ಸಕ್ರಿಯ ಇಂಗಾಲದ ಪರಿಚಯ

ಸಕ್ರಿಯ ಇಂಗಾಲ (AC) ಎಂದರೆ ಮರ, ತೆಂಗಿನ ಚಿಪ್ಪುಗಳು, ಕಲ್ಲಿದ್ದಲು ಮತ್ತು ಕೋನ್‌ಗಳು ಇತ್ಯಾದಿಗಳಿಂದ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ಹೆಚ್ಚಿನ ರಂಧ್ರಯುಕ್ತತೆ ಮತ್ತು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಹೆಚ್ಚು ಇಂಗಾಲಯುಕ್ತ ವಸ್ತುಗಳು. ನೀರು ಮತ್ತು ವಾಯುಮಂಡಲಗಳಿಂದ ಹಲವಾರು ಮಾಲಿನ್ಯಕಾರಕಗಳನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕಲು ವಿವಿಧ ಕೈಗಾರಿಕೆಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುವ ಆಗಾಗ್ಗೆ ಬಳಸಲಾಗುವ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ವಸ್ತುಗಳಲ್ಲಿ AC ಒಂದಾಗಿದೆ. ಕೃಷಿ ಮತ್ತು ತ್ಯಾಜ್ಯ ಉತ್ಪನ್ನಗಳಿಂದ ಸಂಶ್ಲೇಷಿಸಲ್ಪಟ್ಟ AC ಯಿಂದ, ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುವ ನವೀಕರಿಸಲಾಗದ ಮತ್ತು ದುಬಾರಿ ಮೂಲಗಳಿಗೆ ಇದು ಉತ್ತಮ ಪರ್ಯಾಯವಾಗಿದೆ ಎಂದು ಸಾಬೀತಾಗಿದೆ. AC ತಯಾರಿಕೆಗಾಗಿ, ಎರಡು ಮೂಲಭೂತ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳು, ಕಾರ್ಬೊನೈಸೇಶನ್ ಮತ್ತು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವಿಕೆಯನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಮೊದಲ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ, ಎಲ್ಲಾ ಬಾಷ್ಪಶೀಲ ಘಟಕಗಳನ್ನು ಹೊರಹಾಕಲು ಪೂರ್ವಗಾಮಿಗಳನ್ನು 400 ರಿಂದ 850 ° C ವರೆಗಿನ 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 ರಂಧ್ರಯುಕ್ತತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಚಾರ್ ಅನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಎರಡನೇ ಹಂತವು ಹಿಂದೆ ಸಂಶ್ಲೇಷಿಸಲಾದ ಚಾರ್ ಅನ್ನು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವುದನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ. ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ರಂಧ್ರದ ಗಾತ್ರ ವರ್ಧನೆಯನ್ನು ಮೂರು ಭಾಗಗಳಾಗಿ ವಿಂಗಡಿಸಬಹುದು: ಹಿಂದೆ ಪ್ರವೇಶಿಸಲಾಗದ ರಂಧ್ರಗಳನ್ನು ತೆರೆಯುವುದು, ಆಯ್ದ ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವಿಕೆಯಿಂದ ಹೊಸ ರಂಧ್ರಗಳ ಅಭಿವೃದ್ಧಿ ಮತ್ತು ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿರುವ ರಂಧ್ರಗಳ ಅಗಲೀಕರಣ.
ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ, ಅಪೇಕ್ಷಿತ ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣ ಮತ್ತು ಸರಂಧ್ರತೆಯನ್ನು ಪಡೆಯಲು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವಿಕೆಗಾಗಿ ಭೌತಿಕ ಮತ್ತು ರಾಸಾಯನಿಕ ಎಂಬ ಎರಡು ವಿಧಾನಗಳನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಭೌತಿಕ ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವಿಕೆಯು ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ (650 ಮತ್ತು 900°C ನಡುವೆ) ಗಾಳಿ, ಇಂಗಾಲದ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ ಮತ್ತು ಉಗಿಯಂತಹ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣಗೊಳಿಸುವ ಅನಿಲಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಇಂಗಾಲೀಕರಿಸಿದ ಇದ್ದಿಲಿನ ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವಿಕೆಯನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ. ಕಾರ್ಬನ್ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ ಅನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಅದರ ಶುದ್ಧ ಸ್ವಭಾವ, ಸುಲಭ ನಿರ್ವಹಣೆ ಮತ್ತು ಸುಮಾರು 800°C ನಲ್ಲಿ ನಿಯಂತ್ರಿಸಬಹುದಾದ ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಿಂದಾಗಿ ಆದ್ಯತೆ ನೀಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ಉಗಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಇಂಗಾಲದ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವಿಕೆಯೊಂದಿಗೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ರಂಧ್ರದ ಏಕರೂಪತೆಯನ್ನು ಪಡೆಯಬಹುದು. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಭೌತಿಕ ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವಿಕೆಗಾಗಿ, ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ AC ಅನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಬಹುದಾದ್ದರಿಂದ ಇಂಗಾಲದ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಉಗಿಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚು ಆದ್ಯತೆ ನೀಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ನೀರಿನ ಸಣ್ಣ ಅಣುವಿನ ಗಾತ್ರದ ಕಾರಣದಿಂದಾಗಿ, ಚಾರ್‌ನ ರಚನೆಯೊಳಗೆ ಅದರ ಪ್ರಸರಣವು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ. ಉಗಿಯಿಂದ ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವಿಕೆಯು ಅದೇ ಮಟ್ಟದ ಪರಿವರ್ತನೆಯೊಂದಿಗೆ ಇಂಗಾಲದ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಿಂತ ಎರಡರಿಂದ ಮೂರು ಪಟ್ಟು ಹೆಚ್ಚಾಗಿದೆ ಎಂದು ಕಂಡುಬಂದಿದೆ.
ಆದಾಗ್ಯೂ, ರಾಸಾಯನಿಕ ವಿಧಾನವು ಪೂರ್ವಗಾಮಿಯನ್ನು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವ ಏಜೆಂಟ್‌ಗಳೊಂದಿಗೆ (NaOH, KOH, ಮತ್ತು FeCl3, ಇತ್ಯಾದಿ) ಬೆರೆಸುವುದನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ. ಈ ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವ ಏಜೆಂಟ್‌ಗಳು ಆಕ್ಸಿಡೈಸಿಂಗ್ ಏಜೆಂಟ್‌ಗಳಾಗಿ ಮತ್ತು ನಿರ್ಜಲೀಕರಣ ಏಜೆಂಟ್‌ಗಳಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ. ಈ ವಿಧಾನದಲ್ಲಿ, ಭೌತಿಕ ವಿಧಾನಕ್ಕೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಕಾರ್ಬೊನೈಸೇಶನ್ ಮತ್ತು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವಿಕೆಯನ್ನು ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನ 300-500°C ನಲ್ಲಿ ಏಕಕಾಲದಲ್ಲಿ ನಡೆಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ, ಇದು ಪೈರೋಲಿಟಿಕ್ ವಿಭಜನೆಯ ಮೇಲೆ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ನಂತರ, ಸುಧಾರಿತ ಸರಂಧ್ರ ರಚನೆಯ ವಿಸ್ತರಣೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಇಂಗಾಲದ ಇಳುವರಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. ಭೌತಿಕ ವಿಧಾನಕ್ಕಿಂತ ರಾಸಾಯನಿಕದ ಪ್ರಮುಖ ಪ್ರಯೋಜನಗಳೆಂದರೆ ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದ ಅವಶ್ಯಕತೆ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ರಂಧ್ರ ರಚನೆಗಳು, ದೊಡ್ಡ ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಪೂರ್ಣಗೊಳಿಸುವ ಸಮಯ.
