v} ) как функция от V _0,95 .

Если с одной стороны газификация CO ₂ увеличивает объем пор в верхнем диапазоне ультрамикропор, с другой стороны, он уменьшает объем пор в нижнем диапазоне (Рисунок 12). В случае образцов, которые ранее были химически активированы H ₃ PO ₄ (P09.C850.BXX series) это уменьшение ограничивалось порами размером менее ~ 0,4 нм, так что оно не оказывало значительного влияния на способность адсорбировать CO ₂ . Следовательно, гравиметрическое поглощение CO ₂ при 0,15 бар несколько увеличивалось при низких температурах выгорания, поскольку максимальное значение было подтверждено для образца P09.C850.B22 (0,88 ммоль / см ³ ; Рисунок 13B). В свою очередь, в случае образцов, предварительно химически активированных ZnCl ₂ , объем пор заметно уменьшился в пределах примерно 0.42–0,51 нм. Таким образом, все AC, относящиеся к серии Z15.C850.BXX, имели гравиметрическое поглощение CO ₂ ниже, чем соответствующий негазифицированный образец Z15.C850 (рис. 13D).

Благодаря результатам, подтвержденным для гравиметрического поглощения CO ₂ при 0,15 бар, и тому факту, что объемная плотность уменьшалась с увеличением выгорания, все газифицированные образцы, относящиеся к сериям P09.C850.BXX и Z15.C850.BXX имел более низкое объемное поглощение CO ₂ , чем соответствующий негазифицированный P09.Образцы C850 и Z15.C850. Кроме того, объемное поглощение неуклонно снижалось с увеличением выгорания.

Заключительные замечания

Максимальное объемное поглощение CO ₂ , достигнутое в настоящей работе, составило 2,67 и 1,17 ммоль / см ³ для CO ₂ при давлениях 1,0 и 0,15 бар. Эти значения были проверены для образцов Z15.C850.B20 и Z15.C850 соответственно. Примечательно, что подготовка обоих этих образцов включала предварительную химическую активацию с низким содержанием ZnCl ₂ с последующей дополнительной карбонизацией до 850 ° C.В случае образца Z15.C850.B20 также применялась мягкая газификация CO ₂ . Эти результаты и обсуждения по тексту позволили сделать важные выводы о том, как методология обработки влияет на характеристики получаемых адсорбентов и их эффективность при адсорбции CO ₂ . Во-первых, стадия химической активации (с H ₃ PO ₄ или ZnCl ₂ ) позволяет подавить появление макропор, что благоприятно для насыпной плотности.Тем не менее, необходимо упомянуть, что необходимо использовать низкую химическую нагрузку, потому что в противном случае поры расширяются и, следовательно, становятся менее эффективными для адсорбции CO ₂ при низких давлениях. Во-вторых, важно подвергнуть материал последующей термической обработке до относительно высоких температур (например, 850 ° C), чтобы увеличить плотность каркаса материала и уменьшить средний размер пор, создаваемых химической активацией. Наконец, по сравнению с H ₃ PO ₄ , ZnCl ₂ является более подходящим химическим агентом, поскольку он обеспечивает более однородное распределение ультрамикропор.После карбонизации при 850 ° C эти поры становятся подходящими для адсорбции CO ₂ при низких давлениях ниже атмосферного (например, 0,15 бар). В свою очередь, для адсорбции при атмосферном давлении последующая мягкая газификация с помощью CO ₂ позволяет расширить поры таким контролируемым образом, что может быть достигнуто улучшенное объемное поглощение CO ₂ .

Если брать на гравиметрической основе, поглощения CO ₂ , полученные в настоящей работе, были ниже, чем те, которые обычно сообщаются в литературе для AC, полученных химической активацией с КОН.Например, самые высокие значения, которые мы достигли при давлении 1,0 и 0,15 бар, составили ~ 5,00 и 2,00 ммоль / г соответственно, тогда как соответствующие значения, сообщенные Li et al. (2019) для АУ на основе нефтяного кокса составили 6,47 и 2,52 ммоль / г. Тем не менее, если учесть объемную основу, различия исчезают. А именно, самые высокие объемные поглощения CO ₂ , подтвержденные в настоящей работе, 2,67 и 1,17 ммоль / см ³ , были очень похожи на те, которые были подтверждены группой Ли, 2,64 и 1.18 ммоль / см ³ (авторы рассматривали насыпную плотность как плотность утряски, измеренную для порошкового AC с размером частиц 50–74 мкм).

Здесь стоит отметить, что адсорбенты, полученные Li et al. (2019) были химически активированы с высокой долей едкого и коррозионного химического агента (используемое соотношение КОН: прекурсор составляло 1,5), тогда как образцы, показавшие наибольшее объемное поглощение в нашей работе, были активированы более мягким химическим веществом, ZnCl _2. , с соотношением Zn: прекурсор всего 0.15. Кроме того, AC, приготовленные группой Ли, были в форме тонкого порошка, что непрактично для адсорбционных колонн с неподвижным слоем, тогда как наши AC были приготовлены в виде зерен с высоким механическим сопротивлением, что делает их очень подходящими адсорбентами для этого. вид приложения.

Кроме того, уместно упомянуть, что межчастичное пространство гранулированного углерода может быть уменьшено путем предоставления и адекватного смешивания образцов с разным гранулометрическим составом, в которых более мелкие зерна частично занимают свободное пространство между более крупными зернами (Prauchner and Rodríguez-Reinoso , 2008).Таким образом, мы предполагаем, что можно улучшить примерно на 8–10% максимальную объемную адсорбционную способность, о которой мы сообщали в настоящей работе.

Как уже упоминалось во вводном разделе, в литературе есть еще три статьи, в которых сообщается об адсорбционной способности АУ по CO ₂ на объемной основе, в работах Silvestre-Albero et al. (2011), Марко-Лозар и др. (2012) и Haffner-Staton et al. (2016). Однако сравнение результатов, полученных в нашей работе, с результатами, полученными этими авторами, затруднено, потому что они: (i) измерили поглощение CO ₂ при другой температуре, 25 ° C; (ii) использовали разные подходы для определения общего объема.Например, группы Silvestre-Albero и Haffner-Staton измерили насыпной объем путем уплотнения кондиционеров с питанием при высоких давлениях, что не соответствует реальной ситуации на работающей адсорбционной колонне с неподвижным слоем. В свою очередь, Марко-Лозар и др. объемный объем рассматривался как геометрический объем монолитов. Однако полученные значения нельзя также считать реалистичными, поскольку невозможно иметь крупномасштабную адсорбционную колонку, полностью заполненную монолитами, поскольку диффузия газа будет исключена.Таким образом, можно констатировать, что в обеих работах авторы завышали объемные плотности, а следовательно, и объемную адсорбционную емкость.

Выводы

Гранулированные кондиционеры

, предназначенные для улавливания CO ₂ при атмосферном и субатмосферном давлениях, были приготовлены из обильных и недорогих остатков биомассы с использованием практичных и экономически эффективных процедур, которые необходимы для крупномасштабных приложений, таких как улавливание CO ₂ и модернизация биогаза.Впервые параметры, участвующие в химической активации дегидратирующими агентами (H ₃ PO ₄ или ZnCl ₂ ) и / или физической активации CO ₂ , были систематически тщательно проанализированы с целью получения материалов с улучшенная производительность для улавливания CO ₂ . Приготовленные AC показали смесь относительно высокого гравиметрического поглощения CO ₂ и объемной плотности, так что были достигнуты высокие объемные адсорбционные способности. Наивысшие значения были 2.67 и 1,17 ммоль / см ³ для CO ₂ давления 1,0 и 0,15 бар соответственно. Они были проверены для образцов, которые сначала были химически активированы ZnCl ₂ с последующей карбонизацией до 850 ° C; в случае давления 1,0 бар для оптимизации распределения пор по размерам также применялась последующая мягкая газификация с помощью CO ₂ .

Примечательно, что эти результаты были аналогичны результатам, полученным другими авторами для углеродов, химически активированных с помощью КОН, методологии активации, которая широко заявлялась как метод, позволяющий получать АУ с лучшими характеристиками для адсорбции CO ₂ , но который предполагает серьезные ограничения. такие как необходимость использования очень больших количеств едких и коррозионных химикатов и тот факт, что кондиционеры получают в порошкообразной форме.Кроме того, можно предвидеть, что объемные результаты, представленные в настоящей работе, могут быть дополнительно улучшены за счет использования смеси образцов с разным гранулометрическим составом, что позволит уменьшить межчастичное пространство. Таким образом, настоящая работа может рассматриваться как очень важный шаг на пути к превращению адсорбции CO ₂ во все более интересную технологию по сокращению выбросов антропогенных парниковых газов.

Заявление о доступности данных

Оригинальные материалы, представленные в исследовании, включены в статью / дополнительные материалы, дальнейшие запросы можно направлять соответствующим авторам.

Авторские взносы

MP и FR-R разработали исследование. МП разработал большую часть экспериментальной работы и написал первый черновик рукописи. SO помогал MP в обработке данных и написании рукописей. Все авторы прочитали и одобрили окончательную рукопись.

Дань Франсиско Родригес-Рейносо (1941-2020)

Через некоторое время после подачи этой статьи мы были потрясены смертью профессора Франсиско Родригеса-Рейносо (25 августа). Я не могу описать ту глубокую печаль, которую вызвала во мне эта новость.Он был блестящим ученым в области активированного угля с мировым именем. Однако, помимо великого ученого, профессор Родригес-Рейносо был также великим человеком, ценным другом и большим семьянином. Его учение, безусловно, останется навсегда, оказывая влияние на всех, кто, как и я, имел честь иметь его в качестве профессора, руководителя и друга. Уважаемый профессор Родригес-Рейносо, большое спасибо за все, что вы предоставили мне и другим сотням ученых со всего мира.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Авторы благодарят Fundação de Amparo à Pesquisa do Distrito Federal (FAPDF, Бразилия; номера грантов 0193.000719 / 2016 и 0193.001613 / 2017) и Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES, Бразилия; Финансовый кодекс 001) поддержка этого исследования.СО благодарит Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq, Бразилия) за ее стипендию.

