സജീവമാക്കിയ കാർബണിന്റെ ആമുഖം

തടി, തെങ്ങ്, കൽക്കരി, കോണുകൾ മുതലായവയിൽ നിന്ന് ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്ന ഉയർന്ന സുഷിരവും സോർപ്ഷൻ കഴിവും ഉള്ള ഉയർന്ന കാർബണസ് പദാർത്ഥങ്ങളെയാണ് ആക്റ്റിവേറ്റഡ് കാർബൺ (എസി) സൂചിപ്പിക്കുന്നത്. നിരവധി മലിനീകരണം നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനായി വിവിധ വ്യവസായങ്ങളിൽ പതിവായി ഉപയോഗിക്കുന്ന അഡ്‌സോർബന്റുകളിൽ ഒന്നാണ് എസി. ജലത്തിൽ നിന്നും വായുവിൽ നിന്നും.കാർഷിക, മാലിന്യ ഉൽപന്നങ്ങളിൽ നിന്ന് എസി സമന്വയിപ്പിച്ചതിനാൽ, പരമ്പരാഗതമായി ഉപയോഗിക്കുന്ന പുനരുൽപ്പാദിപ്പിക്കാനാവാത്തതും ചെലവേറിയതുമായ സ്രോതസ്സുകൾക്ക് ഇത് ഒരു മികച്ച ബദലായി തെളിഞ്ഞു.എസി തയ്യാറാക്കുന്നതിനായി, രണ്ട് അടിസ്ഥാന പ്രക്രിയകൾ, കാർബണൈസേഷൻ, ആക്ടിവേഷൻ എന്നിവ ഉപയോഗിക്കുന്നു.ആദ്യ പ്രക്രിയയിൽ, എല്ലാ അസ്ഥിര ഘടകങ്ങളെയും പുറന്തള്ളാൻ മുൻഗാമികൾ 400 മുതൽ 850 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസ് വരെ ഉയർന്ന താപനിലയ്ക്ക് വിധേയമാകുന്നു.ഉയർന്ന താപനില, വാതകങ്ങളുടെയും ടാറുകളുടെയും രൂപത്തിൽ ഹൈഡ്രജൻ, ഓക്സിജൻ, നൈട്രജൻ തുടങ്ങിയ മുൻഗാമികളിൽ നിന്ന് കാർബൺ അല്ലാത്ത എല്ലാ ഘടകങ്ങളെയും നീക്കം ചെയ്യുന്നു.ഈ പ്രക്രിയ ഉയർന്ന കാർബൺ ഉള്ളടക്കമുള്ള എന്നാൽ കുറഞ്ഞ ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണവും സുഷിരത്വവുമുള്ള ചാറിനെ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു.എന്നിരുന്നാലും, രണ്ടാം ഘട്ടത്തിൽ മുമ്പ് സിന്തസൈസ് ചെയ്ത ചാറിന്റെ സജീവമാക്കൽ ഉൾപ്പെടുന്നു.സജീവമാക്കൽ പ്രക്രിയയിലെ സുഷിരങ്ങളുടെ വലുപ്പം വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിനെ മൂന്നായി തരം തിരിക്കാം: മുമ്പ് ആക്‌സസ് ചെയ്യാനാവാത്ത സുഷിരങ്ങൾ തുറക്കൽ, തിരഞ്ഞെടുത്ത സജീവമാക്കൽ വഴി പുതിയ സുഷിര വികസനം, നിലവിലുള്ള സുഷിരങ്ങളുടെ വിശാലത.