ರಾಸಾಯನಿಕ ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವ ವಿಧಾನದ ಶ್ರೇಷ್ಠತೆಯನ್ನು ಕಿಮ್ ಮತ್ತು ಅವರ ಸಹೋದ್ಯೋಗಿಗಳು ಪ್ರಸ್ತಾಪಿಸಿದ ಮಾದರಿಯ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ವಿವರಿಸಬಹುದು [1] ಅದರ ಪ್ರಕಾರ ಮೈಕ್ರೋಪೋರ್‌ಗಳ ರಚನೆಗೆ ಕಾರಣವಾದ ವಿವಿಧ ಗೋಳಾಕಾರದ ಮೈಕ್ರೋಡೊಮೇನ್‌ಗಳು AC ಯಲ್ಲಿ ಕಂಡುಬರುತ್ತವೆ. ಮತ್ತೊಂದೆಡೆ, ಇಂಟರ್‌ಮೈಕ್ರೋಡೊಮೈನ್ ಪ್ರದೇಶಗಳಲ್ಲಿ ಮೆಸೊಪೋರ್‌ಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಪ್ರಾಯೋಗಿಕವಾಗಿ, ಅವರು ರಾಸಾಯನಿಕ (KOH ಬಳಸಿ) ಮತ್ತು ಭೌತಿಕ (ಉಗಿ ಬಳಸಿ) ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವಿಕೆಯಿಂದ ಫೀನಾಲ್-ಆಧಾರಿತ ರಾಳದಿಂದ ಸಕ್ರಿಯ ಇಂಗಾಲವನ್ನು ರೂಪಿಸಿದರು (ಚಿತ್ರ 1). KOH ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವಿಕೆಯಿಂದ ಸಂಶ್ಲೇಷಿಸಲ್ಪಟ್ಟ AC ಉಗಿ ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವಿಕೆಯಿಂದ 2213 m2/g ಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ 2878 m2/g ಹೆಚ್ಚಿನ ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಎಂದು ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ತೋರಿಸಿವೆ. ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, ರಂಧ್ರದ ಗಾತ್ರ, ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣ, ಸೂಕ್ಷ್ಮ ರಂಧ್ರ ಪರಿಮಾಣ ಮತ್ತು ಸರಾಸರಿ ರಂಧ್ರ ಅಗಲದಂತಹ ಇತರ ಅಂಶಗಳು KOH-ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸಿದ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಉಗಿ ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವಿಕೆಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಉತ್ತಮವಾಗಿ ಕಂಡುಬಂದಿವೆ.

ಸ್ಟೀಮ್ ಆಕ್ಟಿವೇಷನ್ (C6S9) ಮತ್ತು KOH ಆಕ್ಟಿವೇಷನ್ (C6K9) ನಿಂದ ತಯಾರಿಸಿದ AC ನಡುವಿನ ವ್ಯತ್ಯಾಸಗಳನ್ನು ಕ್ರಮವಾಗಿ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ರಚನೆ ಮಾದರಿಯ ಪರಿಭಾಷೆಯಲ್ಲಿ ವಿವರಿಸಲಾಗಿದೆ.

ಕಣದ ಗಾತ್ರ ಮತ್ತು ತಯಾರಿಕೆಯ ವಿಧಾನವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿ, ಇದನ್ನು ಮೂರು ವಿಧಗಳಾಗಿ ವರ್ಗೀಕರಿಸಬಹುದು: ಚಾಲಿತ AC, ಹರಳಿನ AC ಮತ್ತು ಮಣಿ AC. ಚಾಲಿತ AC ಅನ್ನು 1 ಮಿಮೀ ಗಾತ್ರವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಕಣಗಳಿಂದ ರಚಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಸರಾಸರಿ ವ್ಯಾಸವು 0.15-0.25 ಮಿಮೀ ವ್ಯಾಪ್ತಿಯಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ. ಹರಳಿನ AC ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ದೊಡ್ಡ ಗಾತ್ರ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ಬಾಹ್ಯ ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ. ಹರಳಿನ AC ಯನ್ನು ಅವುಗಳ ಆಯಾಮ ಅನುಪಾತಗಳನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿ ವಿವಿಧ ದ್ರವ ಹಂತ ಮತ್ತು ಅನಿಲ ಹಂತದ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಿಗೆ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಮೂರನೇ ವರ್ಗ: ಮಣಿ AC ಅನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ 0.35 ರಿಂದ 0.8 ಮಿಮೀ ವ್ಯಾಸದ ಪೆಟ್ರೋಲಿಯಂ ಪಿಚ್‌ನಿಂದ ಸಂಶ್ಲೇಷಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಇದು ಹೆಚ್ಚಿನ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ಧೂಳಿನ ಅಂಶಕ್ಕೆ ಹೆಸರುವಾಸಿಯಾಗಿದೆ. ಅದರ ಗೋಳಾಕಾರದ ರಚನೆಯಿಂದಾಗಿ ನೀರಿನ ಶೋಧನೆಯಂತಹ ದ್ರವೀಕೃತ ಹಾಸಿಗೆ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಲ್ಲಿ ಇದನ್ನು ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.