عملية إنتاج أسود الكربون

المواد الخام لإنتاج أسود الكربون المصطبغ هي المنتجات النفطية ومنتجات قطران الفحم البيتومي. وهي تتشكل من الاحتراق غير الكامل أو الانحلال الحراري للهيدروكربونات في درجات حرارة عالية.

1) مصباح عملية الإنتاج الأسود

أول طريقة لإنتاج أسود الكربون في التاريخ هي عملية إنتاج المصابيح السوداء. في هذه العملية، يتم حرق المواد الخام على لوحة الحديد حرق شقة مع قطر يصل إلى 1.5 متر. يتم جمع غطاء محرك السيارة الغاز، ومن ثم تصل إلى جهاز ترسب من خلال الكوع (منحنى 1/4) وأنبوب النار. من أجل السيطرة على خصائص أسود الكربون المنتجة، ينبغي ضمان أن المواد الخام هي أساسا حرق غير مكتملة بالقرب من الفجوة بين لوحة الاحتراق وغطاء العادم. ولكن في الأنبوب قليلا في خط الأنابيب، وسوف تتحلل حراريا الاحتراق تحت نقص الأكسجين، وبالتالي تشكيل جزيئات أكبر أسود الكربون. لهذه الأسباب ، يحتوي التركيب على مجموعة واسعة من توزيع حجم الجسيمات ، والسمة الرئيسية هي الجسيمات الخشنة. وبما أن جزءا صغيرا فقط من الجسيمات التي تشكلت بين قرص الاحتراق وغطاء العادم يمكنه الاتصال بالأوكسجين في الهواء ، فإن هذه السود الكربونية لا تحتوي إلا على كمية صغيرة من أكاسيد السطح ، وقيمة الرقم الحموضة المقابلة محايدة ، والمادة المتطايرة صغيرة جدا.

2) الغاز الأسود عملية الإنتاج

اسم الغاز الأسود يأتي من عملية الإنتاج: عندما يتم تسخين المواد الخام الهيدروكربونية، يتم الغاز أولا، ومن ثم يتم نقل غاز الاحتراق التلقائي (للطاقة) في الموقد كناقل. كمية كبيرة من أسود الكربون المنبعث من هذه الشعلات على شكل الخفافيش ولدت في لهب على شكل مروحة. منذ كل لهب صغيرة والحروق في الهواء، وتشكيل أسود الكربون يختلف كثيرا عن عملية إنتاج مصباح أسود (الاحتراق غير مكتملة). هنا، جزيئات الكربون السوداء على ما يرام جدا. وفقا لأنواع مختلفة، متوسط حجم الجسيمات بين 10 و 30 نانومتر، ومتوسط حجم الجسيمات من الغاز الأسود هو 13 نانومتر. على اللهب المحترق ، هناك طبل مملوء بالماء يدور ببطء. يتم إيداع أسود الكربون على الطبل. عندما يتم كشطه، يتم كشط أسود الكربون بعيدا. عندما تكون درجة الحرارة لا تزال مرتفعة، أسود الكربون شكلت حديثا يأتي في اتصال مع الأكسجين في الهواء. ونتيجة لذلك ، يحدث الأكسدة الجزئية ، وتشكيل عدد كبير من المجموعات الحمضية ، وقيمة الرقم الهيدروجيني الأسود للغاز المقابلة في النطاق الحمضي. ويمكن الحصول على حوالي 6٪ من المادة المتطايرة، والتي تمثل محتواها أكسيد السطح.

3) عملية إنتاج القناة السوداء

تستخدم عملية الإنتاج هذه الغاز الطبيعي كمادة خام. عملية القناة السوداء مشابهة لعملية احتراق الغاز في عملية إنتاج الغاز الأسود. يحرق الغاز الطبيعي وينبعث منه العديد من النيران على شكل مروحة. المنتج الذي تم الحصول عليه يشبه الغاز الأسود ، ولكن الفرق هو أن يتم استخدام تبريد المياه المسطحة هنا. يستخدم الأخدود على شكل حرف U كذرة ترسب لأسود الكربون. لأسباب بيئية واقتصادية، تم إيقاف استخدام هذه الطريقة منذ سنوات عديدة. إنتاج الغاز الأسود لن يؤثر على البيئة البيئية، وعملية الغاز الأسود لا تزال قيد الاستخدام.

4) الفرن عملية الإنتاج الأسود

يتم إنتاج الغاز الأسود في الغلاف الجوي المفتوح ، ولكن يتم تنفيذ عملية إنتاج الفرن الأسود في فرن مغلق في ظل ظروف نقص الأكسجين. بدلا من العديد من الحرائق الصغيرة ، يتم استخدام لهب كبير. ويستخدم النفط كما يتم إضافة المواد الخام والغاز القابل للاحتراق لجعله يصل إلى درجة الحرارة المطلوبة في الفرن. عن طريق تغيير ظروف عملية الإنتاج الأسود الفرن، يمكن الحصول على الصباغ الأسود المطلوبة. على سبيل المثال: في ظل ظروف مختلفة، يمكن أن يصل أسود الكربون إلى مجموعة واسعة من متوسط حجم الجسيمات، من 80 نانومتر إلى صغير يصل إلى 15 نانومتر، وحتى صغير مثل أسود الغاز. ولكن لنفس حجم الجسيمات، لا يزال هناك فرق بين الغاز الأسود والأفران السوداء، ويرجع ذلك أساسا إلى الفرق في كيمياء السطح. منتجات الفرن السوداء هي الخام نسبيا، مع متوسط حجم الجسيمات من 40nm. وبالإضافة إلى ذلك، عندما يتم استخدام عملية إنتاج الفرن الأسود، يمكن إضافة كمية صغيرة من المركبات الأساسية أو غيرها من المواد المضافة لتغيير درجة ونوع المجاميع، وبالتالي الحصول على بنية عالية أو منخفضة البنية الكربون الأسود.

لأن الفرن الأسود ينتج في ظل ظروف أقل من الضغط الجوي تقريبا والهواء غير الكافي. لذلك ، يفتقر معظمهم إلى أكاسيد السطح الحمضية ، لكنهم وجدوا بنية البيروني المذكورة أعلاه والتي هي رد فعل قلوي. فيما يتعلق بقيمة درجة الحموضة القلوية من الفرن الأسود، وذلك بسبب إضافة الأرض القلوية في رذاذ يروي الماء البارد عندما يتم إنهاء تشكيل أسود الكربون، وإضافة الملح القلوية للحد من الهيكل. بالإضافة إلى ذلك ، إذا لم يعد هذا الفرن الأسود يخضع لعلاج ما بعد الأكسدة ، فإن محتواه المتقلب سيكون أقل.