Дополнительные материалы

Дополнительные материалы к этой статье можно найти в Интернете по адресу: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fchem.2020.581133/full#supplementary-material

Список литературы

Ахмед, М. Б., Джойр, М. А. Х., Чжоу, Дж. Л., Нго, Х. Х., Нгием, Л. Д., Ричардсон, К. и др. (2019). Получение активированного угля из сырья биомассы: чистое производство и адсорбция углекислого газа. J. Clean. Прод . 225, 405–413. DOI: 10.1016 / j.jclepro.2019.03.342

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Алонсо-Викарио, А., Очоа-Гомес, Дж., Гиль-Рио, С., Гомес-Хименес-Аберастури, О., Рамирес-Лопес, К.А., Торресилья-Сория, Дж. И др. (2010). Очистка и повышение качества биогаза путем адсорбции при переменном давлении на синтетических и природных цеолитах. Micropor. Мезопор. Мат . 134, 100–107. DOI: 10.1016 / j.micromeso.2010.05.014

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Азми, А.А., Азиз М. А. (2019). Мезопористый адсорбент для улавливания CO ₂ в мягких условиях: обзор. J. Environ. Chem. Eng . 7: 103022. DOI: 10.1016 / j.jece.2019.103022

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бэ, Ж.-С., и Су, С. (2013). Углеродные композиты на основе скорлупы орехов макадамии для улавливания CO ₂ после сжигания. Внутр. J. Контроль парниковых газов 19, 174–182. DOI: 10.1016 / j.ijggc.2013.08.013

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бальзамо, М., Сильвестр-Альберо, А., Сильвестре-Альберо, Дж., Эрто, А., Родригес-Рейносо, Ф., и Лансия, А. (2014). Оценка адсорбционной способности CO ₂ на активированном угле путем сочетания периодических и динамических испытаний. Langmuir 30, 5840–5848. DOI: 10.1021 / la500780h

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Bui, M., Adjiman, C. S., Bardow, A., Anthony, E. J., Boston, A., Brown, S., et al. (2018). Улавливание и хранение углерода (CCS): путь вперед. Energy Environ. Sci . 11, 1062–1176. DOI: 10.1039 / C7EE02342A

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кандидо, Н. Р., Праучнер, М. Дж., Вилела, А. О., и Паша, В. М. Д. (2020). Использование газов, образующихся при карбонизации эвкалипта, в качестве активирующего агента для производства активированного угля: интегрированный процесс. J. Environ. Chem. Eng . 8: 1039252. DOI: 10.1016 / j.jece.2020.103925

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Каско, М.Э., Мартинес-Эскандель, М., Сильвестр-Альберо, Дж., И Родригес-Рейносо, Ф. (2013). Влияние пористой структуры углеродных материалов на улавливание CO ₂ при атмосферном и высоком давлении. Углерод 67, 230–235. DOI: 10.1016 / j.carbon.2013.09.086

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Касорла-Аморос, Д., Альканьис-Монж, Дж., И Линарес-Солано, А. (1996). Определение характеристик волокон активированного угля по адсорбции CO ₂ . Langmuir 12, 2820–2824.DOI: 10.1021 / la960022s

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чаффи, А. Л., Ноулз, Г. П., Лян, З., Чжан, Дж., Сяо, П., и Уэбли, П. А. (2007). CO ₂ улавливание адсорбцией: материалы и разработка процессов. Внутр. J. Контроль парниковых газов 1, 11–18. DOI: 10.1016 / S1750-5836 (07) 00031-X

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чен, З. Х., Дэн, С. Б., Вэй, Х. Р., Ван, Б., Хуанг, Дж., И Ю, Г. (2013). Активированные угли и модифицированные амином материалы для улавливания диоксида углерода: обзор. Фронт. Environ. Sci. Eng . 7, 326–340. DOI: 10.1007 / s11783-013-0510-7

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дэн, С., Вэй, Х., Чен, Т., Ван, Б., Хуанг, Дж., И Ю, Г. (2014). Превосходная адсорбция CO ₂ на активированных углях, полученных из скорлупы кедровых орехов, и эффективные микропоры при различных температурах. Chem. Англ. J . 253, 46–54. DOI: 10.1016 / j.cej.2014.04.115

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Элло, А.С., Соуза, Л. К., Трокурни, А., Яронец, М. (2013). Микропористые угли на основе скорлупы кокосовых орехов для улавливания CO ₂ . Micropor. Мезопор. Мат . 180, 280–283. DOI: 10.1016 / j.micromeso.2013.07.008

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гарридо Х., Линарес-Солано А., Мартин-Мартинес Х. М., Молина-Сабио М., Родригес-Рейносо Ф. и Торрегроса Р. (1987). Использование азота по сравнению с углекислым газом при характеристике активированного угля. Langmuir 3, 76–81.DOI: 10.1021 / la00073a013

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хаффнер-Стейтон, Э., Балахмар, Н., Мокая, Р. (2016). Высокий выход и высокая плотность упаковки пористого углерода для беспрецедентного улавливания CO ₂ с первой попытки активации карбонизированной на воздухе биомассы. J. Mater. Chem. А 4, 13324–13335. DOI: 10.1039 / C6TA06407H

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хонг, С. М., Джанг, Э., Дайсарт, А. Д., Пол, В. Г., и Ли, К.Б. (2016). Улавливание CO ₂ в экологически устойчивых отсеках активированного микропористого угля, полученного из пшеницы. Sci. Репутация . 6, 34590–34600. DOI: 10.1038 / srep34590

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хуаман, Р. Н. Э., Цзюнь, Т. X. (2014). Связанные с энергетикой выбросы CO ₂ и ход реализации проектов CCS: обзор. Обновить. Поддерживать. Энергия Ред. . 31, 368–385. DOI: 10.1016 / j.rser.2013.12.002

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хуанг, Г.-G., Liu, Y.-F., Wu, X.-X., and Cai, JJ. (2019). Активированные угли, полученные путем активации гидрокарбоната из кожуры чеснока КОН, и их адсорбционная способность по CO ₂ . Новый карбоновый материал . 34, 247–257. DOI: 10.1016 / S1872-5805 (19) 60014-4

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Джанг, Э., Чой, С. В., и Ли, К. Б. (2019). Влияние температуры карбонизации на физические свойства и адсорбционные свойства CO ₂ пористого углерода, полученного из нефтяного кокса. Топливо 248, 85–92. DOI: 10.1016 / j.fuel.2019.03.051

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Жорда-Бенейто, М., Лосано-Кастельо, Д., Суарес-Гарсия, Ф., Касорла-Аморос, Д., и Линарес-Солано, А. (2008). Усовершенствованные монолиты активированного угля и активированный уголь для хранения водорода. Micropor. Мезопор. Мат . 112, 235–242. DOI: 10.1016 / j.micromeso.2007.09.034

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кикучи Р. (2003). CO ₂ рекуперация и повторное использование в энергетическом секторе, разработке энергоресурсов и др.: Экономическая и техническая оценка крупномасштабной утилизации CO ₂ . Энергетическая среда . 14, 383–395. DOI: 10.1260 / 095830503322364403

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Куторгло, Э. М., Хассуна, Ф., Бельцунг, А., Копецки, Д., Седларова, И., и Шош, М. (2019). Богатые азотом иерархически пористые адсорбенты на основе полианилина для улавливания диоксида углерода (CO ₂ ). Chem. Англ. J . 360, 1199–1212. DOI: 10.1016 / j.cej.2018.10.133

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ли, С.-Й., и Парк, С.-Дж. (2015). Обзор твердых адсорбентов для улавливания диоксида углерода. J. Ind. Eng. Chem . 23, 1–11. DOI: 10.1016 / j.jiec.2014.09.001

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лисон Д., Феннелл П., Шах Н., Пети К. и Доуэлл Н. М. (2017). Технико-экономический анализ и систематический обзор улавливания и хранения углерода (CCS) применительно к черной металлургии, цементной, нефтеперерабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности. Энергетические процедуры 114, 6297–6302.DOI: 10.1016 / j.egypro.2017.03.1766

CrossRef Полный текст

Леунг Д., Люнг Ю. К., Караманна Г. и Марото-Валер М. М. (2014). Обзор текущего состояния технологий улавливания и хранения диоксида углерода. Обновить. Поддерживать. Энергия Ред. . 39, 426–443. DOI: 10.1016 / j.rser.2014.07.093

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Li, D., Zhou, J., Wang, Y., Tian, ​​Y., Wei, L., Zhang, Z., et al. (2019). Влияние температуры активации на плотности и объемные показатели адсорбции CO ₂ активированных щелочами углей. Топливо 238, 232–239. DOI: 10.1016 / j.fuel.2018.10.122

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ли М. и Сяо Р. (2019). Приготовление активированного угля с двойной пористой структурой из полукокса рисовой шелухи в качестве адсорбента для улавливания CO ₂ . Топливный процесс. Технол . 186, 35–39. DOI: 10.1016 / j.fuproc.2018.12.015

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Людвинович Дж. И Яронец М. (2015). Влияние активирующих агентов на развитие микропористости в угле на полимерной основе для адсорбции CO ₂ . Углерод 94, 673–679. DOI: 10.1016 / j.carbon.2015.07.052

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Марко-Лозар, Дж. П., Куновски, М., Суарес-Гарсия, Ф., Каррутерс, Дж. Д., и Линарес-Солано, А. (2012). Монолиты активированного угля для хранения газа при комнатной температуре. Energy Environ. Sci . 5, 9833–9842. DOI: 10.1039 / c2ee22769j

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Марш, Х., Родригес-Рейносо, Ф. (2006). Активированный уголь .Лондон, Великобритания: Elsevier

.

Google Scholar

Макмиллан, К. А., Кеолиан, Г. А., Спицли, Д. В., Бирбаум, Р., Поллак, Х., Самсон, П. и др. (2005). Парниковые газы (Информационные бюллетени CSS). Анн-Арбор, Мичиган: Мичиганский университет.

