Активированный уголь является уникальным материалом, входящим в семейство углеводородов.
Активированный уголь находит применение в современной промышленности в разнообразном виде: от сажи до ядерного графита, от углеродных волокон и композитов до электродного графита и многих других. Все они поступают из органических источников, но с различными процессами карбонизации и производства. Наличие активированного угля для промышленного использования во многом связано с доступом к ресурсам, обновлением ресурсов и их переработкой в соответствии со строгими спецификациями для контроля конкретного промышленного применения.
Активированный уголь не просто добывается, он должен быть синтезирован.
Пористость углерода, изначально полученная в результате карбонизации, не достаточно развита для большинства технологических требований, и некоторые улучшения являются необходимым предварительным этапом. Это делается несколькими способами, включая создание дополнительной пористости, расширение существующей пористости, модификацию поверхности пористости, а также модификацию самого процесса карбонизации.
Кроме того, помимо основных процессов активации углекислым газом или паром, используются еще три метода химической активации, включающие соуглероживание с:
- хлоридом цинка,
- фосфорной кислотой
- гидроксидом калия.
Активированный уголь является мощным адсорбентом и проявляет исключительную специфичность применения в зависимости от структуры. Активированный уголь можно рассматривать как молекулярное пространство, содержащееся в трёхмерной сети атомов углерода, расположенных в слоях, состоящих из кольцевых структур, несколько несовершенным образом соединённых между собой.
Успех и продолжающееся использование активированного угля являются прямым следствием его уникальности и универсальности. Естественно, что такой материал привлёк внимание широкого круга исследователей, от инженеров-водников, экологических групп, инженеров-конструкторов до химиков, физиков, математиков и специалистов по компьютерному моделированию.
Систематический охват основных принципов, свойств и текущих и появляющихся применения текстиля из углеродного волокна, предоставляет специалистам отрасли и учёным, более широкое понимание этих материалов.
Материалы с активированным углём являются традиционными химическими адсорбентами из-за их очень высокой удельной площади поверхности и большого объёма микропор. В последнее время внимание промышленности было обращено на волокна активированного угля для производства текстиля. Изготовление текстильных материалов и изделий из активного угля — это передовая технология, совмещённая с производством волокон термохимическими процессами на основе полимеров.
Волокна активированного угля — это современные материалы, сочетающие в себе лучшее из углеродных волокон и активированного угля с рядом существенных преимуществ перед более традиционными порошковыми или гранулированными формами. Преимущества волокна активированного угля по сравнению с классическим активированным углём включают его более высокую адсорбционную способность, большую площадь поверхности, более высокую скорость адсорбции и простоту изготовления. Волокна активированного угля могут быть синтезированы с использованием различных сырьевых материалов, таких как фенольные смолы, смоляное волокно, полиакрилонитрил или биомасса.
Высокая площадь поверхности, контролируемый размер пор и распределение пор необходимы для применения этих материалов в конкретных конечных целях. Таким образом, удельная площадь поверхности и пористость углеродных волокон могут быть существенно изменены с помощью процесса активации, который удаляет из структуры наиболее реакционноспособные атомы углерода, увеличивая площадь поверхности и пористость. Пористая структура активированного угля сильно зависит от процесса активации (физической или химической), сырья, исходной структуры пор, шероховатости поверхности и функциональных свойств поверхности.
Волокно активированного угля является одним из самых важных пористых углеводородов с точки зрения адсорбционных применений. Это волокно может быть изготовлено из синтетического углеродного волокна путем обеспечения дополнительного процесса активации. Учитывая воздействие на окружающую среду, в последнее время были проведены различные исследования, связанные с развитием производства активированного углеродного волокна из биомассы.
Для успеха процессов пиролиза необходимо внедрять пост-спиннинговые обработки, такие как модификация путем нанесения покрытий, пропитка химическими веществами и вытягивание пластификатором.
Производство активированного углеродного волокна включает в себя три важных производственных процесса:
- стабилизация и предварительная обработка волокон-прекурсоров, таких, как полиакрилонитрильные, пековые, фенольные и целлюлозные волокна;
- карбонизация стабилизированных волокон;
- активация волокон путем физической или химической активации.