ಸಕ್ರಿಯ ಇಂಗಾಲದ ಪರಿಚಯ

ಸಕ್ರಿಯ ಕಾರ್ಬನ್ (AC) ಮರ, ತೆಂಗಿನ ಚಿಪ್ಪುಗಳು, ಕಲ್ಲಿದ್ದಲು, ಮತ್ತು ಶಂಕುಗಳು, ಇತ್ಯಾದಿಗಳಿಂದ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸರಂಧ್ರತೆ ಮತ್ತು ಸೋರ್ಪ್ಶನ್ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಹೆಚ್ಚು ಇಂಗಾಲಯುಕ್ತ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ಹಲವಾರು ಮಾಲಿನ್ಯಕಾರಕಗಳನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕಲು ವಿವಿಧ ಕೈಗಾರಿಕೆಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುವ ಆಡ್ಸರ್ಬೆಂಟ್‌ಗಳಲ್ಲಿ AC ಒಂದು. ನೀರು ಮತ್ತು ವಾಯು ದೇಹಗಳಿಂದ. ಕೃಷಿ ಮತ್ತು ತ್ಯಾಜ್ಯ ಉತ್ಪನ್ನಗಳಿಂದ ಎಸಿ ಸಂಶ್ಲೇಷಿತವಾಗಿರುವುದರಿಂದ, ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುವ ನವೀಕರಿಸಲಾಗದ ಮತ್ತು ದುಬಾರಿ ಮೂಲಗಳಿಗೆ ಇದು ಉತ್ತಮ ಪರ್ಯಾಯವಾಗಿದೆ ಎಂದು ಸಾಬೀತಾಗಿದೆ. ಎಸಿಯನ್ನು ತಯಾರಿಸಲು, ಕಾರ್ಬೊನೈಸೇಶನ್ ಮತ್ತು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವಿಕೆ ಎಂಬ ಎರಡು ಮೂಲಭೂತ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಮೊದಲ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ, ಎಲ್ಲಾ ಬಾಷ್ಪಶೀಲ ಘಟಕಗಳನ್ನು ಹೊರಹಾಕಲು ಪೂರ್ವಗಾಮಿಗಳನ್ನು 400 ಮತ್ತು 850 ° C ನಡುವೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನಕ್ಕೆ ಒಳಪಡಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ ಎತ್ತರದ ತಾಪಮಾನವು ಅನಿಲಗಳು ಮತ್ತು ಟಾರ್‌ಗಳ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಹೈಡ್ರೋಜನ್, ಆಮ್ಲಜನಕ ಮತ್ತು ಸಾರಜನಕದಂತಹ ಪೂರ್ವಗಾಮಿಯಿಂದ ಎಲ್ಲಾ ಇಂಗಾಲೇತರ ಘಟಕಗಳನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕುತ್ತದೆ. ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಹೆಚ್ಚಿನ ಇಂಗಾಲದ ಅಂಶವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಆದರೆ ಕಡಿಮೆ ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣ ಮತ್ತು ಸರಂಧ್ರತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಚಾರ್ ಅನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಎರಡನೇ ಹಂತವು ಹಿಂದೆ ಸಂಶ್ಲೇಷಿತ ಚಾರ್ ಅನ್ನು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವುದನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ. ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ರಂಧ್ರದ ಗಾತ್ರವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವುದನ್ನು ಮೂರು ವರ್ಗಗಳಾಗಿ ವಿಂಗಡಿಸಬಹುದು: ಹಿಂದೆ ಪ್ರವೇಶಿಸಲಾಗದ ರಂಧ್ರಗಳ ತೆರೆಯುವಿಕೆ, ಆಯ್ದ ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವಿಕೆಯಿಂದ ಹೊಸ ರಂಧ್ರಗಳ ಅಭಿವೃದ್ಧಿ ಮತ್ತು ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿರುವ ರಂಧ್ರಗಳ ವಿಸ್ತರಣೆ.
ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ, ಎರಡು ವಿಧಾನಗಳು, ಭೌತಿಕ ಮತ್ತು ರಾಸಾಯನಿಕ, ಅಪೇಕ್ಷಿತ ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣ ಮತ್ತು ಸರಂಧ್ರತೆಯನ್ನು ಪಡೆಯಲು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಭೌತಿಕ ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವಿಕೆಯು ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ (650 ಮತ್ತು 900 ° C ನಡುವೆ) ಗಾಳಿ, ಕಾರ್ಬನ್ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ ಮತ್ತು ಉಗಿಗಳಂತಹ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣಗೊಳಿಸುವ ಅನಿಲಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಕಾರ್ಬೊನೈಸ್ಡ್ ಚಾರ್ ಅನ್ನು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವುದನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ. ಇಂಗಾಲದ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ ಅನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಅದರ ಶುದ್ಧ ಸ್ವಭಾವ, ಸುಲಭ ನಿರ್ವಹಣೆ ಮತ್ತು 800 ° C ನಲ್ಲಿ ನಿಯಂತ್ರಿಸಬಹುದಾದ ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಿಂದಾಗಿ ಆದ್ಯತೆ ನೀಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ಉಗಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಕಾರ್ಬನ್ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವಿಕೆಯೊಂದಿಗೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ರಂಧ್ರದ ಏಕರೂಪತೆಯನ್ನು ಪಡೆಯಬಹುದು. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಭೌತಿಕ ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವಿಕೆಗಾಗಿ, ಕಾರ್ಬನ್ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಉಗಿಗೆ ಹೆಚ್ಚು ಆದ್ಯತೆ ನೀಡಲಾಗುತ್ತದೆ ಏಕೆಂದರೆ ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣದೊಂದಿಗೆ AC ಅನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಬಹುದು. ನೀರಿನ ಚಿಕ್ಕ ಅಣುವಿನ ಗಾತ್ರದಿಂದಾಗಿ, ಚಾರ್ ರಚನೆಯೊಳಗೆ ಅದರ ಪ್ರಸರಣವು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ. ಹಬೆಯ ಮೂಲಕ ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವಿಕೆಯು ಇಂಗಾಲದ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಿಂತ ಸುಮಾರು ಎರಡರಿಂದ ಮೂರು ಪಟ್ಟು ಹೆಚ್ಚಿನ ಪರಿವರ್ತನೆಯೊಂದಿಗೆ ಕಂಡುಬಂದಿದೆ.
ಆದಾಗ್ಯೂ, ರಾಸಾಯನಿಕ ವಿಧಾನವು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವ ಏಜೆಂಟ್‌ಗಳೊಂದಿಗೆ ಪೂರ್ವಗಾಮಿ ಮಿಶ್ರಣವನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ (NaOH, KOH, ಮತ್ತು FeCl3, ಇತ್ಯಾದಿ.). ಈ ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವ ಏಜೆಂಟ್‌ಗಳು ಆಕ್ಸಿಡೆಂಟ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ನಿರ್ಜಲೀಕರಣ ಏಜೆಂಟ್‌ಗಳಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ. ಈ ವಿಧಾನದಲ್ಲಿ, ಭೌತಿಕ ವಿಧಾನಕ್ಕೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನ 300-500 ° C ನಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಬೊನೈಸೇಶನ್ ಮತ್ತು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವಿಕೆಯನ್ನು ಏಕಕಾಲದಲ್ಲಿ ನಡೆಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ, ಇದು ಪೈರೋಲೈಟಿಕ್ ವಿಭಜನೆಯ ಮೇಲೆ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ನಂತರ, ಸುಧಾರಿತ ಸರಂಧ್ರ ರಚನೆಯ ವಿಸ್ತರಣೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಇಂಗಾಲದ ಇಳುವರಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. ಭೌತಿಕ ವಿಧಾನದ ಮೇಲೆ ರಾಸಾಯನಿಕದ ಪ್ರಮುಖ ಪ್ರಯೋಜನಗಳೆಂದರೆ ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದ ಅವಶ್ಯಕತೆ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಮೈಕ್ರೊಪೊರೊಸಿಟಿ ರಚನೆಗಳು, ದೊಡ್ಡ ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆಗೊಳಿಸಿದ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಪೂರ್ಣಗೊಳಿಸುವ ಸಮಯ.
