Влияние зольности на структуру и свойства активированного угля

Влияние зольности на структуру и свойства активированного угля

Резюме

Зола значительно снижает адсорбционные и электрохимические свойства активированного угля, поглощая активаторы, блокируя поры и нарушая структуру двойного слоя. Будущие исследования должны более подробно изучить механизм взаимодействия между содержанием золы и углеродной матрицей и разработать эффективные и экологически чистые технологии удаления золы для удовлетворения уточненных требований к производительности активированного угля в различных сценариях применения.

Влияние зольности на структуру и свойства активированного угля
Влияние зольности на процесс приготовления активированного угля

Зола в процессе активации вступает в побочные реакции с активаторами (такими как KOH, водяной пар и т. д.), образуя нелетучие соли (такие как K ₂ SiO ∝, KAlO ₂), что приводит к снижению эффективных активаторов. Для достижения заданного эффекта активации требуется дополнительное количество активатора (около 5% -7%) и затраты энергии (повышение температуры примерно на 7%). Эксперименты показали, что эффективность активации сырья после удаления золы значительно повышается. Например, адсорбционная способность угля удаления золы может быть увеличена вдвое при условиях уменьшения количества активатора на 5% и снижения температуры на 7%. Это свидетельствует о том, что присутствие золы не только увеличивает себестоимость продукции, но и снижает эффективность конверсии углерода.
Влияние зольности на структуру пор активированного угля


Зола в основном блокирует микропоры и мезопоры, уменьшая удельную площадь поверхности и объем пор. После кислотной промывки или щелочной промывки золы удельная площадь поверхности и объем микропор активированного угля значительно увеличиваются (например, удельная площадь поверхности активированного угля на основе угля увеличилась с 738 м²/г до 865 м²/г, а объем микропор увеличился на 17,65%). Кроме того, щелочные металлы (такие как K и Na) в золе могут катализировать реакции расширения пор во время паровой активации, что приводит к увеличению доли мезопор. Однако, если содержание щелочных металлов в сырье низкое, пористость после удаления золы фактически увеличивается (с 41% до 68%), что указывает на то, что влияние содержания золы на структуру пор тесно связано с составом сырья и условиями активации.
Стратегия оптимизации процесса удаления золы


Время и метод удаления золы должны всесторонне учитывать характеристики сырья и целевые применения: Варианты травления/щелочной промывки: травление с HCl, HF и т. д. может эффективно удалять оксиды металлов, но оно сильно коррозионно по отношению к оборудованию; щелочная промывка NaOH подходит для удаления силикатов. Последовательность удаления золы: некоторые исследования предлагают удалять золу перед активацией, чтобы сократить расход активатора, но стоимость предварительной обработки должна быть сбалансирована. Управление процессом: путем оптимизации температуры активации, времени и типа активатора отрицательное влияние содержания золы может быть частично компенсировано.