1. Réamhrá ar scagairí carbóin gníomhachtaithe
Is croí -theicneolaíocht i bpróisis scagacháin iad scagairí carbóin gníomhachtaithe (AC) le breis agus céad bliain, ag soláthar réitigh ríthábhachtacha i réimsí ó chosaint an chomhshaoil go feidhmchláir thionsclaíocha. Déantar carbón gníomhachtaithe a tháirgeadh trí ábhair atá saibhir ó thaobh carbóin de, mar shampla sliogáin chnó cócó, gual, nó adhmad a théamh i láthair méid teoranta ocsaigine, as a leanann forbairt struchtúir an-scagach. Osclaíonn an próiseas “gníomhachtaithe” seo na milliúin pores beag bídeach laistigh den ábhar, ag soláthar achar dromchla an -ard - go minic idir 500 agus 1500 m² in aghaidh an ghram. Mar gheall ar an achar dromchla ollmhór seo, in éineacht le cumas an ábhair móilíní a mhealladh agus a ghabháil, déanann sé carbón gníomhachtaithe le haghaidh asaithe, an próiseas trína mealltar agus a choinnítear ar dhromchla an ábhair.
Is mar gheall ar a chumas ard chun réimse leathan substaintí a chur i bhfeidhm go forleathan carbóin ghníomhachtaithe, amhail comhdhúile orgánacha, gáis, agus truailleáin. Úsáidtear AC i réimsí éagsúla amhail:
Cóireáil uisce: I gcórais chóireála uisce cathrach agus tionsclaíocha, baintear carbón gníomhachtaithe le substaintí díobhálacha mar chlóirín, lotnaidicídí, miotail throma, agus comhdhúile so -ghalaithe orgánacha (VOCanna). Is cineálacha coitianta iad scagairí carbóin gníomhachtaithe gráinneach (GAC) agus carbón gníomhachtaithe púdraithe (PAC) a úsáidtear i gcórais scagacháin uisce.
Íonú aeir: Úsáidtear scagairí carbóin gníomhachtaithe go forleathan i gcórais scagacháin aeir chun truailleáin a bhaint, mar shampla comhdhúile so -ghalaithe orgánacha (VOCanna), formaildéad, amóinia, agus deatach toitíní. Tá ról ríthábhachtach ag na scagairí seo maidir le caighdeán an aeir a fheabhsú i bhfoirgnimh chónaithe agus tráchtála araon.
Próisis Thionsclaíocha: I bhfeidhmchláir thionsclaíocha, úsáidtear carbón gníomhachtaithe i dtéarnamh tuaslagóra, íonú gáis, agus próisis mhonaraithe ceimiceacha chun ábhar salaithe a bhaint as gáis nó leachtanna.
2. Feidhmíocht fheabhsaithe de Scagairí carbóin gníomhachtaithe
Chun éifeachtúlacht na scagairí carbóin gníomhachtaithe a fheabhsú, tá roinnt modhanna forbartha ag eolaithe agus innealtóirí chun cumas asaithe, roghnaíocht agus cobhsaíocht an ábhair a fheabhsú. Tugann na teicnící modhnaithe seo deis do charbón gníomhachtaithe a bheith níos speisialaithe, rud a chiallaíonn go bhfuil sé in ann dul i ngleic le raon níos leithne ábhar salaithe ar bhealach níos éifeachtaí.
2.1. Feidhmiú dromchla
Is teicníc é feidhmiú dromchla a úsáidtear chun grúpaí ceimiceacha sonracha a thabhairt isteach ar dhromchla carbóin ghníomhachtaithe. Is féidir leis na grúpaí feidhmiúla seo cleamhnas an ábhair a mhéadú le haghaidh ábhar salaithe áirithe, ag cur lena fheidhmíocht in iarratais spriocdhírithe. I measc na bpríomhmhodhanna a bhaineann le modhnú dromchla tá:
Cóireáil ocsaídiúcháin: Trí ghrúpaí feidhmiúla ocsaídiúcháin a nochtadh do ghníomhairí ocsaídiúcháin mar aigéad nítreach nó ózón, tugtar isteach grúpaí feidhmiúla ina bhfuil ocsaigin (mar ghrúpaí carbocsaile, hiodrocsaile, agus carbóinile) ar an dromchla carbóin. Méadaíonn na grúpaí feidhme seo cumas an ábhair chun comhdhúile polar a mhaisiú, amhail móilíní orgánacha, miotail, agus gáis áirithe.
