सक्रिय कार्बनचा परिचय

सक्रिय कार्बन (AC) म्हणजे लाकूड, नारळाच्या शेंड्या, कोळसा आणि शंकू इत्यादींपासून तयार होणारी उच्च सच्छिद्रता आणि शोषण्याची क्षमता असलेल्या उच्च कार्बनयुक्त पदार्थांचा संदर्भ आहे. AC हे वारंवार वापरले जाणारे एक शोषक आहे जे विविध उद्योगांमध्ये असंख्य प्रदूषके काढून टाकण्यासाठी वापरले जाते. पाणी आणि वायु संस्थांमधून.कृषी आणि टाकाऊ वस्तूंपासून एसी संश्लेषित केल्यामुळे, ते पारंपारिकपणे वापरल्या जाणार्‍या नूतनीकरणीय आणि महाग स्रोतांसाठी एक उत्तम पर्याय असल्याचे सिद्ध झाले आहे.एसी तयार करण्यासाठी कार्बनीकरण आणि सक्रियकरण या दोन मूलभूत प्रक्रिया वापरल्या जातात.पहिल्या प्रक्रियेत, सर्व वाष्पशील घटक बाहेर काढण्यासाठी पूर्वगामींना उच्च तापमान, 400 आणि 850°C दरम्यान, अधीन केले जाते.उच्च भारदस्त तापमानामुळे हायड्रोजन, ऑक्सिजन आणि नायट्रोजन यांसारखे वायू आणि टार्सच्या रूपात पूर्वसूरीतील सर्व गैर-कार्बन घटक काढून टाकले जातात.या प्रक्रियेमुळे उच्च-कार्बन सामग्री असलेले परंतु कमी पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ आणि सच्छिद्रता असलेले चार तयार होतात.तथापि, दुसर्‍या चरणात पूर्वी संश्लेषित चार सक्रिय करणे समाविष्ट आहे.सक्रियकरण प्रक्रियेदरम्यान छिद्र आकार वाढवणे तीन मध्ये वर्गीकृत केले जाऊ शकते: पूर्वीची दुर्गम छिद्रे उघडणे, निवडक सक्रियकरणाद्वारे नवीन छिद्र विकसित करणे आणि विद्यमान छिद्रांचे रुंदीकरण.
सामान्यतः, इच्छित पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ आणि सच्छिद्रता मिळविण्यासाठी सक्रियतेसाठी भौतिक आणि रासायनिक दोन पद्धती वापरल्या जातात.भौतिक सक्रियकरणामध्ये उच्च तापमानात (६५० आणि ९०० डिग्री सेल्सिअस दरम्यान) हवा, कार्बन डायऑक्साइड आणि स्टीम यांसारख्या ऑक्सिडायझिंग वायूंचा वापर करून कार्बनयुक्त चार सक्रिय करणे समाविष्ट आहे.कार्बन डाय ऑक्साईडला त्याच्या शुद्ध स्वरूपामुळे, सुलभ हाताळणीमुळे आणि 800°C च्या आसपास नियंत्रण करण्यायोग्य सक्रियकरण प्रक्रियेमुळे प्राधान्य दिले जाते.वाफेच्या तुलनेत कार्बन डायऑक्साइड सक्रियतेने उच्च छिद्र एकसारखेपणा मिळवता येतो.तथापि, भौतिक सक्रियतेसाठी, कार्बन डाय ऑक्साईडच्या तुलनेत वाफेला जास्त प्राधान्य दिले जाते कारण तुलनेने उच्च पृष्ठभागासह एसी तयार केले जाऊ शकते.पाण्याच्या लहान रेणू आकारामुळे, चारच्या संरचनेत त्याचा प्रसार कार्यक्षमतेने होतो.वाफेद्वारे सक्रियता कार्बन डाय ऑक्साईडपेक्षा सुमारे दोन ते तीन पट जास्त रूपांतरणाच्या समान प्रमाणात आढळून आली आहे.
तथापि, रासायनिक पध्दतीमध्ये सक्रिय घटक (NaOH, KOH, आणि FeCl3, इ.) सह अग्रदूत मिसळणे समाविष्ट आहे.हे सक्रिय करणारे एजंट ऑक्सिडंट्स तसेच निर्जलीकरण एजंट म्हणून कार्य करतात.या पध्दतीमध्ये, भौतिक पध्दतीच्या तुलनेत कार्बनायझेशन आणि सक्रियकरण एकाच वेळी 300-500 डिग्री सेल्सिअस कमी तापमानात केले जाते.परिणामी, ते पायरोलिटिक विघटनावर परिणाम करते आणि परिणामी, सुधारित सच्छिद्र संरचना आणि उच्च कार्बन उत्पन्नाचा विस्तार होतो.कमी तापमानाची आवश्यकता, उच्च मायक्रोपोरोसिटी संरचना, मोठ्या पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ आणि कमीत कमी प्रतिक्रिया पूर्ण होण्याची वेळ हे भौतिक दृष्टिकोनापेक्षा रसायनाचे प्रमुख फायदे आहेत.
रासायनिक सक्रियकरण पद्धतीची श्रेष्ठता किम आणि त्याच्या सहकाऱ्यांनी प्रस्तावित केलेल्या मॉडेलच्या आधारे स्पष्ट केली जाऊ शकते [१] ज्यानुसार एसीमध्ये मायक्रोपोरेसच्या निर्मितीसाठी जबाबदार असलेले विविध गोलाकार मायक्रोडोमेन आढळतात.दुसरीकडे, मेसोपोर इंटरमायक्रोडोमेन क्षेत्रांमध्ये विकसित केले जातात.प्रायोगिकरित्या, त्यांनी रासायनिक (KOH वापरून) आणि भौतिक (वाफेचा वापर करून) सक्रियकरण (आकृती 1) द्वारे फिनॉल-आधारित राळ पासून सक्रिय कार्बन तयार केला.परिणामांवरून असे दिसून आले की KOH सक्रियकरणाद्वारे संश्लेषित केलेल्या AC चे पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ 2878 m2/g आहे जे स्टीम सक्रियकरणाद्वारे 2213 m2/g आहे.याव्यतिरिक्त, इतर घटक जसे की छिद्र आकार, पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ, मायक्रोपोर व्हॉल्यूम आणि सरासरी छिद्र रुंदी हे सर्व KOH-सक्रिय स्थितीत स्टीम सक्रिय केलेल्या तुलनेत चांगले असल्याचे आढळले.

