اطلاعات جامع کربن فعال را با هم مرور کنیم

یک گرم از کربن فعال می تواند یک سطح در بیش از 500 متر دارند 2 (5400 فوت مربع) با 3000 متر، 2 (32،000 فوت مربع) بودن به آسانی دست یافتنی است. [2] [4] [5] هادی های کربنی ، گرچه گران تر هستند ، اما دارای سطح حتی بالاتر نیز هستند و در کاربردهای ویژه مورد استفاده قرار می گیرند. تحت میکروسکوپ الکترونی ، ساختارهای سطح بالای کربن فعال نشان داده می شوند. ذرات فردی به شدت پیچیده شده و انواع مختلف تخلخل را نشان می دهند . ممکن است مناطق بسیاری وجود داشته باشد که سطوح مسطح مواد گرافیتی مانند آنها به موازات یکدیگر اجرا شوند ، [2] فقط با چند نانومتر یا جدا از هم. این ریزگردها شرایط فوق العاده ای برای جذب ایجاد می کنند ، زیرا مواد جاذب می توانند همزمان با بسیاری از سطوح تعامل داشته باشند. آزمایش رفتارهای جذب معمولاً با گاز نیتروژن در 77 K تحت خلاء بالا انجام می شوداما در شرایط روزمره ، کربن فعال با تولید جذب شده از محیط خود ، کاملاً قادر به تولید معادل است ، آب مایع حاصل از بخار در 100 درجه سانتیگراد (212 درجه فارنهایت) و فشار 1 / 10،000 جو . جیمز دیوار ، دانشمندی که پس از او از دیوار ( فلاسک خلا ) نامگذاری شده است ، مدت زمان زیادی را صرف مطالعه کربن فعال کرد و مقاله ای را در مورد ظرفیت جذب آن با توجه به گازها منتشر کرد. [21] در این مقاله ، او دریافت كه خنك كردن كربن در دمای نیتروژن مایع به آن اجازه می دهد مقادیر قابل توجهی از گازهای بیشمار هوا را جذب كند ، از جمله دیگر ، كه می توان با استفاده از اینكه كربن مجدداً دوباره گرم شود و كربن مبتنی بر نارگیل نیز از آن یادآوری شود. برتر برای اثر. او به عنوان نمونه از اکسیژن استفاده می کند ، که در آن کربن فعال به طور معمول غلظت جو (21٪) را تحت شرایط استاندارد جذب می کند ، اما اگر کربن برای اولین بار در دمای پایین سرد شود ، بیش از 80٪ اکسیژن را آزاد می کند. از نظر جسمی ، کربن فعال شده توسط نیروهای ون در والس یا نیروی پراکندگی لندن به مواد متصل می شود . کربن فعال به مواد شیمیایی خاصی از جمله الکلها ، دی اکسیدها ، اسیدها و پایههای قوی ، فلزات و بیشتر مواد معدنی مانند لیتیوم ، سدیم ، آهن ، سرب ، آرسنیک ، فلورین و اسید بوریک به خوبی متصل نمی شود. کربن فعال شده به خوبی ید را جذب می کند. ظرفیت ید ، mg / g ، ( آزمون روش استاندارد ASTM D28) ممکن است به عنوان نشانه ای از سطح کل مورد استفاده قرار گیرد. مونوکسید کربن به خوبی توسط کربن فعال جذب نمی شود. این موضوع باید مورد توجه ویژه کسانی باشد که از این مواد در فیلترهای تنفس ، هودهای بخار یا سایر سیستمهای کنترل گاز استفاده می کنند زیرا این گاز برای حواس انسان غیر قابل کشف است ، برای سوخت و ساز بدن و سمیت مغزی سمی است. لیست های قابل توجهی از گازهای مشترک صنعتی و کشاورزی که توسط کربن فعال جذب می شوند را می توان بصورت آنلاین یافت. [22] کربن فعال می تواند به عنوان یک بستر برای استفاده از مواد شیمیایی مختلف به منظور بهبود ظرفیت جذب برای برخی از معدنی (و مشکل ساز آلی) استفاده از ترکیبات مانند سولفید هیدروژن (H 2 S)، آمونیاک (NH 3 )، فرمالدئید (HCOH)، جیوه (جیوه) و ید رادیواکتیو 131 ( 131 I). این خاصیت به شیمی درمانی معروف است . شماره ید بسیاری از کربنها به طور ترجیحی مولکولهای کوچک را جذب می کنند. شماره ید اساسی ترین پارامتر است که برای توصیف عملکرد کربن فعال استفاده می شود. این یک اندازه گیری از سطح فعالیت است (تعداد بالاتر نشان می دهد درجه بالاتر از فعال سازی ، [ استناد مورد نیاز ] ) که اغلب در میلی گرم بر گرم گزارش می شود (دامنه معمولی 500–1200 میلی گرم در گرم). این یک اندازه گیری از میزان ریزگرد کربن فعال شده (0 تا 20 Å یا حداکثر 2 نانومتر ) با جذب ید از محلول است. معادل مساحت کربن بین 900 تا 1100 m 2 / g است. این اندازه گیری استاندارد برای برنامه های فاز مایع است. تعداد ید به عنوان میلی گرم ید که توسط یک گرم کربن جذب می شود تعریف می شود وقتی غلظت ید در فیلتر باقیمانده در غلظت 0.02 نرمال باشد (یعنی 0.02N). اساساً ، تعداد ید اندازه گیری ید جذب شده در منافذ است و به همین ترتیب ، نشانه ای از حجم منافذ موجود در کربن فعال مورد علاقه است. به طور معمول ، کربنهای تصفیه آب دارای عدد ید از 600 تا 1100 هستند. غالباً از این پارامتر برای تعیین میزان فرسودگی کربن استفاده می شود. با این حال ، این عمل باید با احتیاط مشاهده شود ، زیرا برهم کنش های شیمیایی با جاذبممکن است بر جذب ید تأثیر بگذارد و نتایج نادرستی به دنبال داشته باشد. بنابراین ، استفاده از عدد ید به عنوان معیار میزان فرسودگی بستر کربن تنها در صورتی توصیه می شود که نشان داده شود عاری از تعامل شیمیایی با جاذب ها و در صورت وجود یک رابطه تجربی بین تعداد ید و میزان فرسودگی است. برای برنامه خاص تعیین شده است. ملاس بعضی از کربن ها در جذب مولکول های بزرگ ماهر هستند. عدد ملاس یا راندمان ملاس اندازه گیری از محتوای مزوپور کربن فعال (بیشتر از 20 Å یا بیشتر از 2 نانومتر ) با جذب ملاس از محلول است. تعداد ملاس زیاد نشانگر میزان جذب زیاد مولکولهای بزرگ است (دامنه 95-600). کارامل dp (عملکرد تجزیه کننده) شبیه به عدد ملاس است. راندمان ملاس به عنوان درصد (دامنه 40٪ -185٪) و تعداد ملاس مواز (600 = 185٪ ، 425 = 85٪) گزارش شده است. شماره ملاس اروپا (محدوده 525-110) به طور معکوس با شماره ملاس آمریکای شمالی مرتبط است. Molasses Number اندازه گیری میزان تغییر رنگ محلول ملاس استاندارد است که در برابر کربن فعال شده استاندارد رقیق و استاندارد شده است. با توجه به اندازه بدنه رنگ ، تعداد ملاس نشان دهنده میزان بالقوه منافذ موجود برای گونه های بزرگتر جاذب است. از آنجا که ممکن است تمام حجم منافذ برای جذب در یک برنامه فاضلاب خاص برای جذب در دسترس نباشد و از آنجا که برخی از جاذبها ممکن است وارد منافذ کوچکتر شوند ، اندازه گیری خوبی از ارزش یک کربن فعال خاص برای کاربردهای خاص نیست. غالباً ، این پارامتر در ارزیابی یک سری از کربن های فعال برای میزان جذب آنها مفید است. با توجه به دو کربن فعال با حجم منافذ مشابه برای جذب ، تانن تانن ها ترکیبی از مولکول های اندازه بزرگ و متوسط ​​هستند. کربن هایی با ترکیبی از ماکروپورها و تاننهای جذب شده مزوپورها. توانایی