Amination: Feabhsaíonn grúpaí aimín a thabhairt isteach ar dhromchla an charbóin ghníomhachtaithe a chumas chun gáis aigéadacha a mhaisiú cosúil le dé -ocsaíd charbóin (CO2) agus suilfíd hidrigine (H2S), chomh maith le truailleáin orgánacha áirithe. Tá an modhnú seo thar a bheith úsáideach do chórais scagacháin aeir ina bhfuil gá le gáis aigéadacha a bhaint.
Luchtú ian miotail: Soláthraíonn ian miotail amhail airgead, copar, agus iarann ar an dromchla carbóin gníomhachtaithe suíomhanna gníomhacha breise a fheabhsaíonn a chumas chun ábhar salaithe a mharú. Tá carbón gníomhachtaithe miotail-mhodhnaithe an-éifeachtach d'iarratais ar nós VOCanna, ruaimeanna, agus miotail throma a bhaint as uisce.
Cuireann feidhmíocht dromchla ar chumas carbóin ghníomhachtaithe a chur in oiriúint d'iarratais speisialaithe, a roghnaíocht a fheabhsú le haghaidh ábhar salaithe áirithe agus a éifeachtúlacht fhoriomlán a mhéadú.
2.2. Comhtháthú nanaitheicneolaíochta
Tá dul chun cinn suntasach tugtha ag nanaitheicneolaíocht do réimse an scagacháin charbóin ghníomhachtaithe. Trí nana -ábhair a ionchorprú i gcarbón gníomhachtaithe, is féidir achar dromchla an ábhair, neart meicniúil, agus cumas asaithe foriomlán a fheabhsú, as a dtiocfaidh scagachán níos éifeachtaí. I measc na gcur chuige nanaitheicneolaíochta suntasacha tá:
Nana -fheadáin charbóin (CNTanna): Nuair a dhéantar nana -fheadáin charbóin a chomhtháthú le carbón gníomhachtaithe, feabhsaítear achar dromchla an ábhair agus airíonna meicniúla. Tairgeann CNTanna buntáistí struchtúracha uathúla, lena n -áirítear achar dromchla méadaithe agus an cumas raon leathan truailleáin a mhaisiú, mar shampla miotail throma agus comhdhúile orgánacha. Is féidir le CNTanna sláine struchtúrach an ábhair a fheabhsú freisin, rud a chiallaíonn go bhfuil sé níos marthanaí faoi choinníollacha géara.
Ocsaíd Graphene (GO): Is éard atá in ocsaíd ghraifín ná nana -ábhar eile a fheabhsaíonn a chumais asaithe agus imoibríocht dhromchla foriomlán nuair a ionchorpraítear é i gcarbón gníomhachtaithe. Tá carbón gníomhachtaithe modhnaithe go háirithe úsáideach chun truailleáin chéim gáis a asú, lena n-áirítear VOCanna, CO2, agus meatán. Feabhsaíonn feidhmiúlachtaí dromchla breise an ábhair a fhriotaíocht i gcoinne bréan, ag cinntiú feidhmíocht fhadtéarmach.
Is féidir nanacháithníní de mhiotail: nanacháithníní miotail, amhail airgead, ór, nó copar, a luchtú ar charbón gníomhachtaithe chun airíonna catalaíocha agus asaithe feabhsaithe a sholáthar. Is féidir leis na nanacháithníní seo feabhas a chur ar chumas an ábhair truailleáin shonracha a mhaisiú, mar shampla comhdhúile sulfair, agus is féidir leo airíonna frithmhiocróbacha a thabhairt isteach, rud a fhágann go bhfuil na scagairí úsáideach i íonú aeir agus uisce araon.
Trí nana -ábhair a ionchorprú, is féidir carbón gníomhachtaithe a bharrfheabhsú le haghaidh raon feidhmchlár scagacháin speisialaithe, ag tairiscint éifeachtúlacht agus inbhuanaitheacht níos fearr.
