תהליכי ייצור פחמן פעיל

ההליך לעיבוד פחמן פעיל מורכב בדרך כלל מפחממה ולאחריה הפעלה של חומר פחמני ממקור צמחי.פחמן הוא טיפול בחום ב-400-800 מעלות צלזיוס הממיר חומרי גלם לפחמן על ידי מזעור תכולת החומר הנדיף והגדלת תכולת הפחמן של החומר.זה מגביר את חוזק החומרים ויוצר מבנה נקבובי ראשוני אשר הכרחי אם יש להפעיל את הפחמן.התאמת תנאי הפחממה יכולה להשפיע באופן משמעותי על המוצר הסופי.טמפרטורת התפחה מוגברת מגבירה את התגובתיות, אך במקביל מקטינה את נפח הנקבוביות הקיימות.הנפח המופחת הזה של הנקבוביות נובע מהגדלה של עיבוי החומר בטמפרטורות גבוהות יותר של פחממה, מה שגורם לעלייה בחוזק המכני.לכן, חשוב לבחור את טמפרטורת התהליך הנכונה בהתבסס על התוצר הרצוי של הפחממה.

תחמוצות אלו מתפזרות מתוך הפחמן וכתוצאה מכך גיזוז חלקי אשר פותח נקבוביות שהיו סגורות קודם לכן ומפתח עוד יותר את המבנה הנקבובי הפנימי של הפחמן.בהפעלה כימית, הפחמן מגיב בטמפרטורות גבוהות עם חומר מייבש שמבטל את רוב המימן והחמצן ממבנה הפחמן.הפעלה כימית משלבת לעתים קרובות את שלב הפחמימה וההפעלה, אך שני השלבים הללו עדיין עשויים להתרחש בנפרד בהתאם לתהליך.נמצאו שטחי פנים גבוהים של יותר מ-3,000 מ"ר לגרם בעת שימוש ב-KOH כחומר מפעיל כימי.

פחמן פעיל מחומרי גלם שונים.

בנוסף להיותו סופח המשמש למטרות רבות ושונות, ניתן להפיק פחם פעיל משפע של חומרי גלם שונים, מה שהופך אותו למוצר רב תכליתי להפליא שניתן לייצר בתחומים רבים ושונים בהתאם לחומר הגלם הזמין.חלק מהחומרים הללו כוללים קונכיות של צמחים, אבני פירות, חומרים עצים, אספלט, קרבידים ממתכת, פחמן שחור, משקעי פסולת מביוב ושאריות פולימרים.סוגים שונים של פחם, שכבר קיימים בצורת 5 פחמנית עם מבנה נקבוביות מפותח, ניתנים לעיבוד נוסף ליצירת פחם פעיל.למרות שניתן לייצר פחם פעיל כמעט מכל חומר גלם, זה הכי חסכוני ומודע לסביבה לייצר פחם פעיל מחומרי פסולת.פחמן פעיל המיוצר מקליפות קוקוס הוכח כבעל נפחים גבוהים של מיקרו-נקבים, מה שהופך אותם לחומר הגלם הנפוץ ביותר עבור יישומים שבהם יש צורך ביכולת ספיחה גבוהה.נסורת וחומרי גרוטאות עצים אחרים מכילים גם מבנים מיקרו-נקביים מפותחים היטב אשר טובים לספיחה משלב הגז.הפקת פחם פעיל מאבני זית, שזיף, משמש ואפרסק מניבה סופחים הומוגניים ביותר עם קשיות משמעותית, עמידות בפני שחיקה ונפח מיקרונקביות גבוה.ניתן להפעיל גרוטאות PVC אם מסירים את HCl מראש, ומביאים לפחם פעיל שהוא סופח טוב למתילן כחול.פחמים פעילים אף הופקו מגרוטאות צמיגים.על מנת להבחין בין המגוון הרחב של מבשרים אפשריים, יש צורך להעריך את התכונות הפיזיקליות המתקבלות לאחר ההפעלה.בעת בחירת מבשר יש חשיבות למאפיינים הבאים: שטח פנים ספציפי של הנקבוביות, נפח נקבוביות וחלוקת נפח נקבוביות, הרכב וגודל הגרגירים, ומבנה/אופי כימי של פני הפחמן.

בחירת המבשר הנכון עבור היישום הנכון היא חשובה מאוד מכיוון שוריאציה של חומרים מבשר מאפשרת לשלוט במבנה נקבוביות הפחמן.מבשרים שונים מכילים כמויות שונות של מקרופוריות (> 50 ננומטר) אשר 6 קובעות את התגובתיות שלהם.מקרופוריות אלו אינן יעילות לספיחה, אך נוכחותן מאפשרת יותר ערוצים ליצירת מיקרו-נקבים במהלך ההפעלה.בנוסף, המקרופוריות מספקות יותר נתיבים למולקולות אדסורבט להגיע למיקרו-נקבים במהלך הספיחה.