Postup spracovania aktívneho uhlia typicky pozostáva z karbonizácie, po ktorej nasleduje aktivácia uhlíkatého materiálu rastlinného pôvodu. Karbonizácia je tepelné spracovanie pri teplote 400 – 800 °C, ktoré premieňa suroviny na uhlík minimalizáciou obsahu prchavých látok a zvýšením obsahu uhlíka v materiáli. To zvyšuje pevnosť materiálu a vytvára počiatočnú pórovitú štruktúru, ktorá je nevyhnutná na aktiváciu uhlia. Úprava podmienok karbonizácie môže výrazne ovplyvniť konečný produkt. Zvýšená teplota karbonizácie zvyšuje reaktivitu, ale zároveň znižuje objem prítomných pórov. Tento znížený objem pórov je spôsobený zvýšením kondenzácie materiálu pri vyšších teplotách karbonizácie, čo vedie k zvýšeniu mechanickej pevnosti. Preto je dôležité zvoliť správnu procesnú teplotu na základe požadovaného produktu karbonizácie.
Tieto oxidy difundujú z uhlíka, čo vedie k čiastočnému splyňovaniu, ktoré otvára predtým uzavreté póry a ďalej rozvíja vnútornú pórovitú štruktúru uhlíka. Pri chemickej aktivácii uhlík reaguje pri vysokých teplotách s dehydratačným činidlom, ktoré eliminuje väčšinu vodíka a kyslíka z uhlíkovej štruktúry. Chemická aktivácia často kombinuje krok karbonizácie a aktivácie, ale tieto dva kroky sa môžu v závislosti od procesu vyskytovať aj samostatne. Pri použití KOH ako chemického aktivačného činidla sa zistili veľké povrchové plochy presahujúce 3 000 m2/g.
Aktívne uhlie z rôznych surovín.
Okrem toho, že aktívne uhlie je adsorbentom používaným na mnoho rôznych účelov, môže sa vyrábať z množstva rôznych surovín, vďaka čomu je neuveriteľne všestranným produktom, ktorý sa dá vyrábať v mnohých rôznych oblastiach v závislosti od dostupnej suroviny. Medzi tieto materiály patria škrupiny rastlín, kôstky ovocia, drevnaté materiály, asfalt, karbidy kovov, sadze, odpadové usadeniny z odpadových vôd a polymérne zvyšky. Rôzne druhy uhlia, ktoré už existujú v uhlíkovej forme s rozvinutou pórovitou štruktúrou, sa dajú ďalej spracovať na vytvorenie aktívneho uhlia. Hoci sa aktívne uhlie dá vyrobiť takmer z akejkoľvek suroviny, najefektívnejšie a najšetrnejšie k životnému prostrediu je vyrábať aktívne uhlie z odpadových materiálov. Ukázalo sa, že aktívne uhlie vyrobené zo škrupín kokosových orechov má vysoký objem mikroporéz, vďaka čomu je najbežnejšie používanou surovinou pre aplikácie, kde je potrebná vysoká adsorpčná kapacita. Piliny a iné drevné zvyšky tiež obsahujú silne vyvinuté mikroporézne štruktúry, ktoré sú vhodné na adsorpciu z plynnej fázy. Výroba aktívneho uhlia z kôstok olív, sliviek, marhúľ a broskýň poskytuje vysoko homogénne adsorbenty s výraznou tvrdosťou, odolnosťou voči oderu a vysokým objemom mikroporéz. PVC šrot sa dá aktivovať, ak sa vopred odstráni HCl, čím sa získa aktívne uhlie, ktoré je dobrým adsorbentom metylénovej modrej. Aktívne uhlie sa dokonca vyrába zo šrotu z pneumatík. Aby sa rozlíšila široká škála možných prekurzorov, je potrebné vyhodnotiť výsledné fyzikálne vlastnosti po aktivácii. Pri výbere prekurzora sú dôležité nasledujúce vlastnosti: špecifický povrch pórov, objem pórov a rozloženie objemu pórov, zloženie a veľkosť granúl a chemická štruktúra/charakter povrchu uhlíka.
Výber správneho prekurzora pre správnu aplikáciu je veľmi dôležitý, pretože variácia prekurzorových materiálov umožňuje kontrolovať štruktúru pórov uhlíka. Rôzne prekurzory obsahujú rôzne množstvo makropórov (> 50 nm), ktoré určujú ich reaktivitu. Tieto makropóry nie sú účinné pri adsorpcii, ale ich prítomnosť umožňuje viac kanálov na vytvorenie mikropórov počas aktivácie. Okrem toho makropóry poskytujú viac ciest pre molekuly adsorbátu, aby sa počas adsorpcie dostali k mikropórom.
Čas uverejnenia: 1. apríla 2022