2.3. Ábhair ilchodacha
Ábhair ilchodacha le chéile carbón gníomhachtaithe le substaintí eile chun a fheidhmíocht a fheabhsú. Tá na comhdhúile seo thar a bheith úsáideach le haghaidh feidhmchlár a éilíonn cumais bainte ar leith, amhail deighilt gáis nó asú roghnach. I measc cuid de na príomhábhair ilchodacha tá:
Comhábhair charbóin atá gníomhachtaithe ag Zeolite: Is mianraí microporous iad zeolites ar a dtugtar a gcumas chun ian agus gáis shonracha a mhalartú. Trí zeolites a chomhcheangal le carbón gníomhachtaithe, cuirtear le cumas an ábhair truailleáin áirithe a bhaint, amhail amóinia nó suilfíd hidrigine. Is minic a úsáidtear comhdhúile carbóin atá gníomhachtaithe ag zeolite in iarratais thionsclaíocha agus i gcórais íonúcháin aeir.
Creatlach Miotal-Orgánach (MOF)-Comhdhúile carbóin gníomhachtaithe: Is ábhair an-phóiriúla iad na MOFanna le struchtúir pore iniompartha agus limistéir dhromchla thar a bheith ard. Nuair a chuirtear in éineacht le carbón gníomhachtaithe, cuireann MOFanna le cumas an ábhair gáis a mharú mar CO2, meatán, agus hidrigin. Tá na comhdhúile seo oiriúnach d'iarratais i ngabháil charbóin agus i scaradh gáis, áit a bhfuil acmhainn ard -asaithe riachtanach.
Ceadaíonn comhdhúile carbón gníomhachtaithe a chur in oiriúint do thascanna a bhaint go sonrach, rud a chiallaíonn go bhfuil siad thar a bheith úsáideach i dtionscail a dhéileálann le meascáin chasta truailleán.
2.4. Ardteicnící Cóireála
Chomh maith le modhanna modhnaithe traidisiúnta, forbraíodh teicnící ardchóireála chun feidhmíocht charbóin ghníomhachtaithe a fheabhsú tuilleadh. Dhá theicníc den sórt sin-cóireáil le cúnamh agus cóireáil plasma-tairgeadh feabhsuithe tuar dóchais i scagachán carbóin:
Cóireáil le cúnamh micreathonnach: Trí charbón gníomhachtaithe a chur faoi radaíocht micreathonn, is féidir struchtúr pore agus achar dromchla an ábhair a bharrfheabhsú. Cuireann an próiseas téimh mhear le cumas asaithe carbóin ghníomhachtaithe, rud a fhágann go bhfuil sé níos éifeachtaí chun raon leathan truailleán a bhaint, go háirithe VOCanna agus móilíní beaga orgánacha. Is féidir leis an modh seo feabhas a chur ar phoitéinseal athghiniúna an ábhair freisin, rud a laghdaíonn an gá le hathsholáthar go minic.
Cóireáil plasma: Is éard atá i gceist le cóireáil plasma ná carbón gníomhachtaithe a nochtadh do gháis ianaithe, a athraíonn ceimic dhromchla an ábhair. Is féidir le cóireáil plasma grúpaí feidhmiúla a thabhairt isteach a fheabhsaíonn cleamhnas an charbóin le haghaidh ábhar salaithe ar leith, rud a chiallaíonn go bhfuil sé níos roghnaíche agus níos éifeachtaí i asaithe. Feabhsaíonn an teicníc seo cobhsaíocht an ábhair freisin, rud a ligeann dó a fheidhmíocht a choinneáil thar thréimhsí níos faide.
Tairgeann cóireáil micreathonnach agus plasma bealaí nuálacha chun airíonna dromchla carbóin ghníomhachtaithe a fheabhsú, ag méadú a éifeachtúlachta in iarratais scagacháin agus ag cur lena inbhuanaitheacht.