Мунусами К., Сомани Р. С. и Баджадж Х. С. (2015). Прорывные исследования адсорбции смешанных газов на экструдерах активированного угля, полученных из оболочки семян манго (Mangifera indica L.). Дж . Environ. Chem. Eng .3, 2750–2759. DOI: 10.1016 / j.jece.2015.05.010

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Myhre, G., Shindell, D., Bréon, F.-M., Collins, W., Fuglestvedt, J., Huang, J., et al. (2013). «Антропогенное и естественное радиационное воздействие», Изменение климата 2013: Основы физических наук , ред. Т. Ф. Стокер, Д. Д. Цинь, Г. -К. Платтнер, М. Тиньор, С. К. Аллен, Дж. Бошунг, А. Науэльс, Ю. Ся, В. Бекс и П. М. Мидгли (Кембридж: издательство Кембриджского университета), 659–740.

PubMed Аннотация | Google Scholar

Не, Х., Цзян, Х., Чонг, Д., Ву, К., Сюй, К., и Чжоу, Х. (2013). Сравнение очистки воды и абсорбции пропиленкарбоната для процесса обогащения биогаза. Energy Fuels 27, 3239–3245. DOI: 10.1021 / ef400233w

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Niesner, J., Jecha, D., and Stehlík, P. (2013). Технологии повышения качества биогаза: обзор современного состояния в европейском регионе. Chem. Англ. Транс . 35, 517–522. DOI: 10.3303 / CET1335086

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Паршетти, Г.К., Чоудхури С., Баласубраманян Р. (2015). Недорогие микропористые адсорбенты на основе биомассы для эффективного улавливания CO ₂ . Топливо 148, 246–254. DOI: 10.1016 / j.fuel.2015.01.032

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Праухнер, М. Дж., Паша, В. М. Д., Молхаллем, Н. Д. С., Отани, К., Отани, С., и Пардини, Л. К. (2005). Структурная эволюция углеродов на основе смолы эвкалипта во время карбонизации. Биомасса Биоэнергетика . 28, 53–61. DOI: 10.1016 / j.biombioe.2004.05.004

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Prauchner, M. J., and Rodríguez-Reinoso, F. (2008). Подготовка гранулированного активированного угля для адсорбции природного газа. Microp. Месоп. Мат . 109, 581–584. DOI: 10.1016 / j.micromeso.2007.04.046

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Prauchner, M. J., and Rodríguez-Reinoso, F. (2012). Химическая и физическая активация скорлупы кокосового ореха: сравнительное исследование. Micropor.Мезопор. Мат . 152, 163–171. DOI: 10.1016 / j.micromeso.2011.11.040

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Prauchner, M. J., Sapag, K., and Rodríguez-Reinoso, F. (2016). Адаптация активированного угля на основе биомассы для хранения CH ₄ путем объединения химической активации с H ₃ PO ₄ или ZnCl ₂ и физической активации с CO ₂ . Углерод 110, 138–147. DOI: 10.1016 / j.carbon.2016.08.092

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Прессер, В., Мак Донаф, Дж., Ен, С.-Х., и Гогоци, Ю. (2011). Влияние размера пор на сорбцию диоксида углерода карбидообразным карбоно. Energy Environ. Sci . 4, 3059–3066. DOI: 10.1039 / c1ee01176f

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Рашиди, Н.А., Юсуп, С. (2016). Обзор использования активированного угля для улавливания диоксида углерода после сжигания. J. CO ₂ Util . 13, 1–16. DOI: 10.1016 / j.jcou.2015.11.002

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Родригес-Рейносо, Ф., Гарридо, Х., Мартин-Мартинес, Х. М., Молина-Сабио, М., и Торрегроса, Р. (1989). Совместное использование различных подходов к характеристике микропористых углеродов. Углерод 27, 23–32. DOI: 10.1016 / 0008-6223 (89)

-X

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Родригес-Рейносо, Ф., и Линарес-Солано, А. (1989). «Микропористая структура активированного угля, выявленная методами адсорбции», в Chemistry and Physics of Carbon , ed P. A. Thrower (New York, NY: Marcel Dekker), 1–146.

Google Scholar

Ryckebosch, E., Drouillon, M., and Vervaeren, H. (2011). Технологии преобразования биогаза в биометан. Биомасса Биоэнергетика 35, 1633–1645. DOI: 10.1016 / j.biombioe.2011.02.033

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Серафин, Ю., Наркевич, У., Моравски, А. В., Врубель, Р. Дж., И Михалкевич, Б. (2017). Высокомикропористые активированные угли из биомассы для захвата CO ₂ и эффективных микропор в различных условиях. J. CO ₂ Util . 18, 73–79. DOI: 10.1016 / j.jcou.2017.01.006

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Севилья, М., Ферреро, Г., А., и Фуэртес, А. Б. (2019). «CO ₂ хранение на нанопористых», в Нанопористые материалы для хранения газа, зеленой энергии и технологий , ред. К. Канеко, Ф. Родригес-Рейносо (Сингапур: Springer), 287–330.

Google Scholar

Севилья, М., Парра, Дж. Б., и Фуэртес, А. Б. (2013).Оценка роли размера микропор и легирования азота в захвате CO ₂ пористыми углями. Заявл. Матер. Интерфейсы 5, 6360–6368. DOI: 10.1021 / am401423b

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шафеян, М.С., Дауд, В.М.А.У., Хаушманд, А., Шамири, А. (2010). Обзор модификации поверхности активированного угля для адсорбции диоксида углерода. J. Anal. Прил. Пирол . 89, 143–151. DOI: 10.1016 / j.jaap.2010.07.006

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сильвестр-Альберо, А., Сильвестр-Альберо, Дж., Мартинес-Эскандель, М., и Родригес-Рейносо, Ф. (2014). Микро / мезопористые активированные угли на основе полианилина: многообещающие кандидаты для адсорбции CO ₂ . Ind. Eng. Chem. Res . 53, 15398–15405. DOI: 10.1021 / ie5013129

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сильвестр-Альберо, Дж., Вахби, А., Сепульведа-Эскрибано, А., Мартинес-Эскандель, М., Канеко, К., и Родригес-Рейносо, Ф. (2011). Сверхвысокая адсорбционная способность CO ₂ на углеродных молекулярных ситах при комнатной температуре. Chem. Связь . 47, 6840–6842. DOI: 10.1039 / c1cc11618e

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сингх Дж., Басу С. и Бхуния Х. (2019). Улавливание CO ₂ модифицированными пористыми углеродными адсорбентами: действие различных активирующих агентов. J. Taiwan Inst. Chem. Eng . 102, 438–447. DOI: 10.1016 / j.jtice.2019.06.011

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сонголзаде, М., Раванчи, М. Т., и Сулеймани, М.(2012). Улавливание и хранение углекислого газа: общий обзор адсорбентов. Внутр. J. Chem. Мол. Eng . 6, 900–907.

Google Scholar

Sreńscek-Nazzal, J., and Kiełbasa, K. (2019). Достижения в модификации промышленного активированного угля для увеличения улавливания CO ₂ . Заявл. Серфинг. Sci . 494, 137–151. DOI: 10.1016 / j.apsusc.2019.07.108

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Варгас, Д. П., Хиральдо, Л., Сильвестр-Альберо, Дж., и Морено-Пирахан, Дж. К. (2011). Адсорбция CO ₂ на монолитах активированного угля без связующего. Адсорбция 17, 497–504. DOI: 10.1007 / s10450-010-9309-z

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Вахби, А., Рамос-Фернандес, Х. М., Мартинес-Эскандель, М., Сепульведа-Эскрибано, А., Сильвестре-Альберо, Дж., И Родригес-Рейносо, Ф. (2010). Углеродные молекулярные сита с большой площадью поверхности для селективной адсорбции CO ₂ . ChemSusChem 3, 974–981.DOI: 10.1002 / cssc.201000083

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Wahby, A., Silvestre-Albero, J., Sepúlveda-Escribano, A., and Rodríguez-Reinoso, F. (2012). CO ₂ Адсорбция на углеродных молекулярных ситах. Micropor. Мезопор. Мат . 164, 280–287. DOI: 10.1016 / j.micromeso.2012.06.034

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Wang, J., Senkovska, I., Oschatz, M., Lohe, M. R., Borchardt, L., Heerwig, A., et al.(2013). Высокопористые угли на основе полиимина, легированные азотом, с регулируемой микроструктурой для захвата CO ₂ . J. Mater. Chem. А 1, 10951–10961. DOI: 10.1039 / c3ta11995e

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Wei, H., Deng, S., Hu, B., Chen, Z., Wang, B., Huang, J., et al. (2012). Гранулированный активированный уголь из бамбука для высокой адсорбции CO ₂ : доминирующая роль узких микропор. ChemSusChem 5, 2354–2360. DOI: 10.1002 / cssc.201200570

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сюй, Т., Хуанг, Ю., Ву, Б., Чжан, X., и Чжан, С. (2015). Технологии повышения качества биогаза: энергетический анализ и оценка воздействия на окружающую среду. Подбородок. J. Chem. Eng . 23, 247–254. DOI: 10.1016 / j.cjche.2014.09.048

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Янг, Л., Ге, X., Ван, К., Ю, Ф., и Ли, Ю. (2014). Прогресс и перспективы преобразования биогаза в транспортное топливо. Обновить. Поддерживать. Энергия Ред. . 40, 1133–1152. DOI: 10.1016 / j.rser.2014.08.008

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чжао, Б., Су, Ю., Тао, В., Ли, Л., и Пэн, Ю. (2012). Улавливание CO ₂ водным раствором аммиака после сжигания: обзор современного состояния. Внутр. J. Контроль парниковых газов 9, 355–371. DOI: 10.1016 / j.ijggc.2012.05.006

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Активированный уголь — Справочник по химической экономике (CEH)

Опубликовано в ноябре 2020 г.

Активированный уголь — это аморфная форма элементарного углерода, полученная деструктивной перегонкой любого из множества углеродсодержащих сырьевых материалов, включая древесину, уголь или скорлупу кокосовых орехов. .Он используется в качестве субстрата, прежде всего, для избирательной адсорбции газов, паров или коллоидных твердых частиц из жидкостей или газов. Основными коммерческими формами активированного угля являются гранулированный, порошковый, экструдированный и волокнистый.

Бизнес активированного угля был и будет определяться экологическими нормативами — в основном в отношении очистки воды и воздуха — особенно в зрелых и более промышленно развитых регионах мира. Экологические проблемы будут по-прежнему доминирующей силой на рынках быстро развивающихся стран, особенно материкового Китая и Индии.

Следующая диаграмма показывает мировое потребление активированного угля:

Хотя в последние годы отрасль консолидировалась некоторыми крупными игроками, особенно в Европе, а в последнее время и в Соединенных Штатах, общие мировые мощности увеличились примерно на 500 000 метрических тонн с 2016 года. Большая часть этого роста пришлась на континентальный Китай. Растущая тенденция — это толчок или рекомендация использовать активированный уголь. Реактивация отработанного угля может быть рентабельной альтернативой производству чистого активированного угля из-за снижения затрат на утилизацию и меньшего выброса CO₂ для реактивированного угля.

Во всем мире очистка воды составляет 38% от общего потребления и продолжает оставаться крупнейшим применением активированного угля. На очистку воздуха и газа приходилось 24% от общего объема, за которыми следовали приложения для пищевой промышленности — 19%. Ожидается, что в течение 2020–2025 годов эти процентные показатели не претерпят значительных изменений. Потребление активированного угля варьируется в зависимости от региона, как с точки зрения применения, так и с точки зрения скорости роста. Например, в Соединенных Штатах активированный уголь для пищевой промышленности составляет более 7% от общего количества; в то время как в континентальном Китае приложения для пищевой промышленности составили 28% от общего числа.Согласно прогнозам, общее потребление в США будет расти в среднем на 2,4% в год по сравнению с 6,7% в континентальном Китае.

Нормы США, регулирующие выбросы ртути на угольных электростанциях (соблюдение которых должно было быть завершено к апрелю 2016 года), способствовали значительному потреблению активированного угля в 2012–2016 годах. С тех пор, как истек крайний срок соблюдения, потребление в этом приложении снизилось, что было вызвано выводом из эксплуатации угольных электростанций (и это, вероятно, будет продолжаться) и снижением выработки электроэнергии на угле.Однако в Соединенных Штатах может наблюдаться некоторый значительный рост рынка очистки воды, особенно если в будущем будут приняты нормативные акты, регулирующие определенные химические вещества в питьевой воде.

19 января 2013 года в Женеве был подписан договор под названием Минаматская конвенция о ртути; в нем приняли участие более 140 стран, согласовавших набор юридически обязательных правил по контролю за загрязнением ртутью. Минаматская конвенция вступила в силу в августе 2017 года. По состоянию на сентябрь 2020 года к конвенции присоединились 123 страны.Он служит катализатором глобальных усилий по сокращению и прекращению использования ртути и ртутных соединений. В течение следующих десятилетий реализация этого международного соглашения поможет сократить загрязнение ртутью в результате деятельности человека, ответственного за наиболее значительные выбросы ртути в окружающую среду.

Активный уголь часто используется в конденсаторах и батареях для энергетических приложений (например, в батареях, используемых в гибридных транспортных средствах). Хотя область энергетики — это долгосрочное применение, в будущем это может стать важным рынком для активированного угля.

В развивающихся странах или регионах, таких как материковый Китай и Индийский субконтинент, среднегодовой рост будет превышать 6%, в то время как в Центральной и Восточной Европе, на Ближнем Востоке, в Африке и Юго-Восточной Азии темпы роста будут составлять 3-4%. . Экологические проблемы и / или законодательство стимулируют рост в этих регионах, особенно в континентальном Китае. Этому росту способствуют водоподготовка / очистка и очистка воздуха и промышленных газов, и активированный уголь будет играть важную роль.Пищевая промышленность также вносит большой вклад в рост, особенно в континентальном Китае.

В целом прогнозируемые среднегодовые темпы роста потребления активированного угля в мире будут составлять около 4,3% до 2025 года, что будет обусловлено крупными потребителями в регионах Северной Америки, Западной Европы и материкового Китая.

Для получения более подробной информации см. Приведенное ниже содержание.

Справочник IHS Markit по химической экономике — Активированный уголь — это исчерпывающее и надежное руководство для всех, кто ищет информацию об этой отрасли.В этом последнем отчете представлена ​​глобальная и региональная информация, включая

Ключевые преимущества

Справочник IHS Markit по экономике химической промышленности — Активированный уголь был составлен на основе первичных интервью с ключевыми поставщиками и организациями, а также ведущими представителями отрасли. в сочетании с беспрецедентным доступом IHS Markit к разведывательной информации о рынке в восходящем и вторичном направлениях, а также к экспертным знаниям о динамике отрасли, торговле и экономике.

Этот отчет может помочь вам

• Определить тенденции и движущие силы, влияющие на химические рынки
• Прогноз и план будущего спроса
• Понять влияние конкурирующих материалов
• Выявить и оценить потенциальных клиентов и конкурентов
• Оценить производителей
• Отследить изменение цен и торговых движений
• Проанализировать влияние сырья, нормативных требований и других факторов на рентабельность химической промышленности

(PDF) Производство активированного угля из битуминозного угля

МЕЖДУНАРОДНЫЙ ЖУРНАЛ

OF

ENERGY RESEARCH,

VOL.

20,913—922 (1996)

ПРОИЗВОДСТВО

ИЗ

АКТИВИРОВАННЫЙ УГЛЕЛЬ ИЗ

A

БИТУМНЫЙ УГОЛЬ

BlLAL

A.

AKASH

A.

Отдел прикладного машиностроения

Science Uniuersity, Амман

11931,

Иордания

AND

WILLIAM

S.

O’BRIEN

Department

of

Machine Engineering and Enetgy Processes, Southern Illinois, 962 Carry, Uniuenale

США

РЕЗЮМЕ

Удаление летучих веществ

из

угля бассейна Иллинойса проводилось в атмосфере азота

в

в диапазоне температур от 600

до

900 ° C. Использовался вертикальный топочный реактор с подогреваемой стенкой и неподвижным слоем печи. Полученный полукокс был активирован

в

при наличии

и отсутствии пара с использованием той же установки печи. Было установлено, что площадь поверхности произведенного активированного угля от

до

равна от

до

54.4

м’г- ‘, когда пар отсутствовал, и 226,2 м2г-‘, когда пар присутствовал, с использованием того же процесса

и условий активации. Были получены кривые прорыва для адсорбции

толуола

в

водных активированных углях, приготовленных из этого угля

. Их сравнивали

с

коммерчески доступным активированным углем. С одной стороны,

плохих адсорбционных свойств были получены для угля-угля, полученного способом

активации

в атмосфере газообразного кислорода

.С другой стороны, было обнаружено, что хорошие адсорбционные характеристики

были получены при использовании газовой смеси пар-кислород-азот. После приготовления активированного угля необходимо было обработать

угля, полученного

в кипящей дистиллированной воде

. Кипячение угля

в воде

в течение короткого периода времени

(около

30

мин) эффективно улучшает адсорбционные характеристики.

КЛЮЧ

СЛОВА:

каменный уголь; Активированный уголь; удаление летучих веществ; активация; прорывная адсорбция

тест

1.

ВВЕДЕНИЕ

Активированный уголь получают из природных углеродистых материалов, таких как уголь, нефть,

кокосовой шелухи, торф и многие другие (Hassler,

1974).

Активация включает мягкое окисление твердого вещества в

таким образом, что при удалении части твердого вещества образуются небольшие пустоты.Эти пустоты называются порами.

Углеродистые вещества должны пройти

две стадии

. Первая стадия — это карбонизация (дегазация

), за которой следует вторая стадия активации.

может быть получено химическим путем путем пропитки дегидратирующими агентами, такими как фосфорная кислота и хлорид цинка

, одновременно с удалением летучих веществ и активацией (Kirubakan

et

al.,

1991).

Адсорбционные свойства активированного угля меняются в зависимости от исходных материалов и

процесса активации. Угли описываются как пористые гетерогенные органические породы, содержащие небольшое количество минерального вещества

(Горбатый

и

др.,

1986).

Как правило, они считаются одними из наиболее важных прекурсоров

при производстве углерода (Wilson,

1981).

В частности, битуминозные угли являются основным прекурсором

для производства

активированного угля

(Walker,

1986).

Это исследование должно продемонстрировать, что

приемлемый адсорбент с активированным углем может быть произведен из битуминозного угля бассейна Иллинойса. Характеристики адсорбента

этого угля-угля штата Иллинойс затем сравнивают с характеристиками коммерчески доступного активированного угля

.

Адсорбционные свойства

активированного угля

меняются в зависимости от исходных материалов и процесса активации

(Neely and Isacoff,

1982;

Rivera-Utrilla

et

al.,

1991).

Его высокая адсорбционная способность напрямую связана с текстурными и химическими свойствами твердого вещества и методом приготовления (Wigmans,

1989;

Ferro-Garcia

et

al.,

1990;

Stoeckli,

1990).

Следовательно, активированный уголь с высокой адсорбционной способностью

CCC

0363-907X / 96 / 100913-10

0

1996

by John Wiley

&

Sons, Ltd.

Получено

I4

Февраль

I995

Пересмотрено

I0

Апрель

I995

Характеристика и применение :: Биоресурсы

Варила, Т., Бергна, Д., Лахти, Р., Ромар, Х., Ху, Т., и Ласси, У. (2017). «Производство активированного угля из торфа с использованием ZnCl2: характеристика и применение», BioRes. 12 (4), 8078-8092.