ರಾಸಾಯನಿಕ ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವ ವಿಧಾನದ ಶ್ರೇಷ್ಠತೆಯನ್ನು ಕಿಮ್ ಮತ್ತು ಅವರ ಸಹೋದ್ಯೋಗಿಗಳು [1] ಪ್ರಸ್ತಾಪಿಸಿದ ಮಾದರಿಯ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ವಿವರಿಸಬಹುದು, ಅದರ ಪ್ರಕಾರ ಮೈಕ್ರೋಪೋರ್‌ಗಳ ರಚನೆಗೆ ಕಾರಣವಾದ ವಿವಿಧ ಗೋಳಾಕಾರದ ಮೈಕ್ರೊಡೊಮೈನ್‌ಗಳು AC ಯಲ್ಲಿ ಕಂಡುಬರುತ್ತವೆ. ಮತ್ತೊಂದೆಡೆ, ಮೆಸೊಪೋರ್‌ಗಳನ್ನು ಇಂಟರ್‌ಮೈಕ್ರೊಡೊಮೈನ್ ಪ್ರದೇಶಗಳಲ್ಲಿ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲಾಗಿದೆ. ಪ್ರಾಯೋಗಿಕವಾಗಿ, ಅವರು ರಾಸಾಯನಿಕ (KOH ಬಳಸಿ) ಮತ್ತು ಭೌತಿಕ (ಉಗಿ ಬಳಸಿ) ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವಿಕೆ (ಚಿತ್ರ 1) ಮೂಲಕ ಫಿನಾಲ್ ಆಧಾರಿತ ರಾಳದಿಂದ ಸಕ್ರಿಯ ಇಂಗಾಲವನ್ನು ರಚಿಸಿದರು. ಉಗಿ ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವಿಕೆಯಿಂದ 2213 m2/g ಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ KOH ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವಿಕೆಯಿಂದ ಸಂಶ್ಲೇಷಿಸಲ್ಪಟ್ಟ AC 2878 m2/g ಹೆಚ್ಚಿನ ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಎಂದು ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ತೋರಿಸಿವೆ. ಇದರ ಜೊತೆಯಲ್ಲಿ, ರಂಧ್ರದ ಗಾತ್ರ, ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣ, ಮೈಕ್ರೋಪೋರ್ ಪರಿಮಾಣ ಮತ್ತು ಸರಾಸರಿ ರಂಧ್ರದ ಅಗಲದಂತಹ ಇತರ ಅಂಶಗಳೆಲ್ಲವೂ ಉಗಿ ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವಿಕೆಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ KOH-ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸಿದ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಉತ್ತಮವೆಂದು ಕಂಡುಬಂದಿದೆ.

ಸ್ಟೀಮ್ ಆಕ್ಟಿವೇಶನ್ (C6S9) ಮತ್ತು KOH ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವಿಕೆ (C6K9) ಯಿಂದ ತಯಾರಾದ AC ನಡುವಿನ ವ್ಯತ್ಯಾಸಗಳನ್ನು ಕ್ರಮವಾಗಿ, ಸೂಕ್ಷ್ಮ ರಚನೆಯ ಮಾದರಿಯಲ್ಲಿ ವಿವರಿಸಲಾಗಿದೆ.

ಕಣದ ಗಾತ್ರ ಮತ್ತು ತಯಾರಿಕೆಯ ವಿಧಾನವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿ, ಇದನ್ನು ಮೂರು ವಿಧಗಳಾಗಿ ವರ್ಗೀಕರಿಸಬಹುದು: ಚಾಲಿತ ಎಸಿ, ಗ್ರ್ಯಾನ್ಯುಲರ್ ಎಸಿ ಮತ್ತು ಬೀಡ್ ಎಸಿ. 0.15-0.25 ಮಿಮೀ ಸರಾಸರಿ ವ್ಯಾಸದ ಶ್ರೇಣಿಯೊಂದಿಗೆ 1 ಮಿಮೀ ಗಾತ್ರವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಉತ್ತಮವಾದ ಕಣಗಳಿಂದ ಚಾಲಿತ ಎಸಿ ರಚನೆಯಾಗುತ್ತದೆ. ಗ್ರ್ಯಾನ್ಯುಲರ್ ಎಸಿ ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ದೊಡ್ಡ ಗಾತ್ರ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ಬಾಹ್ಯ ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಗ್ರ್ಯಾನ್ಯುಲರ್ ಎಸಿಯನ್ನು ಅವುಗಳ ಆಯಾಮದ ಅನುಪಾತಗಳನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿ ವಿವಿಧ ದ್ರವ ಹಂತ ಮತ್ತು ಅನಿಲ ಹಂತದ ಅನ್ವಯಗಳಿಗೆ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಮೂರನೇ ವರ್ಗ: ಮಣಿ AC ಅನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಪೆಟ್ರೋಲಿಯಂ ಪಿಚ್‌ನಿಂದ 0.35 ರಿಂದ 0.8 ಮಿಮೀ ವ್ಯಾಸದವರೆಗೆ ಸಂಶ್ಲೇಷಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಇದು ಹೆಚ್ಚಿನ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ಧೂಳಿನ ಅಂಶಕ್ಕೆ ಹೆಸರುವಾಸಿಯಾಗಿದೆ. ಅದರ ಗೋಳಾಕಾರದ ರಚನೆಯಿಂದಾಗಿ ನೀರಿನ ಶೋಧನೆಯಂತಹ ದ್ರವೀಕೃತ ಹಾಸಿಗೆ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಲ್ಲಿ ಇದನ್ನು ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.