کربن در جذب تاننهای جذب شده در قطعات در هر میلیون غلظت گزارش شده است (دامنه 200 ppm-362 ppm). متیلن آبی برخی کربن یک مزوپور (20 Å تا 50 A، و یا 2 تا 5 نانومتر) ساختار است که جذب مولکول های اندازه متوسط، مانند رنگ متیلن بلو . جذب متیلن آبی در گرم / 100 گرم (دامنه 11-28 گرم در 100 گرم) گزارش شده است. Delllorination برخی کربن بر اساس ارزیابی دشلرنت طول نیمه عمر، که بهره وری کلر حذف کربن فعال می سنجد. طول نیمه ارزش زدایی کلرید عمق کربن مورد نیاز برای کاهش سطح کلر یک جریان روان از 5 ppm به 3.5 ppm است. طول نیم ارزش پایین تر نشان دهنده عملکرد برتر است. تراکم ظاهری چگالی جامد و یا اسکلتی کربن فعال به طور معمول بین سال های 2000 و 2100 کیلوگرم / متر خواهد محدوده 3 (125-130 پا lbs./cubic). با این حال، بخش بزرگی از یک نمونه کربن فعال خواهد از فضای هوایی بین ذرات تشکیل شده، و تراکم واقعی یا ظاهری در نتیجه پایین تر، به طور معمول 400 تا 500 کیلوگرم / متر 3 (25-31 پا lbs./cubic). [23] تراکم بالاتر فعالیت حجمی بیشتری را فراهم می کند و به طور معمول کربن فعال شده با کیفیت بهتر را نشان می دهد. ASTM D 2854 -09 (2014) برای تعیین تراکم ظاهری کربن فعال استفاده می شود. شماره سختی / سایش این یک اندازه گیری از مقاومت کربن فعال در برابر جاذبه است. این یک شاخص مهم برای کربن فعال برای حفظ یکپارچگی بدنی و مقاومت در برابر نیروهای اصطکاک است. بسته به مواد اولیه و میزان فعالیت ، در سختی کربن های فعال شده تفاوت های زیادی وجود دارد. محتوای خاکستر خاکستر باعث کاهش فعالیت کلی کربن فعال شده و کارآیی فعال سازی مجدد می شود: این مقدار به طور انحصاری به ماده اولیه پایه که برای تولید کربن فعال (مثلاً نارگیل ، چوب ، ذغال سنگ و غیره) استفاده می شود بستگی دارد. اکسیدهای فلزی (Fe 2 O 3 ) می توانند از کربن فعال خارج شده و در نتیجه تغییر رنگ جدا شوند. محتوای خاکستر محلول در اسید و آب از کل خاکستر قابل توجه است. محتوای خاکستر محلول برای آکواریومها بسیار مهم است ، زیرا اکسید آهن می تواند باعث رشد جلبک ها شود. برای جلوگیری از مسمومیت با فلزات سنگین و رشد بیش از حد گیاه / جلبک ، از کربنی با محتوای خاکستر کم محلول در خاکستر استفاده می شود. ASTM (آزمون روش استاندارد D2866) برای تعیین میزان خاکستر کربن فعال استفاده می شود. فعالیت تتراکلرید کربن اندازه گیری تخلخل کربن فعال شده توسط جذب بخار تتراکلرید کربن اشباع . توزیع اندازه ذرات هر چه اندازه ذرات کربن فعال شده ریزتر باشد ، دسترسی به سطح سطح بهتر و سرعت سینتیک جذب سریعتر خواهد بود. در سیستم های فاز بخار این مورد را باید در برابر افت فشار در نظر گرفت که این امر بر هزینه انرژی تأثیر می گذارد. توجه دقیق به توزیع اندازه ذرات می تواند مزایای عملکرد قابل توجهی را فراهم کند. با این حال ، در مورد استفاده از کربن فعال برای جذب مواد معدنی مانند طلا ، اندازه ذرات باید در محدوده 3.35-1.4 میلی متر باشد (0.132-0.055 در داخل). کربن فعال شده با اندازه ذرات کمتر از 1 میلی متر برای شستشو مناسب نیست (سلب مواد معدنی از کربن فعال).   فروش کربن فعال