---

Реферат

Оптимизирован процесс производства активированного угля из торфа.Торф пропитывался ZnCl2 в различных соотношениях, а пропитанная биомасса активировалась при разных температурах. Были исследованы удельная поверхность, распределение пор по размерам, общее содержание углерода и выход активированного угля. Наилучшие результаты для удельной поверхности и мезопористости активированного торфа были получены при использовании высокой степени пропитки (2) и высокой температуры активации (1073 K). Был получен высокопористый активированный уголь с удельной поверхностью примерно 1000 м2 / г и общим объемом пор более 0.5 см3 / г для большинства образцов. Активированный уголь имел высокую степень мезопористости. Адсорбционные свойства активированного угля определяли с красителями метиленовый синий и оранжевый II.

---

Скачать PDF

---

Полная статья

Производство активированного угля из торфа с использованием ZnCl ₂ : Характеристика и Применения

Toni Varila, ^b Davide Bergna, ^{a, b} Riikka Lahti, ^{a, b} Henrik Romar, ^{a, b,} * Tao Hu, ^a и Улла Ласси ^{a, b}

Оптимизирован процесс производства активированного угля из торфа.Торф пропитывался ZnCl ₂ в различных соотношениях, и пропитанная биомасса активировалась при разных температурах. Были исследованы удельная поверхность, распределение пор по размерам, общее содержание углерода и выход активированного угля. Наилучшие результаты для удельной поверхности и мезопористости активированного торфа были получены при использовании высокой степени пропитки (2) и высокой температуры активации (1073 K). Был получен высокопористый активированный уголь с удельной поверхностью примерно 1000 м ² / г и общим объемом пор более 0.5 см ³ / г для большинства образцов. Активированный уголь имел высокую степень мезопористости. Адсорбционные свойства активированного угля определяли с красителями метиленовый синий и оранжевый II.

Ключевые слова: торф; Хлорид цинка; Активация; Активированный уголь; Мезопористый углерод; Оптимизация

Контактная информация: a: Университет Оулу, Исследовательский отдел устойчивой химии, P.O. Box 3000, FI-

Университет Оулу, Финляндия; b: Университет Ювяскюля, Консорциум университетов Коккола Chydenius, Прикладная химия, П.О. а / я 567, FI-67101 Коккола; * Автор для переписки: [email protected]

ВВЕДЕНИЕ

За последние несколько десятилетий большой интерес вызывает получение активированного угля с желаемыми химическими и физическими свойствами (Marsh and Rodríguez-Reinoso 2006). Высокопористая структура и высокая удельная поверхность — особенности активированного угля, которые широко используются во многих областях очистки в промышленных и муниципальных процессах.Очистка сточных вод, процессы очистки газов, удаление металлов из потоков отходов и использование в качестве катализатора — основные области применения активированного угля (Patrick 1995; Ahmadpour and Do 1996; Cox et al .2005; Mohammad-Khah and Ansari 2009; Caglayan и Аксойлу 2013; Фу и Ли 2015). Недавно разработанные области применения активированного угля включают накопление электрического заряда (, т.е. , суперконденсаторы) и хранение газа (, т.е. , водород) (Li и др. , 2016). Однако высокая стоимость активированного угля во многих случаях ограничивает его применение (Özdemir et al .2011). По этой причине для производства активированного угля широко используются недорогие и возобновляемые исходные материалы. Активированный уголь на основе биомассы может быть получен из ряда богатых углеродом биомасс, таких как скорлупа кокосового ореха, уголь, опилки и торф (Ахмедна и др. 2000; Антал и Гронли 2003; Мохаммад-Хах и Ансари 2009; Хадиран и др. .2015). Торф обычно используется в качестве сырья для производства энергии и тепла, особенно в Финляндии. В основном это связано с тем, что торф как сырье относительно дешев и считается возобновляемым источником энергии.Решением Европейского Союза в 2008 году торф больше не рассматривается как возобновляемый энергетический ресурс. В последнее время в Финляндии использование торфа для производства активированного угля вызвало некоторый интерес среди исследователей и компаний в поисках новых применений для торфа.

Существует два хорошо известных метода производства активированного угля: физическая активация и химическая активация. Физическая активация выполняется в два этапа. Сначала биомассу помещают в реактор, непрерывно продуваемый атмосферой азота, чтобы избежать полного окисления.Затем в систему подается тепло, что приводит к карбонизации биомассы при температурах около 673 К. Температура карбонизации является одним из наиболее важных параметров, влияющих на физические свойства активированного угля. Обычно торф содержит целлюлозу, гемицеллюлозу, лигнин, золу и другие органические соединения. Процесс карбонизации необходим для разложения этих органических соединений до активированного угля. Свойства активированного угля меняются в зависимости от используемой температуры.Карбонизированная биомасса активируется частичным окислителем, таким как пар или двуокись углерода, при высоких температурах (от 873 до 1073 К) (Hanna et al. 2015). Активирующие агенты отвечают за создание структуры пор.

Преимуществами физической активации являются относительная простота и низкая стоимость, а недостатком — низкие выходы (Lillo-Ródenas et al. 2003; Yorgun et al .2009). Например, более летучие соединения образуются при более высоких температурах карбонизации, в то время как разложившиеся органические соединения выходят из процесса карбонизации, что приводит к более низкому выходу активированного угля.Кроме того, время выдержки влияет на выход активированного угля так же, как и температура карбонизации. Чем дольше период выдержки, тем больше времени нужно на разложение органических соединений (Baçaoui et al. , 2001; Lua and Yang 2004; Yang et al. 2010).

В дополнение к физической активации, химические агенты, например, , хлорид цинка (ZnCl ₂ ), КОН, NaOH и H ₃ PO ₄ , можно использовать для активирования угля (Lillo-Ródenas et al. 2003; Йоргун и др. . 2009 г.). В процессе химической активации биомассу сначала пропитывают раствором, содержащим химический активирующий агент, сушат в печи, а затем нагревают в печи при более низких температурах (от 673 до 873 К) по сравнению с физической активацией в инертной среде. атмосфера (азотная атмосфера). В случае химической активации важными факторами являются правильное соотношение массы к углероду, позволяющее избежать чрезмерного расхода реагентов, и правильная температура активации, которая может варьироваться в зависимости от типа используемого химического агента.С механической точки зрения химические реакции, происходящие в процессе карбонизации, малоизвестны. Только несколько исследований сообщили о том, как происходит химическая активация. В случае гидроксидов (NaOH и KOH) реакции между углеродом и щелочными металлами дают металл, водород и карбонаты металлов. Следующая реакция может быть описана уравнениями 1 и 2 (Lillo-Ródenas и др. , 2004).

6NaOH + 2C ↔ 2Na + 3H ₂ + 2Na ₂ CO ₃ (1)

6KOH + 2C ↔ 2K + 3H ₂ + 2Na ₂ CO ₃ (2)

Однако отсутствует информация о том, как происходит реакция между углеродом и ZnCl ₂ или H ₃ PO ₄ в процессе карбонизации.На данный момент можно делать только предположения. В этой области необходимы дальнейшие исследования.

Типичные преимущества использования химической активации включают возможность достижения более высоких конечных выходов углерода, тот факт, что это может быть одностадийный процесс, обычно более низкие температуры активации, которые требуются, и более легкое регулирование пористости по сравнению с физической активацией (Hayashi и др. . 1995; Ахмадпур и До 1996; Бенадди и др. . 1998; Йоргун и др. .2009; Йоргун и Йылдыз 2015). Основные недостатки использования химических соединений заключаются в том, что они не являются экологически чистыми веществами и вызывают коррозию оборудования, используемого во время исследований. Этап промывки кислотой также необходим для удаления химического активирующего агента (Teng and Lin 1998; Yorgun et al .2009; Yorgun and Yıldız 2015).

Большая удельная поверхность, хорошо развитая высокопористая структура, стабильность и поверхностные химические функциональные группы являются ключевыми факторами активированного угля.Адсорбция красителей большого диаметра может быть использована для определения возможной структуры пор и механизмов взаимодействия активированного угля. Метиленовый синий и оранжевый II — обычно используемые красители. Метиленовый синий — это основной (катионный) краситель, а оранжевый II — кислотный (анионный) краситель. Адсорбции красителей способствует мезопористый (от 2 до 50 нм) углерод, поскольку размер молекул красителей больше, чем размер микропор. Помимо диффузии в поры, молекулы красителя могут взаимодействовать с поверхностным зарядом активированного угля (Родригес и др. .2009; Пэн и др. . 2014; Кумар и Йена, 2016а). В данной работе вышеупомянутые красители были использованы для измерения адсорбционной способности активированных углей на основе торфа.

Целью данного исследования была оптимизация процесса химической активации с использованием ZnCl ₂ для производства активированного угля с высокой мезопористостью с распределением пор по размерам, подходящим для использования в качестве носителя катализатора и адсорбции более крупных органических молекул. Было исследовано влияние температуры активации и различных соотношений пропитки торфа и ZnCl ₂ на удельную поверхность, распределение пор по размерам, выход, общий углерод (TC) и адсорбционную способность активированного угля на основе торфа.Термин «степень пропитки» описывает отношение массы ZnCl ₂ к сухой массе торфа.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Биомасса и материалы

Торф, использованный в этом эксперименте, был получен с торфяников в районе Оулу на севере Финляндии. Торф сначала промывали дистиллированной водой для удаления любых примесей, таких как металлы, а затем сушили в печи при 393 К в течение 24 часов. Затем торф просеивали, чтобы собрать фракцию размером от 0,5 до 1 мм.Полученную фракцию использовали для дальнейших экспериментов. Все реактивы, использованные в этом исследовании, были заказаны в VWR International (Хельсинки, Финляндия).

Анализ влажности, зольности и элементного состава торфа

Влагосодержание и зольность торфа измеряли с использованием стандартных методов испытаний для торфа (ASTM D 2974-87). Известное количество торфа взвешивали в тарированном тигле. Тигель сушили в течение ночи в печи при 378 К. Высушенный образец помещали в эксикатор и давали ему остыть до комнатной температуры.Тигель взвешивали, и содержание влаги рассчитывали путем деления потери веса на исходную массу образца. Тигли с сухим торфом использовали для определения зольности. Органическое вещество полностью карбонизировали и удаляли в печи при 713 К в течение 3 ч. Перед взвешиванием образцу давали остыть в эксикаторе до комнатной температуры. Зольность рассчитывалась как массовая зола в процентах от исходной массы. Элементный анализ торфа выполнен на анализаторе Flash 2000 (ThermoScientific, Waltham, MA, USA).Наземные элементы были преобразованы в простые газы (CO ₂ , H ₂ O, N ₂ и SO ₂ ) в атмосфере кислорода и обнаружены детектором TDC.

