活性炭國(guó)家專(zhuān)精特新“小巨人”企業(yè)活性炭產(chǎn)學(xué)研合作

　　活性炭用牛奶加工制成，韓研的研發(fā)人員從乳制品行業(yè)中過(guò)量的牛奶制成了一種帶選擇性的高性能活性炭，用于可擴(kuò)展的活性炭吸附。

　　為什么用牛奶加工成活性炭，目前溫室效應(yīng)越發(fā)嚴(yán)重需要一款針對(duì)二氧化碳用的吸附劑。二氧化碳的主要來(lái)源是化石燃料發(fā)電廠，而牛奶則是牛生產(chǎn)的。盡管兩者都不會(huì)消失，但通過(guò)使用從后者獲得的剩余牛奶，有可能大幅減少二氧化碳的排放。用奶粉可以做高性能的活性炭吸附劑前體，但是我們絕不提倡生產(chǎn)更多的牛奶。相反，我們可以將目前正在處理的牛奶(牛奶廠量過(guò)剩或者快過(guò)期的)充分利用制成活性炭。對(duì)于新的活性炭吸附技術(shù)而言，牛奶是易于獲得的，可持續(xù)的廢物流，可以幫助抵消乳制品行業(yè)產(chǎn)生的排放。

　　活性炭用牛奶做前體的優(yōu)點(diǎn)

　　經(jīng)過(guò)發(fā)現(xiàn)牛奶的結(jié)構(gòu)可以很好地控制碳的孔隙率和表面化學(xué)性質(zhì)，這超出了諸如椰子殼或煤等標(biāo)準(zhǔn)前體所能達(dá)到的范圍。這意味著能夠從對(duì)二氧化碳具有選擇性和高效能的天然前體中制備活性炭，能夠解決電廠煙氣捕集所必需的選擇性(二氧化碳對(duì)水蒸氣)的組合，同時(shí)要保持整體產(chǎn)能高和成本相對(duì)較低的難題。通常，在一種材料中可以有一個(gè)，也許有兩個(gè)優(yōu)秀特征，但是能開(kāi)發(fā)出高性能材料才是研究的目的。有些活性炭有著高二氧化碳吸附容量但不是選擇性的，高選擇性的活性炭可能吸附容量不高，然而高容量高選擇性的活性炭有可能可擴(kuò)展性差。

　　圖1：不同孔徑活性炭的SEM圖像。

　　牛奶是怎么制成活性炭的

　　活性炭吸附劑是通過(guò)兩步熱解過(guò)程制備的，該過(guò)程包括將奶粉轉(zhuǎn)化為生物炭，然后在高溫下用堿活化。同時(shí)還增加了細(xì)微的差別，即涉及一種輔助化學(xué)或物理試劑，可在材料上蝕刻出納米級(jí)的孔隙。牛奶由多種蛋白質(zhì)，脂肪和礦物質(zhì)組成。有特別地酪蛋白蛋白(一種磷酸蛋白家族)以膠束的形式存在于牛奶中，通過(guò)疏水相互作用，氫鍵結(jié)合以及膠束核心內(nèi)磷酸鈣納米簇的橋接而在內(nèi)部得到穩(wěn)定。圖1正是這些磷酸鈣-酪蛋白蛋白簇充當(dāng)碳的3D結(jié)構(gòu)發(fā)展的模板，因?yàn)樗鼈冊(cè)跓峤獾某跏茧A段得以保存，在此階段奶粉被加熱到400°C，并防止活性炭?jī)?nèi)結(jié)構(gòu)塌陷。在第二個(gè)活化步驟中，堿KOH與碳反應(yīng)生成碳酸鉀，碳酸鉀分解并留下富氮和富氧的微孔。所得的活性炭顯示出有效且可逆地捕集二氧化碳，同時(shí)排除了水蒸氣。

　　活性炭用牛奶加工制成在經(jīng)過(guò)研發(fā)團(tuán)隊(duì)的控制合成過(guò)程的變量(例如溫度，時(shí)間和所用堿的量)來(lái)微調(diào)微孔尺寸，可以讓本款活性炭擁有更多的適用性。要獲得優(yōu)秀的選擇性，前體和合成路線不必是超異質(zhì)的。當(dāng)了解前體的結(jié)構(gòu)，然后將其與量身定制的制造路線相結(jié)合即可制成高級(jí)別的活性炭。本次使用牛奶作為前體是為了尋找高性能活性炭的制造方法，與經(jīng)濟(jì)便宜的好獲得的原材料。這樣就能大規(guī)模的生產(chǎn)制造這類(lèi)的新品活性炭。如果您有什么不明白的可以咨詢(xún)我們，我們有專(zhuān)業(yè)的技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)可以給您提供技術(shù)支持。

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