સક્રિય કાર્બન ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓ

સક્રિય કાર્બન પર પ્રક્રિયા કરવાની પ્રક્રિયામાં સામાન્ય રીતે કાર્બનીકરણનો સમાવેશ થાય છે અને ત્યારબાદ વનસ્પતિ મૂળમાંથી કાર્બોનેસીયસ સામગ્રીનું સક્રિયકરણ થાય છે. કાર્બોનાઇઝેશન એ 400-800 °C પર ગરમીની સારવાર છે જે અસ્થિર પદાર્થની સામગ્રીને ઘટાડી અને સામગ્રીની કાર્બન સામગ્રીને વધારીને કાચા માલને કાર્બનમાં રૂપાંતરિત કરે છે. આ સામગ્રીની શક્તિમાં વધારો કરે છે અને પ્રારંભિક છિદ્રાળુ માળખું બનાવે છે જે કાર્બનને સક્રિય કરવા માટે જરૂરી છે. કાર્બનાઇઝેશનની શરતોને સમાયોજિત કરવાથી અંતિમ ઉત્પાદનને નોંધપાત્ર રીતે અસર થઈ શકે છે. કાર્બનીકરણ તાપમાનમાં વધારો થવાથી પ્રતિક્રિયાશીલતા વધે છે, પરંતુ તે જ સમયે હાજર છિદ્રોનું પ્રમાણ ઘટે છે. છિદ્રોનું આ ઘટતું પ્રમાણ કાર્બનીકરણના ઊંચા તાપમાને સામગ્રીના ઘનીકરણમાં વધારાને કારણે છે જે યાંત્રિક શક્તિમાં વધારો કરે છે. તેથી, કાર્બનાઇઝેશનના ઇચ્છિત ઉત્પાદનના આધારે યોગ્ય પ્રક્રિયા તાપમાન પસંદ કરવાનું મહત્વપૂર્ણ બને છે.

આ ઓક્સાઇડ્સ કાર્બનમાંથી બહાર નીકળે 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, કાર્બનને ડિહાઇડ્રેટિંગ એજન્ટ સાથે ઊંચા તાપમાને પ્રતિક્રિયા આપવામાં આવે છે જે કાર્બન રચનામાંથી મોટાભાગના હાઇડ્રોજન અને ઓક્સિજનને દૂર કરે છે. રાસાયણિક સક્રિયકરણ ઘણીવાર કાર્બનાઇઝેશન અને સક્રિયકરણના પગલાને જોડે છે, પરંતુ આ બે પગલાં હજુ પણ પ્રક્રિયાના આધારે અલગથી થઈ શકે છે. રાસાયણિક સક્રિયતા એજન્ટ તરીકે KOH નો ઉપયોગ કરતી વખતે 3,000 m2/g થી વધુ સપાટીના ઊંચા વિસ્તારો જોવા મળ્યા છે.

વિવિધ કાચી સામગ્રીમાંથી સક્રિય કાર્બન.