Получение, химическая активация и карбонизация активированных углей на основе торфа

Четыре серии, каждая из которых содержала различные степени пропитки ZnCl ₂ по отношению к торфу, были приготовлены в соответствии с методом, описанным в Liu (2010). Пропитанный торф сушили и карбонизировали при различных температурах, которые приведены в таблице 1.Каждый образец торфа (P) был назван в соответствии с температурой карбонизации и использованным соотношением ZnCl ₂ к торфу. Образцы готовили путем добавления известного количества раствора хлорида торфа и цинка в стакан емкостью 800 мл. При механическом перемешивании приготовленный раствор нагревали до 358 K в течение 3 ч для завершения химической пропитки. Деионизированная вода добавлялась в раствор через различные промежутки времени, чтобы предотвратить его полное высыхание. Затем пропитанную биомассу сушили при 378 К в течение 24 ч в печи с естественной конвекцией.

Образцы пропитанного торфа измельчали ​​в ступке и активировали в реакторе с неподвижным слоем из нержавеющей стали. Реактор помещали в трубчатую нагревательную печь для карбонизации. Во время процесса нагрева реактор продували инертным газом (азотом), чтобы избежать окисления. Температуру печи увеличивали от комнатной до конечных температур, которые показаны в таблице 1, с использованием линейного нагрева 10 К / мин и времени выдержки 2 ч при конечной температуре карбонизации и активации.Для получения окончательного активированного угля химический активирующий агент, оставшийся в образце после карбонизации, удаляли путем кипячения образца с обратным холодильником с 3 М HCl в течение 1 часа. Уголь фильтровали и промывали дистиллированной водой до получения нейтрального фильтрата. В конце активированный уголь сушили в печи в течение ночи при 378 К (Yorgun et al. 2009).

Таблица 1. Способ получения активированного угля

Расчет выхода и общего углерода (TC)

Выход активированного угля для каждого образца был рассчитан путем деления массы полученного активированного угля на основе торфа на массу исходного образца, использованного для карбонизации и активации (Yorgun et al. 2009). Содержание углерода в каждом образце, выраженное в процентах TC, было измерено с использованием твердофазного анализатора углерода (Skalar Primacs MCS, Бреда, Нидерланды). Высушенные и измельченные образцы взвешивали в кварцевых тиглях, сжигали при 1373 К в атмосфере чистого кислорода, и полученный CO ₂ анализировали с помощью ИК-анализатора (Skalar Formacs, Skalar, Breda, Нидерланды). Значения содержания углерода были получены путем сравнения сигнала ИК-анализатора с калибровочной кривой, полученной на основе известных масс стандартного вещества (лимонной кислоты).Общую массу углерода в каждом образце рассчитывали как процент от первоначально взвешенной массы и определяли только в конечном продукте, который карбонизировали, химически активировали и промывали кислотой.

Удельная поверхность и распределение пор по размеру

Перед измерением части каждого образца (приблизительно 200 мг) были предварительно обработаны при низком давлении и высоких температурах для очистки поверхностей. Изотермические условия были получены путем погружения пробирок с образцами в жидкий азот (76 К).Затем к образцам небольшими шагами добавляли азот и получали изотермы адсорбции. Удельная поверхность рассчитывалась из изотерм адсорбции по методу Брунауэра – Эммета – Теллера (БЭТ) (Brunauer et al. 1938). Распределение пор по размерам рассчитывали с использованием алгоритма Барретта-Джойнера-Халенды (BJH) (Barrett et al. 1951). С помощью Micromeritics ASAP 2020 (Norcross, США) можно было измерять поры диаметром до 1,5 нм.

Получение изображений с помощью полевого эмиссионного сканирующего электронного микроскопа (FESEM) и просвечивающего электронного микроскопа (TEM)

Автоэмиссионный сканирующий электронный микроскоп (FESEM) (Zeiss Sigma, Йена, Германия), оборудованный энергодисперсионным рентгеновским спектрометром (EDS) и камерой для дифракции обратного электрорассеяния (EBSD), расположенный в Центре микроскопии и нанотехнологий Университета Оулу, был использован для изучения микроструктуры образцов торфа.Изображения с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM) получали при ускоряющем напряжении 5 кВ и рабочем расстоянии приблизительно 5 мм без какого-либо покрытия. Изображения с помощью просвечивающего электронного микроскопа (ПЭМ) высокого разрешения получали с помощью ТЕМ JEOL JEM-2200FS (Токио, Япония) при ускоряющем напряжении 200 кВ.

Адсорбционные свойства

Адсорбционные свойства активированного угля на основе торфа были протестированы с использованием адсорбции красителей, метиленового синего (MB) и оранжевого II (OII), в поры, как описано ранее (Hirata et al .2002; Raposo et al. 2009). Готовили раствор, содержащий 300 мг MB или OII на литр H ₂ O, и затем 100 мл этого раствора переносили в колбы Эрленмейера на 250 мл. Затем добавляли пятьдесят миллиграммов активированного угля и растворы непрерывно перемешивали в течение 24 часов для достижения равновесия между адсорбцией и десорбцией исследуемого красителя. Порции каждого раствора фильтровали и при необходимости разбавляли. Оптическую плотность раствора измеряли при 664 нм для MB и при 485 нм для OII на двухлучевом спектрофотометре Shimadzu UV-1700 (Киото, Япония).Концентрации раствора рассчитывали по калибровочным линиям, полученным с известными концентрациями MB и OII соответственно. Поглощенная масса ( q _абс ) была рассчитана для каждого соединения по формуле. 6, и процент удаленных MB и OII был рассчитан по формуле. 7,

q _абс = (( C ₀ — C _t ) x V ) / м (6)

% удалено = ( C ₀ — C _t ) / C ₀ (7)

где C ₀ — начальная концентрация красителя (300 мг / л), C _t — измеренная концентрация (мг / л) через 24 часа, V — объем раствора красителя использовано (л), а м — масса использованного активированного угля (мг).В данной работе кинетика адсорбции МБ и OII не рассматривалась.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Анализ торфа

Как упоминалось ранее в разделе о материалах и методах, были исследованы физические свойства торфа, полученного из северной части Финляндии. Данные, полученные в результате испытаний на влажность, зольность и элементного анализа, представлены на рис. 1.

Согласно результатам, торф в основном состоит из углеродсодержащих материалов, особенно лигнина, целлюлозы и гемицеллюлозы, 54% на влажной основе.Содержание воды (34%) также очень велико по сравнению с содержанием углерода. Элементный анализ торфа показал, что содержание азота (1%), серы (2%) и водорода (6%) было относительно небольшим по сравнению с содержанием углерода и воды. Остальные 3% зольности состоят в основном из металлов или их оксидов.

Рис. 1. Результаты анализа влажности, зольности и элементного анализа образца сырого торфа

Влияние температуры карбонизации на выход активированного угля и общее количество углерода в активированном угле

Исследовано влияние температуры карбонизации от 723 до 1073 K на общий выход и TC.Результаты показаны в Таблице 2. Согласно результатам, выход снизился с 45,7% до 14,2%, когда температура карбонизации увеличилась с 723 до 1073 К. Это открытие соответствовало более ранним исследованиям (Baçaoui и др. , 2001; Луа и Янг 2004; Оздемир и др. .2014).

Более высокие значения TC были получены при использовании высоких температур карбонизации. Образовалось больше летучих соединений, которые увеличили содержание TC (измеряемое как% TC), но уменьшили общую массу активированных углей.Стимли и Бланкенхорн (1985) получили одинаковые результаты, исследуя поведение различных пород древесины, обработанных при разных температурах.

Таблица 2. Влияние температуры карбонизации и степени пропитки на выход и общее содержание углерода в образцах активированного торфа

Влияние степени пропитки на выход и общее содержание углерода в активированных углях

Также было исследовано влияние соотношения пропитки на ОС и выход активированного угля на основе торфа.Согласно результатам, которые показаны в таблице 2, существует небольшая корреляция между степенью пропитки и выходом. Увеличение степени пропитки с до 2 при любой температуре снизило общий выход на несколько процентных пунктов. При низких концентрациях ZnCl ₂ реагирует с H и O на поверхности торфа и образует H ₂ O и H ₂ , а не сжигает углерод (CO и CO ₂ ), что приводит к более высокие урожаи, как показано Liu et al. (2016) и Qian et al. (2007).

Влияние температуры карбонизации и степени пропитки на удельную поверхность и распределение пор по размерам активированных углей на основе торфа

Изотермы активированных образцов торфа представлены на рис. 2. Удельная поверхность и распределение пор по размерам были определены при различных температурах активации (от 723 до 1073 К) и соотношениях пропитки ZnCl ₂ (от до 2).

Согласно полученным данным, представленным в таблице 3, повышение температуры с 723 до 1073 К привело к увеличению удельной поверхности, которая не зависела от степени пропитки.Повышение температуры карбонизации ускоряет улетучивание и разложение образца, что приводит к увеличению удельной поверхности и усилению развития пор (Yorgun and Yıldız 2015).

Высокие степени пропитки и высокая температура (1073 К) привели к уменьшению площади поверхности и объема пор. Удельная поверхность и объем пор образцов, имеющих степень пропитки 2, уменьшились с 923 до 790 м ² / г и с 0,78 до 0,50 см ³ / г, соответственно, при повышении температуры карбонизации с 873 до 1073 К.Температура кипения ZnCl ₂ составляет 732 К, а при 1073 К расплавленный ZnCl ₂ расширяет существующие микропоры в мезопоры. Этот процесс приводит к снижению общей удельной поверхности и объема пор (Demiral и др. , 2008; Bouchemal и др. , 2009). Распределение пор по размерам во всех образцах торфа в основном находилось в мезопористой области. Увеличение степени пропитки с до 1 быстро увеличивало удельную поверхность и объем пор активированных образцов торфа.Удельная поверхность и объем пор для P _{¼_873} составили 341 м ² / г и 0,16 см ³ / г соответственно, а для P _{1_873} 1361 м ² / г и 0,69 см ³ / г соответственно.