സാധാരണയായി, ആവശ്യമുള്ള ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണവും സുഷിരതയും ലഭിക്കുന്നതിന് സജീവമാക്കുന്നതിന് ഭൗതികവും രാസപരവുമായ രണ്ട് സമീപനങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു.ഉയർന്ന ഊഷ്മാവിൽ (650 നും 900 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിനും ഇടയിൽ) വായു, കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ്, നീരാവി തുടങ്ങിയ ഓക്സിഡൈസിംഗ് വാതകങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് കാർബണൈസ്ഡ് ചാറിനെ സജീവമാക്കുന്നത് ശാരീരിക പ്രവർത്തനത്തിൽ ഉൾപ്പെടുന്നു.കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡിന്റെ ശുദ്ധമായ സ്വഭാവം, എളുപ്പത്തിൽ കൈകാര്യം ചെയ്യൽ, 800 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ നിയന്ത്രിക്കാവുന്ന സജീവമാക്കൽ പ്രക്രിയ എന്നിവ കാരണം കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ് സാധാരണയായി തിരഞ്ഞെടുക്കപ്പെടുന്നു.നീരാവിയുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ് സജീവമാക്കുന്നതിലൂടെ ഉയർന്ന സുഷിരങ്ങളുടെ ഏകീകൃതത ലഭിക്കും.എന്നിരുന്നാലും, ശാരീരിക പ്രവർത്തനത്തിന്, കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡിനെ അപേക്ഷിച്ച് നീരാവി കൂടുതൽ മുൻഗണന നൽകുന്നു, കാരണം താരതമ്യേന ഉയർന്ന ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണമുള്ള എസി ഉത്പാദിപ്പിക്കാൻ കഴിയും.ജലത്തിന്റെ ചെറിയ തന്മാത്രയുടെ വലിപ്പം കാരണം, ചാറിന്റെ ഘടനയിൽ അതിന്റെ വ്യാപനം കാര്യക്ഷമമായി നടക്കുന്നു.ഒരേ അളവിലുള്ള പരിവർത്തനത്തോടെ കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡിനേക്കാൾ രണ്ടോ മൂന്നോ മടങ്ങ് കൂടുതലാണ് നീരാവി വഴിയുള്ള സജീവമാക്കൽ.
എന്നിരുന്നാലും, രാസ സമീപനത്തിൽ മുൻഗാമിയെ സജീവമാക്കുന്ന ഏജന്റുമാരുമായി (NaOH, KOH, FeCl3, മുതലായവ) മിശ്രണം ചെയ്യുന്നു.ഈ ആക്റ്റിവേറ്റിംഗ് ഏജന്റുകൾ ഓക്സിഡന്റുകളായും നിർജ്ജലീകരണ ഏജന്റുകളായും പ്രവർത്തിക്കുന്നു.ഈ സമീപനത്തിൽ, ശാരീരിക സമീപനത്തെ അപേക്ഷിച്ച് താരതമ്യേന കുറഞ്ഞ താപനിലയായ 300-500 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ കാർബണൈസേഷനും സജീവമാക്കലും ഒരേസമയം നടക്കുന്നു.തൽഫലമായി, ഇത് പൈറോലൈറ്റിക് വിഘടനത്തെ ബാധിക്കുന്നു, തുടർന്ന്, മെച്ചപ്പെട്ട പോറസ് ഘടനയുടെ വികാസത്തിനും ഉയർന്ന കാർബൺ ഉൽപാദനത്തിനും കാരണമാകുന്നു.കുറഞ്ഞ താപനില ആവശ്യകത, ഉയർന്ന മൈക്രോപോറോസിറ്റി ഘടനകൾ, വലിയ ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണം, പ്രതിപ്രവർത്തനം പൂർത്തീകരിക്കുന്ന സമയം കുറയ്ക്കൽ എന്നിവയാണ് ഭൗതിക സമീപനത്തേക്കാൾ രാസവസ്തുവിന്റെ പ്രധാന നേട്ടങ്ങൾ.