ઘણા જુદા જુદા હેતુઓ માટે ઉપયોગમાં લેવાતા શોષક હોવા ઉપરાંત, સક્રિય કાર્બન વિવિધ કાચા માલસામાનની સંપત્તિમાંથી ઉત્પન્ન કરી શકાય છે, જે તેને અવિશ્વસનીય બહુમુખી ઉત્પાદન બનાવે છે જે કાચા માલ ઉપલબ્ધ છે તેના આધારે ઘણા વિવિધ ક્ષેત્રોમાં ઉત્પન્ન કરી શકાય છે. આમાંની કેટલીક સામગ્રીમાં છોડના શેલ, ફળોના પથ્થરો, લાકડાની સામગ્રી, ડામર, મેટલ કાર્બાઇડ, કાર્બન બ્લેક, ગટરમાંથી નીકળતો કચરો અને પોલિમર સ્ક્રેપ્સનો સમાવેશ થાય છે. અલગ-અલગ પ્રકારના કોલસા, જે પહેલેથી વિકસિત છિદ્ર માળખું સાથે 5 કાર્બોનેસીયસ સ્વરૂપમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે, તેને સક્રિય કાર્બન બનાવવા માટે આગળ પ્રક્રિયા કરી શકાય છે. સક્રિય કાર્બન લગભગ કોઈપણ કાચા માલમાંથી ઉત્પન્ન કરી શકાય છે, તેમ છતાં, તે કચરોમાંથી સક્રિય કાર્બન ઉત્પન્ન કરવા માટે સૌથી વધુ ખર્ચ અસરકારક અને પર્યાવરણીય રીતે સભાન છે. નાળિયેરના શેલમાંથી ઉત્પાદિત સક્રિય કાર્બનમાં માઇક્રોપોર્સની ઊંચી માત્રા હોવાનું દર્શાવવામાં આવ્યું છે, જે તેમને ઉચ્ચ શોષણ ક્ષમતાની જરૂર હોય તેવા કાર્યક્રમો માટે સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતી કાચી સામગ્રી બનાવે છે. લાકડાંઈ નો વહેર અને અન્ય લાકડાની ભંગાર સામગ્રીમાં મજબૂત રીતે વિકસિત માઇક્રોપોરસ સ્ટ્રક્ચર્સ પણ હોય છે જે ગેસ તબક્કામાંથી શોષણ માટે સારી હોય છે. ઓલિવ, પ્લમ, જરદાળુ અને પીચ પત્થરોમાંથી સક્રિય કાર્બન ઉત્પન્ન કરવાથી નોંધપાત્ર કઠિનતા, ઘર્ષણ સામે પ્રતિકાર અને ઉચ્ચ માઇક્રોપોર વોલ્યુમ સાથે અત્યંત એકરૂપ શોષક પેદા થાય છે. જો એચસીએલને અગાઉથી દૂર કરવામાં આવે તો પીવીસી સ્ક્રેપ સક્રિય થઈ શકે છે, અને તે સક્રિય કાર્બનમાં પરિણમે છે જે મેથિલિન બ્લુ માટે સારું શોષક છે. સક્રિય કાર્બન પણ ટાયર સ્ક્રેપમાંથી બનાવવામાં આવ્યા છે. સંભવિત પૂર્વગામીઓની વિશાળ શ્રેણી વચ્ચે તફાવત કરવા માટે, સક્રિયકરણ પછી પરિણામી ભૌતિક ગુણધર્મોનું મૂલ્યાંકન કરવું જરૂરી બને છે. પુરોગામી પસંદ કરતી વખતે નીચેના ગુણધર્મો મહત્વના છે: છિદ્રોનો ચોક્કસ સપાટી વિસ્તાર, છિદ્રનું પ્રમાણ અને છિદ્રનું પ્રમાણ વિતરણ, ગ્રાન્યુલ્સની રચના અને કદ અને કાર્બન સપાટીનું રાસાયણિક માળખું/પાત્ર.

યોગ્ય એપ્લિકેશન માટે યોગ્ય પુરોગામી પસંદ કરવાનું ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે કારણ કે પુરોગામી સામગ્રીની વિવિધતા કાર્બન છિદ્રોની રચનાને નિયંત્રિત કરવાની મંજૂરી આપે છે. વિવિધ પૂર્વગામીઓમાં મેક્રોપોર્સની વિવિધ માત્રા હોય છે (> 50 nm,) જે 6 તેમની પ્રતિક્રિયાશીલતા નક્કી કરે છે. આ મેક્રોપોર્સ શોષણ માટે અસરકારક નથી, પરંતુ તેમની હાજરી સક્રિયકરણ દરમિયાન માઇક્રોપોર્સ બનાવવા માટે વધુ ચેનલોને મંજૂરી આપે છે. વધુમાં, મેક્રોપોર્સ શોષણ દરમિયાન માઇક્રોપોર્સ સુધી પહોંચવા માટે શોષક અણુઓને વધુ માર્ગો પૂરા પાડે છે.