Рис. 2. Изотермы адсорбции для торфа, активированного при разных температурах с использованием различных соотношений пропитки: а) соотношение пропиток 1: 1; б) соотношение пропитки 1: 2; в) соотношение пропитки 1: 4; г) соотношение пропитки 2: 1

Таблица 3. Влияние степени пропитки и температуры на удельную поверхность (SSA) и распределение пор по размерам образцов активированного торфа

Соотношение пропитки также влияет на распределение пор по размерам. Микропористость уменьшалась при увеличении степени пропитки. Напротив, мезопористость увеличивается при увеличении степени пропитки. Другие исследовательские группы также пришли к таким же выводам относительно влияния температуры карбонизации и соотношения химических активирующих агентов на удельную поверхность и распределение пор по размерам (Yang and Qiu 2011; Kumar and Jena 2015; Kumar and Jena 2016b).

Адсорбционные тесты

Адсорбционные свойства активированного угля были протестированы с использованием тестов адсорбции MB и OII. Результаты испытаний представлены в таблице 4 и на рис. 3.

Таблица 4. Адсорбционная способность образцов активированного торфа

МБ: Метиленовый синий; OII: Апельсин II

Рис. 3. Влияние объема пор на адсорбционную способность. Образцы расположены в порядке увеличения объема пор.

Процент адсорбированного красителя увеличивается с увеличением объема пор. Объем пор не менее 0,3 см ³ / г был необходим для любой адсорбции. Удаление кислого красителя OII было более эффективным, чем удаление основного красителя MB. Максимальное удаление OII составляло 95% (300 мг / г) для образца P _{½_723} , а максимальное удаление МБ составляло 77% (244 мг / г) для образца P _{½_873} . Помимо объема пор, на адсорбцию могут влиять поверхностные группы активированного угля.Поскольку удаление анионного красителя (OII) было более эффективным, чем удаление катионного красителя (MB), на поверхности активированного угля могло быть больше положительно заряженных функциональных групп, чем отрицательно заряженных групп. Ранее Ma et al. (2015) сообщил о противоречивых результатах исследования адсорбционной способности активированного угля, полученного из кожуры банана, с метиленовым синим и оранжевым II.

Изображения с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM) и просвечивающего электронного микроскопа (TEM)

Структуру поверхности образцов активированного торфа исследовали методом растровой электронной микроскопии.Четыре образца активированного торфа с различными степенями пропитки, активированного при одинаковой температуре, представлены на рис. 4. Согласно изображениям, полученным с помощью SEM, на поверхности всех образцов четко видны большие поры, независимо от степени пропитки. Эти поры можно рассматривать как транспортные поры в пористые системы, создаваемые процессами активации, даже если мезо- и микропористые структуры невозможно визуализировать при используемых уровнях увеличения. Кроме того, при большом увеличении можно было наблюдать тонкую пористую структуру на краю или в поперечном сечении частиц (данные не показаны).

Рис. 4. СЭМ-изображения активированных образцов торфа. Увеличение на изображениях — 5000 X; а) П _{2_873} ; б) П _{1_873} ; в) П _{½_873} ; г) P _{¼_873}

ПЭМ-изображения этих четырех образцов торфа (рис. 5) показали, что они имеют схожую структуру. Все четыре образца торфа имели аморфную структуру, характерную для технического углерода. Согласно фиг. 5 не может быть обнаружено никакого оставшегося металла, что свидетельствует о завершении процесса удаления металла.

Рис. 5. ПЭМ-изображения активированных образцов торфа. Увеличение для a, b и c составляет 100 kX, а для d — 200 kX; а) П _{1_873} ; б) П _{½_873} ; в) П _{¼_873} ; г) П _{2_873}

ВЫВОДЫ

1. Выход активированного угля варьировался в зависимости от степени пропитки и используемой температуры активации.
2. Содержание углерода увеличивается с повышением температуры активации.
3. Удельная поверхность и объем пор увеличиваются с увеличением температуры и степени пропитки до 1. Однако более высокие степени пропитки вызывают снижение обоих параметров.
4. Распределение пор по размерам заметно изменилось с микропористых на мезопористые при увеличении степени пропитки с до 2.
5. Для достижения надлежащей адсорбции МБ и OII требовался объем пор более 0,3 см ³ / г.
6. Наконец, наблюдалось несколько более высокое удаление OII по сравнению с MB.

БЛАГОДАРНОСТИ

Тони Варила благодарит фонд Bioraff Botnia (21000030171 Intterreg Botnia-Atlantica), Хенрик Ромар благодарит фонд RenePro (20200224 Intterreg Nord), а Давиде Бергна благодарит Культурный фонд Центральной Остроботнии за личные гранты. Использовались помещения Наноцентра Университета Оулу.

ССЫЛКИ

Ахмадпур А. и До Д. Д. (1996). «Получение активных углей из угля путем химической и физической активации», Углерод 34 (4), 471-479.DOI: 10.1016 / 0008-6223 (95) 00204-9

Ахмедна М., Маршалл У. Э. и Рао Р. М. (2000). «Производство гранулированного активированного угля из избранных побочных продуктов сельского хозяйства и оценка их физических, химических и адсорбционных свойств», Bioresource Technol. 71 (2), 113-123. DOI: 10.1016 / S0960-8524 (99) 00070-X

Антал, М. Дж., И Гронли, М. (2003). «Искусство, наука и технология производства древесного угля», Ind. Eng. Chem. Res. 42 (8), 1619-1640. DOI: 10.1021 / ie0207919

Басауи, А., Яакуби, А., Дахби, А., Беннуна, К., Луу, Р. П. Т., Мальдонадо-Ходар, Ф. Дж., Ривера-Утрилла, Дж., И Морено-Кастилья, К. (2001). «Оптимизация условий получения активированного угля из кеков оливковых отходов», Углерод 39 (3), 425-432. DOI: 10.1016 / S0008-6223 (00) 00135-4

Барретт Э. П., Джойнер Л. Г. и Халенда П. П. (1951). «Определение объема пор и распределения площадей в пористых веществах. I. Расчеты по изотермам азота », J.Являюсь. Chem. Soc. 73 (1), 373-380. DOI: 10.1021 / ja01145a126

Бенадди, Х., Леграс, Д., Рузо, Дж., И Беген, Ф. (1998). «Влияние атмосферы на химическую активацию древесины фосфорной кислотой», Углерод 36 (3), 306-309. DOI: 10.1016 / S0008-6223 (98) 80123-1

Бушемаль, Н., Белхачеми, М., Мерзуги, З., и Аддун, Ф. (2009). «Влияние температуры и степени пропитки на пористость активированного угля», Опреснение и очистка воды 10 (1-3), 115-120.DOI: 10.5004 / dwt.2009.828

Брунауэр, С., Эммет, П. Х., и Теллер, Э. (1938). «Адсорбция газов в многомолекулярных слоях», J. Am. Chem. Soc. 60 (2), 309-319. DOI: 10.1021 / ja01269a023

Чаглаян Б., Аксойлу А. (2013). «Адсорбция CO ₂ на химически модифицированном активированном угле», J. Hazard. Матер. 252–253, 19–28. DOI: 10.1016 / j.jhazmat.2013.02.028

Кокс, М., Пичугин, А.А., Эль-Шафей, Э.И., и Эпплтон, К. (2005).«Сорбция драгоценных металлов на химически подготовленном углероде из льняной костры», Гидрометаллургия, 78 (1-2), 137-144. DOI: 10.1016 / j.hydromet.2004.12.006

Демирал, Х., Демирал, И., Тюмсек, Ф., и Карабакакоглу, Б. (2008). «Пористая структура активированного угля, полученного из жмыха фундука путем химической активации», Surf. Интерфейс Анал. 40 (3-4), 616-619. DOI: 10.1002 / sia.2631

Фу, Т., и Ли, З. (2015). «Обзор последних разработок катализаторов на основе кобальта, нанесенных на углеродные материалы для синтеза Фишера-Тропша», Chem.Англ. Sci. 135, 3-20. DOI: 10.1016 / j.ces.2015.03.007

Ханна Ф., Ян К. и Марек К. (2015). «Получение и определение характеристик активированного угля из материала биомассы — спорыша гигантского ( Reynoutria sachalinensis )», Открытая химия 13 (1), 1150-1156. DOI: 10.1515 / chem-2015-0128

Хаяси, Дж., Уоткинсон, А., Тео, К., Такемото, С., и Мурояма, К. (1995). «Производство активированного угля из канадского угля путем химической активации», в: 8th International Conference on Coal Science , Oviedo, Spain, pp.1121-1124.

