સક્રિય કાર્બન ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓ

સક્રિય કાર્બનની પ્રક્રિયા કરવાની પ્રક્રિયામાં સામાન્ય રીતે કાર્બનાઇઝેશનનો સમાવેશ થાય છે અને ત્યારબાદ વનસ્પતિ મૂળમાંથી કાર્બનિક પદાર્થોનું સક્રિયકરણ થાય છે. કાર્બનાઇઝેશન એ 400-800°C પર ગરમીની સારવાર છે જે કાચા માલને કાર્બનમાં રૂપાંતરિત કરે છે, જેમાં અસ્થિર પદાર્થોનું પ્રમાણ ઓછું થાય છે અને સામગ્રીમાં કાર્બનનું પ્રમાણ વધે છે. આ સામગ્રીની મજબૂતાઈમાં વધારો કરે છે અને પ્રારંભિક છિદ્રાળુ માળખું બનાવે છે જે કાર્બનને સક્રિય કરવા માટે જરૂરી છે. કાર્બનાઇઝેશનની પરિસ્થિતિઓને સમાયોજિત કરવાથી અંતિમ ઉત્પાદન પર નોંધપાત્ર અસર પડી શકે છે. વધેલા કાર્બનાઇઝેશન તાપમાન પ્રતિક્રિયાશીલતામાં વધારો કરે છે, પરંતુ તે જ સમયે હાજર છિદ્રોનું પ્રમાણ ઘટે છે. છિદ્રોનું આ ઘટેલું પ્રમાણ કાર્બોનાઇઝેશનના ઊંચા તાપમાને સામગ્રીના ઘનીકરણમાં વધારાને કારણે છે જે યાંત્રિક શક્તિમાં વધારો કરે છે. તેથી, કાર્બનાઇઝેશનના ઇચ્છિત ઉત્પાદનના આધારે યોગ્ય પ્રક્રિયા તાપમાન પસંદ કરવું મહત્વપૂર્ણ બની જાય છે.

આ ઓક્સાઇડ કાર્બનમાંથી બહાર નીકળી જાય છે જેના પરિણામે આંશિક ગેસિફિકેશન થાય છે જે અગાઉ બંધ થયેલા છિદ્રોને ખોલે છે અને કાર્બનની આંતરિક છિદ્રાળુ રચનાને વધુ વિકસિત કરે છે. રાસાયણિક સક્રિયકરણમાં, કાર્બન ઊંચા તાપમાને ડિહાઇડ્રેટિંગ એજન્ટ સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે જે કાર્બન રચનામાંથી મોટાભાગના હાઇડ્રોજન અને ઓક્સિજનને દૂર કરે છે. રાસાયણિક સક્રિયકરણ ઘણીવાર કાર્બોનાઇઝેશન અને સક્રિયકરણ પગલાંને જોડે છે, પરંતુ પ્રક્રિયાના આધારે આ બે પગલાં હજુ પણ અલગથી થઈ શકે છે. રાસાયણિક સક્રિયકરણ એજન્ટ તરીકે KOH નો ઉપયોગ કરતી વખતે 3,000 m2 /g થી વધુ ઊંચા સપાટી વિસ્તારો જોવા મળ્યા છે.

વિવિધ કાચા માલમાંથી સક્રિય કાર્બન.

