የተነቃቃ ካርቦን መግቢያ

የተነቃቃ ካርቦን (AC) ከእንጨት፣ ከኮኮናት ቅርፊቶች፣ ከድንጋይ ከሰል እና ከኮኖች ወዘተ የሚመነጩ ከፍተኛ የፖሊሶራይቲ እና የመምጠጥ ችሎታ ያላቸው ከፍተኛ የካርቦን ንጥረ ነገሮችን ያመለክታል። AC ከውሃ እና ከአየር አካላት ውስጥ ብዙ ብክለቶችን ለማስወገድ በተለያዩ ኢንዱስትሪዎች ውስጥ በተደጋጋሚ ጥቅም ላይ ከሚውሉት አድሶርባንቶች አንዱ ነው። ኤሲ ከግብርና እና ከቆሻሻ ምርቶች የተዋሃደ ስለሆነ፣ በተለምዶ ጥቅም ላይ ከሚውሉ የማይታደሱ እና ውድ ምንጮች ጥሩ አማራጭ ሆኖ ተገኝቷል። ኤሲን ለማዘጋጀት ሁለት መሰረታዊ ሂደቶች፣ ካርቦኔዜሽን እና ማግበር፣ ጥቅም ላይ ይውላሉ። በመጀመሪያው ሂደት፣ ቅድመ-ተለዋዋጭ ክፍሎችን በሙሉ ለማስወገድ ከ400 እስከ 850°ሴ ባለው ከፍተኛ የሙቀት መጠን ይጋለጣሉ። ከፍተኛ ከፍ ያለ የሙቀት መጠን ሁሉንም ካርቦን ያልሆኑ ክፍሎችን እንደ ሃይድሮጂን፣ ኦክስጅን እና ናይትሮጅን በጋዞች እና በታር መልክ ያስወግዳል። ይህ ሂደት ከፍተኛ የካርቦን ይዘት ያለው ቻር ያመነጫል ነገር ግን ዝቅተኛ የገጽታ ስፋት እና ቀዳዳነት አለው። ሆኖም፣ ሁለተኛው እርምጃ ቀደም ሲል የተዋሃደ ቻር ማግበርን ያካትታል። በማግበር ሂደት ውስጥ የቀዳዳ መጠን ማሻሻያ በሦስት ሊከፈል ይችላል፡- ቀደም ሲል ተደራሽ ያልሆኑ ቀዳዳዎችን መክፈት፣ አዲስ የቀዳዳ እድገትን በምርጫ ማግበር እና ያሉትን ቀዳዳዎች ማስፋት።
አብዛኛውን ጊዜ፣ ሁለት አቀራረቦች፣ አካላዊ እና ኬሚካላዊ፣ የተፈለገውን የገጽታ ስፋት እና ቀዳዳ ለማግኘት ለማግበር ያገለግላሉ። አካላዊ ማግበር እንደ አየር፣ ካርቦን ዳይኦክሳይድ እና እንፋሎት ባሉ ኦክሳይድ ጋዞች (በ650 እና 900°ሴ መካከል) በመጠቀም የካርቦን ቻርን ማግበርን ያካትታል። ካርቦን ዳይኦክሳይድ ብዙውን ጊዜ የሚመረጠው በንጹህ ባህሪው፣ በቀላሉ በሚይዝ እና በ800°ሴ አካባቢ ቁጥጥር በሚደረግበት የማግበር ሂደት ምክንያት ነው። ከእንፋሎት ጋር ሲነጻጸር ከፍተኛ የቀዳዳ ወጥነት በካርቦን ዳይኦክሳይድ ማግበር ሊገኝ ይችላል። ሆኖም፣ ለአካላዊ ማግበር፣ እንፋሎት ከካርቦን ዳይኦክሳይድ ጋር ሲነጻጸር በጣም ተመራጭ ነው ምክንያቱም በአንጻራዊነት ከፍተኛ የገጽታ ስፋት ያለው ኤሲ ሊመረት ይችላል። አነስተኛ የውሃ መጠን ስላለው፣ በቻር መዋቅር ውስጥ ያለው ስርጭት በብቃት ይከናወናል። በእንፋሎት ማግበር ከካርቦን ዳይኦክሳይድ ጋር ተመሳሳይ የመቀየር ደረጃ ካለው ከሁለት እስከ ሶስት እጥፍ ከፍ ያለ ሆኖ ተገኝቷል።
ይሁን እንጂ፣ የኬሚካል አቀራረብ ፕሪከርሰርን ከማነቃቂያ ወኪሎች (NaOH፣ KOH እና FeCl3፣ ወዘተ) ጋር ማዋሃድን ያካትታል። እነዚህ አክቲቬንሽኖች እንደ ኦክሲዳንት እንዲሁም እንደ እርጥበት ማድረቂያ ወኪሎች ሆነው ያገለግላሉ። በዚህ አቀራረብ፣ ካርቦኔዜሽን እና አክቲቬንሽን ከአካላዊ አቀራረብ ጋር ሲነጻጸር በንፅፅር ዝቅተኛ የሙቀት መጠን ከ300-500°ሴ በአንድ ጊዜ ይከናወናሉ። በዚህም ምክንያት፣ የፒሮሊቲክ መበስበስን ያስከትላል፣ ከዚያም የተሻሻለ ቀዳዳ ያለው መዋቅር እና ከፍተኛ የካርቦን ምርትን ያስከትላል። ከአካላዊ አቀራረብ ይልቅ የኬሚካል ዋና ጥቅሞች ዝቅተኛ የሙቀት መጠን ፍላጎት፣ ከፍተኛ የማይክሮፖሮሲስ መዋቅሮች፣ ትልቅ የገጽታ ስፋት እና የተቀነሰ የምላሽ ማጠናቀቂያ ጊዜ ናቸው።
የኬሚካል ማግበር ዘዴ የበላይነት በኪም እና ባልደረቦቹ [1] በቀረበው ሞዴል ላይ በመመስረት ሊብራራ ይችላል፣ በዚህም መሠረት የተለያዩ ሉላዊ ማይክሮዶሜኖች በኤሲ ውስጥ ይገኛሉ። በሌላ በኩል ደግሞ ሜሶፖሮች በኢንተርማይክሮዶሜይን ክልሎች ውስጥ ይፈጠራሉ። በሙከራ፣ በኬሚካል (KOHን በመጠቀም) እና በአካላዊ (የእንፋሎት በመጠቀም) ማግበር ከፌኖል ላይ የተመሠረተ ሙጫ የተነቃ ካርቦን ፈጥረዋል (ምስል 1)። ውጤቶቹ እንደሚያሳዩት በKOH ማግበር የተዋሃደው AC በእንፋሎት ማግበር ከ2213 m2/g ጋር ሲነጻጸር 2878 m2/g ከፍተኛ የገጽታ ስፋት ነበረው። በተጨማሪም፣ እንደ ቀዳዳ መጠን፣ የገጽታ ስፋት፣ የማይክሮፖሬ መጠን እና አማካይ የቀዳዳ ስፋት ያሉ ሌሎች ነገሮች በKOH-activated ሁኔታዎች ውስጥ ከእንፋሎት ማግበር ጋር ሲነጻጸር የተሻሉ ሆነው ተገኝተዋል።

ከእንፋሎት ማግበር (C6S9) እና ከKOH ማግበር (C6K9) የተዘጋጀው AC መካከል ያለው ልዩነት በቅደም ተከተል፣ በማይክሮስትራክቸር ሞዴል ተብራርቷል።

እንደ ቅንጣቱ መጠን እና የዝግጅት ዘዴው፣ በሦስት ዓይነቶች ሊመደብ ይችላል፡- ኃይል ያለው AC፣ ግራኑላር AC እና ዶድ AC። ኃይል ያለው AC የሚፈጠረው ከ1 ሚሜ መጠን ካላቸው ጥቃቅን ቅንጣቶች ሲሆን አማካይ ዲያሜትር 0.15-0.25 ሚሜ ነው። ግራኑላር AC በአንጻራዊ ሁኔታ ትልቅ መጠን እና ያነሰ ውጫዊ የገጽታ ስፋት አለው። ግራኑላር AC እንደ ልኬታቸው ጥምርታ ለተለያዩ የፈሳሽ ምዕራፍ እና የጋዝ ምዕራፍ አፕሊኬሽኖች ጥቅም ላይ ይውላል። ሶስተኛ ደረጃ፡ ዶድ AC በአጠቃላይ ከፔትሮሊየም ፒች የሚመረተው ከ0.35 እስከ 0.8 ሚሜ ዲያሜትር ባለው ዲያሜትር ነው። በከፍተኛ ሜካኒካዊ ጥንካሬ እና ዝቅተኛ የአቧራ ይዘት ይታወቃል። እንደ ሉላዊ አወቃቀሩ ምክንያት እንደ የውሃ ማጣሪያ ባሉ ፈሳሽ አልጋዎች ላይ በስፋት ጥቅም ላይ ይውላል።