Хирата М., Кавасаки Н., Накамура Т., Мацумото К., Кабаяма М., Тамура Т. и Танада С. (2002). «Адсорбция красителей на углеродистых материалах из кофейной гущи с помощью микроволновой обработки», J. Colloid Interf. Sci. 254 (1), 17-22. DOI: 10.1006 / jcis.2002.8570

Хадиран Т., Хусейн М., Зайнал З., Русли Р. (2015). «Текстурные и химические свойства активированного угля, полученного из тропической торфяной почвы методом химической активации», BioResources 10 (1), 986-1007.DOI: 10.15376 / biores.10.1.986-1007

Кумар А. и Йена Х. М. (2015). «Микропористые активированные угли с высокой площадью поверхности, полученные из скорлупы лисьего ореха ( Euryale ferox ) путем активации хлоридом цинка», Заявка. Серфинг. Sci. 356, 753-761. DOI: 10.1016 / j.apsusc.2015.08.074

Кумар А. и Йена Х. М. (2016a). «Удаление метиленового синего и фенола на подготовленный активированный уголь из скорлупы лисьего ореха путем химической активации в периодической и неподвижной колонке», Journal of Cleaner Production 137, 1246-1259.DOI: 10.1016 / j.jclepro.2016.07.177

Кумар А. и Йена Х. М. (2016b). «Приготовление и определение характеристик активированного угля с большой площадью поверхности из скорлупы лисьего ореха ( Euryale ferox ) путем химической активации с H ₃ PO ₄ », Results in Physics 6, 651-658. DOI: 10.1016 / j.rinp.2016.09.012

Ли, С., Паск, А., Фиерро, В., и Селзард, А. (2016). «Полые углеродные сферы, синтез и приложения — обзор», J. Mater. Chem. A 4 (33), 12686–12713. DOI: 10.1039 / C6TA03802F

Лилло-Роденас, М.А., Хуан-Хуан, Дж., Касорла-Аморос, Д., и Линарес-Солано, А. (2004). «О реакциях, протекающих при химической активации с гидроксидами», Углерод 42 (7), 1371-1375. DOI: 10.1016 / j.carbon.2004.01.008

Лилло-Роденас, М.А., Касорла-Аморос, Д., и Линарес-Солано, А. (2003). «Понимание химических реакций между углеродом и NaOH и KOH: понимание механизма химической активации», Углерод 41 (2), 267-275.DOI: 10.1016 / S0008-6223 (02) 00279-8

Лю, Т.-Х. (2010). «Развитие мезопористой структуры и высокой адсорбционной способности активированного угля на основе биомассы путем активации фосфорной кислотой и хлоридом цинка», Chem. Англ. J. 158 (2), 129-142. DOI: 10.1016 / j.cej.2009.12.016

Лю З., Хуанг Ю. и Чжао Г. (2016). «Получение и определение характеристик активированных углеродных волокон из сжиженной древесины путем активации ZnCl ₂ », BioResources 11 (2), 3178-3190.DOI: 10.15376 / biores.11.2.3178-3190

Луа А.С. и Янг Т. (2004). «Влияние температуры активации на текстурные и химические свойства активированного угля гидроксида калия, полученного из скорлупы фисташковых орехов», J. Colloid Interf. Sci. 274 (2), 594-601. DOI: 10.1016 / j.jcis.2003.10.001

Ма, Дж. Ф., Хуанг, Д. К., Цзоу, Дж., Ли, Л. Ю., Конг, Ю., и Комарнени, С. (2015). «Адсорбция метиленового синего и загрязнителей Orange II на активированном угле, полученном из кожуры банана», Журнал пористых материалов 22 (2), 301-31.DOI: 10.1007 / s10934-014-9896-2

Марш, Х., Родригес-Рейносо, Ф. (2006). Активированный уголь , Elsevier Science Ltd., Оксфорд, Великобритания.

Mohammad-Khah, A., and Ansari, R. (2009). «Активированный уголь: подготовка, характеристика и применение: обзорная статья», International Journal of ChemTech Research 1 (4), 859-864.

Оздемир, М., Болгаз, Т., Сака, К., и Шахин, О. (2011). «Получение и определение характеристик активированного угля из стеблей хлопчатника в двухстадийном процессе», J.Анальный. Прил. Пирол. 92 (1), 171-175. DOI: 10.1016 / j.jaap.2011.05.010

Оздемир И., Шахин М., Орхан Р. и Эрдем М. (2014). «Приготовление и определение характеристик активированного угля из виноградных косточек путем активации хлоридом цинка», Топливный процесс. Технол . 125, 200-206. DOI: 10.1016 / j.fuproc.2014.04.002

Патрик, Дж. У. (1995). Пористость в углероде: характеристика и применение , Wiley, Лондон, Великобритания.

Пэн, Х., Хуанг, Д., Одум-Вуба, Т., Фу, Д., Хуанг, Дж., И Цинь, К. (2014). «Адсорбция анионных и катионных красителей на ферромагнитном упорядоченном мезопористом углероде из водного раствора: равновесие, термодинамика и кинетика», J. Colloid Interf. Sci. 430, 272-282. DOI: 10.1016 / j.jcis.2014.05.035

Цянь, К., Мачида, М., Тацумото, Х. (2007). «Приготовление активированного угля из компоста из навоза путем активации хлорида цинка», Bioresource Technol. 98 (2), 353-360. DOI: 10.1016 / j.biortech.2005.12.023

Рапосо, Ф., Де Ла Рубиа, М.А., и Борха, Р. (2009). «Число метиленового синего как полезный индикатор для оценки адсорбционной способности гранулированного активированного угля в периодическом режиме: влияние массового соотношения адсорбат / адсорбент и размера частиц», J. Hazard. Матер. 165 (1-3), 291-299. DOI: 10.1016 / j.jhazmat.2008.09.106

Родригес А., Гарсия Дж., Овехеро Г. и Местанза М. (2009). «Адсорбция анионных и катионных красителей на активированном угле из водных растворов: равновесие и кинетика», J.Опасность. Матер. 172 (2-3), 1311-1320. DOI: 10.1016 / j.jhazmat.2009.07.138

Стимли, Г., и Бланкенхорн, П. (1985). «Влияние породы, размера образца и скорости нагрева на выход полукокса и свойства топлива», Wood Fiber Sci. 17 (4), 477-489.

Teng, H., and Lin, H.-c. (1998). «Производство активированного угля из малозольного суббитуминозного угля с активацией CO ₂ », AICHE J. 44 (5), 1170-1177. DOI: 10.1002 / aic.6514

Ян Дж., и Qiu, K. (2011). «Разработка мезопористых активированных углей с большой площадью поверхности из остатков трав», Chem. Англ. J. 167 (1), 148-154. DOI: 10.1016 / j.cej.2010.12.013

Ян К., Пэн Дж., Сринивасаканнан К., Чжан Л., Ся Х. и Дуань X. (2010). «Получение активированного угля с большой площадью поверхности из скорлупы кокосовых орехов с использованием микроволнового нагрева», Bioresource Technology 101 (15), 6163-6169. DOI: doi.org/10.1016/j.biortech.2010.03.001

Йоргун, С., Йылдыз, Д.(2015). «Приготовление и определение характеристик активированного угля из древесины павловнии путем химической активации с H ₃ PO ₄ », журнал Тайваньского института инженеров-химиков, 53, 122-131. DOI: 10.1016 / j.jtice.2015.02.032

Йоргун, С., Вурал, Н., Демирал, Х. (2009). «Получение активированного угля с большой площадью поверхности из древесины павловнии путем активации ZnCl ₂ », Микропористые и мезопористые материалы 122 (1), 189-194. DOI: 10.1016 / j.micromeso.2009.02.032

Статья подана: 9 июня 2017 г .; Рецензирование завершено: 3 сентября 2017 г .; Доработанная версия получена и принята: 11 сентября 2017 г .; Опубликовано: 15 сентября 2017 г.

DOI: 10.15376 / biores.12.4.8078-8092

Сравнение свойств активированных углей, полученных в одностадийном и двухстадийном процессах [v1]

Препринт Коммуникация Версия 1 Сохранилось в Portico. Эта версия не рецензировалась.

Версия 1 : Получено: 6 мая 2018 г. / Утверждено: 7 мая 2018 г. / Онлайн: 7 мая 2018 г. (10:30:25 CEST)
Версия 2 : Получено: 14 июня 2018 г. / Утверждено: 25 июня 2018 г. / Онлайн: 25 июня 2018 г. (05:08:15 CEST)

Бергна, Д.; Варила, Т .; Romar, H .; Ласси, У. Сравнение свойств активированных углей, полученных в одностадийном и двухстадийном процессах. Препринты 2018 , 2018050114 (doi: 10.20944 / preprints201805.0114.v1). Bergna, D .; Варила, Т .; Romar, H .; Ласси, У. Сравнение свойств активированных углей, полученных в одностадийном и двухстадийном процессах. Препринты 2018, 2018050114 (doi: 10.20944 / preprints201805.0114.v1). Копировать

Укажите как:

Bergna, D .; Варила, Т.; Romar, H .; Ласси, У. Сравнение свойств активированных углей, полученных в одностадийном и двухстадийном процессах. Препринты 2018 , 2018050114 (doi: 10.20944 / preprints201805.0114.v1). Bergna, D .; Варила, Т .; Romar, H .; Ласси, У. Сравнение свойств активированных углей, полученных в одностадийном и двухстадийном процессах. Препринты 2018, 2018050114 (doi: 10.20944 / preprints201805.0114.v1). Копировать

ОТМЕНА КОПИРОВАТЬ ДЕТАЛИ ЦИТАТЫ

Абстрактный

Активированные угли (AC) могут быть получены из биомассы в термическом процессе либо в процессе прямой карбонизации-активации, либо сначала путем карбонизации биомассы, а затем активации биохаров в активированные угли.Свойства кондиционеров зависят от типа производственного процесса. В этом исследовании рассматриваются свойства активированного угля, полученного в одностадийном и двухстадийном процессах. Активированный уголь был произведен путем физической активации двух типов исходных материалов, биочар, полученных из еловой и березовой щепы на коммерческой установке карбонизации, и из соответствующей сырой щепы. Производимые активированные угли характеризовались удельными поверхностями, объемами пор и распределением пор по размерам.Неактивированные биохары имели некоторую площадь поверхности и некоторую пористость. Согласно полученным результатам, получают два несколько разных типа активированного угля в зависимости от того, используется ли одностадийный или двухступенчатый процесс карбонизации и активации. АУ, полученные в одностадийном процессе, имели более высокие удельные поверхности по сравнению с АУ, произведенными в двухстадийном процессе. Кроме того, общий объем пор был выше в одностадийном процессе, но развитие микропор больше по сравнению с двухстадийным процессом.Не было значительной разницы в общем содержании углерода между одностадийным и двухстадийным процессом.

Ключевые слова

биомасса; biochar; активация; Активированный уголь; термическая обработка, физическая активация; пористость, удельная поверхность

Это статья в открытом доступе, распространяемая по лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии правильного цитирования оригинальной работы.