3. Feidhmchláir atá ag teacht chun cinn de scagairí carbóin gníomhachtaithe modhnaithe
Mar thoradh ar dhul chun cinn na dteicneolaíochtaí modhnaithe tá leathnú ar iarratais charbóin ghníomhachtaithe ar fud na dtionscal éagsúil. Tá na hábhair fheabhsaithe seo á n -úsáid níos mó agus níos mó in iarratais speisialaithe nuair nach leor carbón gníomhachtaithe traidisiúnta. I measc na n -iarratas suntasach atá ag teacht chun cinn tá:
3.1. Íonú uisce
Tá ról níos tábhachtaí ag scagairí carbóin gníomhachtaithe modhnaithe chun aghaidh a thabhairt ar ábhair shalaithe uisce atá ag teacht chun cinn, mar shampla cógaisíocht, ceimiceáin atá ag cur isteach ar inchríneacha, agus microplastics. Tá carbón gníomhachtaithe traidisiúnta éifeachtach maidir le clóirín, VOCanna, agus miotail throma a bhaint, ach tá leaganacha modhnaithe á gcur in oiriúint do thruailleáin níos seasmhaí agus níos casta. Mar shampla, is féidir le carbón gníomhachtaithe a fheidhmítear le grúpaí aimín truailleáin orgánacha a bhaint ar bhealach níos éifeachtaí, agus is féidir le comhdhúile le zeolites nó MOFanna díriú ar ábhar salaithe sonrach, amhail amóinia nó cógaisíocht. Tairgeann na hard -ábhair seo réiteach níos cuimsithí ar dhúshláin íonú uisce nua -aimseartha.
3.2. Feabhsú cáilíochta aeir
Mar gheall ar an méadú ar uirbiú agus ar thionsclaíocht tá truailliú aeir ina ábhar imní suntasach sláinte. Tá scagairí carbóin gníomhachtaithe modhnaithe á ndearadh chun díriú ar thruailleáin shonracha amhail ocsaídí nítrigine (NOX), dé -ocsaíd sulfair (SO2), agus VOCanna. Úsáidtear na scagairí seo i raon feidhmeanna, ó chórais sceite thionsclaíoch go purifiers aer cónaithe. Trí na hairíonna dromchla agus an struchtúr pore a chur in oiriúint, is féidir leis na scagairí seo gáis dhíobhálacha a bhaint níos éifeachtaí, caighdeán an aeir laistigh agus lasmuigh a fheabhsú. Nuair a chuirtear airíonna frithmhiocróbacha trí luchtú nanacháithníní miotail ag cur le cumas carbóin ghníomhachtaithe pataiginí aerbheirthe a bhaint, rud a chiallaíonn go bhfuil sé luachmhar i suíomhanna cúram sláinte.
3.3. Gabháil charbóin agus forlámhú
Mar thoradh ar an imní atá ag dul i méid maidir le hathrú aeráide tá spéis mhéadaithe i dteicneolaíochtaí gabhála carbóin. Tá iniúchadh á dhéanamh ar charbón gníomhachtaithe modhnaithe chun go mbeidh sé in ann astuithe dé -ocsaíd charbóin (CO2) a ghabháil agus a stóráil ó phróisis thionsclaíocha. Tá gealltanas le haghaidh asaithe CO2 mar gheall ar a n -achar dromchla ard agus méideanna pore iniompartha a léiríonn comhdhúile carbóin gníomhachtaithe le MOFanna, go háirithe. Tairgeann na hábhair seo réiteach inbhuanaithe chun tionchar comhshaoil na dtionscal bunaithe ar bhreosla a laghdú agus chun cur le hiarrachtaí domhanda chun athrú aeráide a mhaolú.
3.4. Cóireáil fuíolluisce tionsclaíoch
In iarratais thionsclaíocha, is minic a bhíonn truailleáin éagsúla i bhfuíolluisce, lena n -áirítear comhdhúile orgánacha, miotail throma, agus ceimiceáin dhíobhálacha eile. Tá ábhair charbóin ghníomhachtaithe modhnaithe á bhforbairt chun na hábhair shalaithe seo a bhaint go héifeachtach, ag tairiscint cur chuige níos spriocdhírithe agus níos éifeachtaí maidir le cóireáil fuíolluisce. Mar shampla, tá comhdhúile le zeolites nó MOFanna á n -úsáid chun truailleáin shonracha a bhaint, agus tá carbón gníomhachtaithe le cumas asaithe feabhsaithe ag cuidiú le tionchar foriomlán comhshaoil sceitheadh fuíolluisce tionsclaíoch a laghdú. $ $