वाफेच्या सक्रियतेपासून तयार केलेले एसी (C6S9) आणि KOH सक्रियकरण (C6K9) मधील फरक अनुक्रमे मायक्रोस्ट्रक्चर मॉडेलच्या संदर्भात स्पष्ट केले आहेत.

कण आकार आणि तयारीच्या पद्धतीनुसार, त्याचे तीन प्रकारांमध्ये वर्गीकरण केले जाऊ शकते: पॉवर्ड एसी, ग्रॅन्युलर एसी आणि बीड एसी.पॉवर्ड एसी 1 मिमी आकाराच्या बारीक ग्रॅन्युलपासून तयार होतो ज्याचा सरासरी व्यास 0.15-0.25 मिमी असतो.ग्रॅन्युलर एसीमध्ये तुलनेने मोठा आकार आणि कमी बाह्य पृष्ठभाग असतो.ग्रॅन्युलर एसी विविध द्रव फेज आणि वायू फेज ऍप्लिकेशन्ससाठी त्यांच्या परिमाण गुणोत्तरांवर अवलंबून वापरले जातात.तिसरा वर्ग: मणी एसी सामान्यत: 0.35 ते 0.8 मिमी व्यासासह पेट्रोलियम पिचमधून संश्लेषित केले जाते.हे उच्च यांत्रिक शक्ती आणि कमी धूळ सामग्रीसाठी ओळखले जाते.गोलाकार संरचनेमुळे पाणी गाळण्याची प्रक्रिया यासारख्या फ्लुइडाइज्ड बेड अॅप्लिकेशन्समध्ये याचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो.