De procedure voor het verwerken van actieve kool bestaat doorgaans uit een carbonisatie gevolgd door een activering van koolstofhoudend materiaal van plantaardige oorsprong. Carbonisatie is een warmtebehandeling bij 400-800°C waarbij grondstoffen worden omgezet in koolstof door het gehalte aan vluchtige stoffen te minimaliseren en het koolstofgehalte van het materiaal te verhogen. Dit verhoogt de sterkte van het materiaal en creëert een initiële poreuze structuur die nodig is als de koolstof moet worden geactiveerd. Het aanpassen van de carbonisatieomstandigheden kan het eindproduct aanzienlijk beïnvloeden. Een verhoogde carbonisatietemperatuur verhoogt de reactiviteit, maar verkleint tegelijkertijd het aanwezige poriënvolume. Dit verminderde poriënvolume is het gevolg van een toename van de condensatie van het materiaal bij hogere carbonisatietemperaturen, wat een toename van de mechanische sterkte oplevert. Daarom wordt het belangrijk om de juiste procestemperatuur te kiezen op basis van het gewenste carbonisatieproduct.
Deze oxiden diffunderen uit de koolstof, wat resulteert in een gedeeltelijke vergassing die poriën opent die voorheen gesloten waren en de interne poreuze structuur van de koolstof verder ontwikkelt. Bij chemische activering wordt de koolstof bij hoge temperaturen gereageerd met een dehydraterend middel dat het grootste deel van waterstof en zuurstof uit de koolstofstructuur elimineert. Chemische activering combineert vaak de carbonisatie- en activeringsstap, maar deze twee stappen kunnen nog steeds afzonderlijk plaatsvinden, afhankelijk van het proces. Bij gebruik van KOH als chemisch activeringsmiddel zijn grote oppervlakken van meer dan 3.000 m2/g aangetroffen.
Actieve kool uit verschillende grondstoffen.
Naast dat het een adsorbens is die voor veel verschillende doeleinden wordt gebruikt, kan actieve kool worden geproduceerd uit een schat aan verschillende grondstoffen, waardoor het een ongelooflijk veelzijdig product is dat op veel verschillende gebieden kan worden geproduceerd, afhankelijk van welke grondstof beschikbaar is. Sommige van deze materialen omvatten de schillen van planten, de stenen van fruit, houtachtige materialen, asfalt, metaalcarbiden, carbon blacks, afvalafzettingen uit rioolwater en polymeerresten. Verschillende soorten steenkool, die al bestaan in een koolstofhoudende vorm met een ontwikkelde poriënstructuur, kunnen verder worden verwerkt tot actieve kool. Hoewel actieve kool uit vrijwel elke grondstof kan worden geproduceerd, is het het meest kosteneffectief en milieubewust om actieve kool uit afvalmaterialen te produceren. Van actieve kool geproduceerd uit kokosnootschalen is aangetoond dat ze grote hoeveelheden microporiën bevatten, waardoor ze de meest gebruikte grondstof zijn voor toepassingen waarbij een hoge adsorptiecapaciteit nodig is. Ook zaagsel en ander houtachtig afvalmateriaal bevat sterk ontwikkelde microporeuze structuren die goed zijn voor adsorptie uit de gasfase. De productie van actieve kool uit olijf-, pruimen-, abrikozen- en perzikpitten levert zeer homogene adsorbentia op met aanzienlijke hardheid, slijtvastheid en een hoog microporievolume. PVC-schroot kan worden geactiveerd als HCl vooraf wordt verwijderd, en resulteert in een actieve kool die een goed adsorbens is voor methyleenblauw. Er zijn zelfs actieve koolsoorten geproduceerd uit bandenschroot. Om onderscheid te maken tussen het brede scala aan mogelijke voorlopers, wordt het noodzakelijk om de resulterende fysieke eigenschappen na activering te evalueren. Bij de keuze van een precursor zijn de volgende eigenschappen van belang: specifiek oppervlak van de poriën, porievolume en porievolumeverdeling, samenstelling en grootte van de korrels, en chemische structuur/karakter van het koolstofoppervlak.
Het kiezen van de juiste precursor voor de juiste toepassing is erg belangrijk omdat variatie van precursormaterialen het mogelijk maakt de koolstofporiënstructuur te controleren. Verschillende precursors bevatten variërende hoeveelheden macroporiën (> 50 nm), die hun reactiviteit bepalen. Deze macroporiën zijn niet effectief voor adsorptie, maar hun aanwezigheid maakt meer kanalen mogelijk voor het creëren van microporiën tijdens activering. Bovendien bieden de macroporiën meer wegen voor adsorbaatmoleculen om de microporiën te bereiken tijdens adsorptie.
Posttijd: 01 april 2022