ઘણા જુદા જુદા હેતુઓ માટે ઉપયોગમાં લેવાતા શોષક હોવા ઉપરાંત, સક્રિય કાર્બન વિવિધ કાચા માલના ભંડારમાંથી ઉત્પન્ન કરી શકાય છે, જે તેને એક અતિ બહુમુખી ઉત્પાદન બનાવે છે જે ઉપલબ્ધ કાચા માલના આધારે ઘણા જુદા જુદા ક્ષેત્રોમાં ઉત્પન્ન કરી શકાય છે. આમાંની કેટલીક સામગ્રીમાં છોડના શેલ, ફળોના પથ્થરો, લાકડાના પદાર્થો, ડામર, ધાતુના કાર્બાઇડ, કાર્બન બ્લેક, ગટરમાંથી ભંગારનો કચરો અને પોલિમર સ્ક્રેપ્સનો સમાવેશ થાય છે. વિવિધ પ્રકારના કોલસા, જે પહેલાથી જ વિકસિત છિદ્ર રચના સાથે 5 કાર્બન સ્વરૂપમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે, તેને સક્રિય કાર્બન બનાવવા માટે વધુ પ્રક્રિયા કરી શકાય છે. જોકે સક્રિય કાર્બન લગભગ કોઈપણ કાચા માલમાંથી ઉત્પન્ન કરી શકાય છે, તે કચરામાંથી સક્રિય કાર્બન ઉત્પન્ન કરવું સૌથી વધુ ખર્ચ અસરકારક અને પર્યાવરણીય રીતે સભાન છે. નાળિયેરના શેલમાંથી ઉત્પાદિત સક્રિય કાર્બનમાં માઇક્રોપોરોનું પ્રમાણ વધુ હોવાનું દર્શાવવામાં આવ્યું છે, જે તેમને ઉચ્ચ શોષણ ક્ષમતાની જરૂર હોય તેવા કાર્યક્રમો માટે સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતો કાચો માલ બનાવે છે. લાકડાંઈ નો વહેર અને અન્ય લાકડાના ભંગાર સામગ્રીમાં મજબૂત રીતે વિકસિત માઇક્રોપોરોસ માળખાં પણ હોય છે જે ગેસ તબક્કામાંથી શોષણ માટે સારા હોય છે. ઓલિવ, પ્લમ, જરદાળુ અને પીચ પથ્થરોમાંથી સક્રિય કાર્બનનું ઉત્પાદન કરવાથી નોંધપાત્ર કઠિનતા, ઘર્ષણ સામે પ્રતિકાર અને ઉચ્ચ માઇક્રોપોર વોલ્યુમ સાથે ખૂબ જ એકરૂપ શોષક ઉત્પન્ન થાય છે. જો HCl ને અગાઉથી દૂર કરવામાં આવે તો PVC સ્ક્રેપ સક્રિય થઈ શકે છે, અને પરિણામે સક્રિય કાર્બન બને છે જે મેથિલિન બ્લુ માટે સારું શોષક છે. ટાયર સ્ક્રેપમાંથી પણ સક્રિય કાર્બન ઉત્પન્ન થયા છે. શક્ય પૂર્વગામીઓની વિશાળ શ્રેણી વચ્ચે તફાવત કરવા માટે, સક્રિયકરણ પછી પરિણામી ભૌતિક ગુણધર્મોનું મૂલ્યાંકન કરવું જરૂરી બને છે. પૂર્વગામી પસંદ કરતી વખતે નીચેના ગુણધર્મો મહત્વપૂર્ણ છે: છિદ્રોનો ચોક્કસ સપાટી વિસ્તાર, છિદ્રોનું પ્રમાણ અને છિદ્રોનું પ્રમાણ વિતરણ, ગ્રાન્યુલ્સની રચના અને કદ, અને કાર્બન સપાટીનું રાસાયણિક માળખું/પાત્ર.

યોગ્ય ઉપયોગ માટે યોગ્ય પુરોગામી પસંદ કરવું ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે કારણ કે પુરોગામી સામગ્રીમાં વિવિધતા કાર્બન છિદ્ર રચનાને નિયંત્રિત કરવાની મંજૂરી આપે છે. વિવિધ પુરોગામીઓમાં વિવિધ માત્રામાં મેક્રોપોર (> 50 nm,) હોય છે જે તેમની પ્રતિક્રિયાશીલતા નક્કી કરે છે. આ મેક્રોપોર શોષણ માટે અસરકારક નથી, પરંતુ તેમની હાજરી સક્રિયકરણ દરમિયાન માઇક્રોપોર બનાવવા માટે વધુ ચેનલોને મંજૂરી આપે છે. વધુમાં, મેક્રોપોર શોષણ દરમિયાન માઇક્રોપોર સુધી પહોંચવા માટે શોષક અણુઓ માટે વધુ માર્ગો પૂરા પાડે છે.