Förfarandet för bearbetning av aktivt kol består vanligtvis av en karbonisering följt av en aktivering av kolhaltigt material av vegetabiliskt ursprung. Karbonisering är en värmebehandling vid 400-800°C som omvandlar råmaterial till kol genom att minimera innehållet av flyktiga ämnen och öka materialets kolhalt. Detta ökar materialets hållfasthet och skapar en initial porös struktur som är nödvändig om kolet ska aktiveras. Justering av karboniseringsförhållandena kan påverka slutprodukten avsevärt. En ökad karboniseringstemperatur ökar reaktiviteten, men minskar samtidigt volymen av porer. Denna minskade porvolym beror på en ökning av materialets kondensation vid högre karboniseringstemperaturer, vilket ger en ökning av mekanisk hållfasthet. Därför blir det viktigt att välja rätt processtemperatur baserat på den önskade karboniseringsprodukten.
Dessa oxider diffunderar ut ur kolet, vilket resulterar i en partiell förgasning som öppnar porer som tidigare var stängda och vidareutvecklar kolets interna porösa struktur. Vid kemisk aktivering reagerar kolet vid höga temperaturer med ett dehydrerande medel som eliminerar majoriteten av väte och syre från kolstrukturen. Kemisk aktivering kombinerar ofta karboniserings- och aktiveringsstegen, men dessa två steg kan fortfarande ske separat beroende på processen. Höga ytor på över 3 000 m²/g har observerats när KOH använts som ett kemiskt aktiveringsmedel.
Aktivt kol från olika råvaror.
Förutom att vara ett adsorbent som används för många olika ändamål kan aktivt kol framställas från en mängd olika råvaror, vilket gör det till en otroligt mångsidig produkt som kan produceras inom många olika områden beroende på vilken råvara som finns tillgänglig. Några av dessa material inkluderar växtskal, fruktkärnor, träiga material, asfalt, metallkarbider, kimrök, avfallsdeponier från avloppsvatten och polymeravfall. Olika typer av kol, som redan finns i en kolhaltig form med en utvecklad porstruktur, kan vidarebearbetas för att skapa aktivt kol. Även om aktivt kol kan framställas från nästan vilket råmaterial som helst är det mest kostnadseffektivt och miljömedvetet att producera aktivt kol från avfallsmaterial. Aktivt kol som produceras från kokosnötskal har visat sig ha höga volymer mikroporer, vilket gör dem till det vanligaste råmaterialet för tillämpningar där hög adsorptionskapacitet behövs. Sågspån och andra träiga avfallsmaterial innehåller också starkt utvecklade mikroporösa strukturer som är bra för adsorption från gasfasen. Att producera aktivt kol från oliv-, plommon-, aprikos- och persikkärnor ger mycket homogena adsorbenter med betydande hårdhet, nötningsbeständighet och hög mikroporvolym. PVC-skrot kan aktiveras om HCl avlägsnas i förväg, och resulterar i ett aktivt kol som är ett bra adsorbent för metylenblått. Aktivt kol har till och med framställts från däckskrot. För att skilja mellan det breda spektrumet av möjliga prekursorer blir det nödvändigt att utvärdera de resulterande fysikaliska egenskaperna efter aktivering. Vid val av prekursor är följande egenskaper viktiga: porernas specifika ytarea, porvolym och porvolymfördelning, granulernas sammansättning och storlek samt kolytans kemiska struktur/karaktär.
Att välja rätt prekursor för rätt tillämpning är mycket viktigt eftersom variation av prekursormaterial gör det möjligt att kontrollera kolets porstruktur. Olika prekursorer innehåller varierande mängder makroporer (> 50 nm) vilket bestämmer deras reaktivitet. Dessa makroporer är inte effektiva för adsorption, men deras närvaro möjliggör fler kanaler för att skapa mikroporer under aktivering. Dessutom ger makroporerna fler vägar för adsorbatmolekyler att nå mikroporerna under adsorption.
Publiceringstid: 1 april 2022