കിമ്മും സഹപ്രവർത്തകരും നിർദ്ദേശിച്ച ഒരു മാതൃകയുടെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ കെമിക്കൽ ആക്ടിവേഷൻ രീതിയുടെ മേന്മ വിശദീകരിക്കാം [1] അതിനനുസരിച്ച് മൈക്രോപോറുകളുടെ രൂപീകരണത്തിന് കാരണമായ വിവിധ ഗോളാകൃതിയിലുള്ള മൈക്രോഡൊമെയ്‌നുകൾ എസിയിൽ കാണപ്പെടുന്നു.മറുവശത്ത്, ഇന്റർമൈക്രോഡോമെയ്ൻ പ്രദേശങ്ങളിൽ മെസോപോറുകൾ വികസിപ്പിച്ചെടുക്കുന്നു.പരീക്ഷണാത്മകമായി, അവർ ഫിനോൾ അധിഷ്ഠിത റെസിനിൽ നിന്ന് കെമിക്കൽ (KOH ഉപയോഗിച്ച്), ഫിസിക്കൽ (ആവി ഉപയോഗിച്ച്) സജീവമാക്കൽ (ചിത്രം 1) വഴി സജീവമാക്കിയ കാർബൺ രൂപീകരിച്ചു.സ്റ്റീം ആക്ടിവേഷൻ വഴിയുള്ള 2213 m2/g നെ അപേക്ഷിച്ച് KOH ആക്ടിവേഷൻ വഴി സമന്വയിപ്പിച്ച എസിക്ക് 2878 m2/g ഉയർന്ന ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണം ഉണ്ടെന്ന് ഫലങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു.കൂടാതെ, സുഷിരത്തിന്റെ വലിപ്പം, ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണം, മൈക്രോപോർ വോളിയം, ശരാശരി സുഷിരത്തിന്റെ വീതി തുടങ്ങിയ മറ്റ് ഘടകങ്ങളെല്ലാം നീരാവി സജീവമാക്കിയതിനെ അപേക്ഷിച്ച് KOH- സജീവമാക്കിയ അവസ്ഥകളിൽ മികച്ചതായി കണ്ടെത്തി.

സ്റ്റീം ആക്ടിവേഷൻ (C6S9), KOH ആക്റ്റിവേഷൻ (C6K9) എന്നിവയിൽ നിന്ന് തയ്യാറാക്കിയ എസി തമ്മിലുള്ള വ്യത്യാസങ്ങൾ യഥാക്രമം, മൈക്രോസ്ട്രക്ചർ മോഡലിന്റെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ വിശദീകരിച്ചു.

കണികാ വലിപ്പവും തയ്യാറാക്കുന്ന രീതിയും അനുസരിച്ച്, അതിനെ മൂന്ന് തരങ്ങളായി തിരിക്കാം: പവർഡ് എസി, ഗ്രാനുലാർ എസി, ബീഡ് എസി.ശരാശരി 0.15-0.25 മില്ലിമീറ്റർ വ്യാസമുള്ള 1 മില്ലിമീറ്റർ വലിപ്പമുള്ള സൂക്ഷ്മമായ തരികൾ ഉപയോഗിച്ചാണ് പവർ എസി രൂപപ്പെടുന്നത്.ഗ്രാനുലാർ എസിക്ക് താരതമ്യേന വലിയ വലിപ്പവും ബാഹ്യ പ്രതല വിസ്തീർണ്ണം കുറവാണ്.ഗ്രാനുലാർ എസി അവയുടെ അളവ് അനുപാതത്തെ ആശ്രയിച്ച് വിവിധ ദ്രാവക ഘട്ടങ്ങൾക്കും വാതക ഘട്ടങ്ങൾക്കും ഉപയോഗിക്കുന്നു.മൂന്നാം ക്ലാസ്: ബീഡ് എസി സാധാരണയായി പെട്രോളിയം പിച്ചിൽ നിന്ന് 0.35 മുതൽ 0.8 മില്ലിമീറ്റർ വരെ വ്യാസമുള്ളതാണ്.ഉയർന്ന മെക്കാനിക്കൽ ശക്തിക്കും കുറഞ്ഞ പൊടിയുടെ ഉള്ളടക്കത്തിനും ഇത് അറിയപ്പെടുന്നു.ഗോളാകൃതിയിലുള്ള ഘടന കാരണം വെള്ളം ഫിൽട്ടറേഷൻ പോലുള്ള ദ്രവരൂപത്തിലുള്ള കിടക്ക പ്രയോഗങ്ങളിൽ ഇത് വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു.