Aktīvā ogle ne tikai ūdens filtriem un gaisa attīrītājiem

Author
Latvijas Valsts koksnes ķīmijas institūts

7. marts, 2025. gads

Aktivētā ogle ir plaši izmantota dažādās lietojumprogrammās, piemēram, ūdens attīrīšanā, gaisa filtrēšanā un ķīmiskajā separācijā, galvenokārt tās lielā virsmas laukuma un porainās struktūras dēļ. Tomēr ir svarīgi saprast, kas notiek šajos ļoti porainajos materiālos, jo gaisma tur iekļūt nevar, un citas metodes parasti parāda tikai šo miniatūro oglekļa daļiņu virsmu.

ARMS_activated_carbons (1).jpg
Ph.D. Ance Pļavniece un Dr. sc. ing. Aleksandrs Voļperts 

Viens no galvenajiem Latvijas Valsts Koksnes ķīmijas institūta (LVKĶI) pētniekiem Aleksandra Volperta un Ances Plavnieces pētījumiem ir jaunizveidoto oglekļa materiālu testēšana, izmantojot īpaši izstrādātu slāpekļa gāzes sorbcijas metodi pie ļoti zemām temperatūrām, kas ir 77 K, kas ir gandrīz -200 °C! Viens no svarīgākajiem sorptometrijas aspektiem, pētot aktivētās ogles, ir tās spējas sniegt ieskatu materiāla virsmas laukumā, poru tilpumā un poru izmēru sadalījumā. Veicot sorbcijas eksperimentus ar gāzēm vai šķidrumiem, pētnieki var noteikt, līdz kādam līmenim aktivētā ogle var adsorbēt dažādas vielas. Šie mērījumi atklāj adsorbcijas kapacitāti, kas ir būtiska, lai novērtētu materiāla efektivitāti dažādās lietojumprogrammās, sākot no piesārņotāju noņemšanas no ūdens līdz toksisku gāzu filtrēšanai no gaisa.

Šī metode ir visnozīmīgākā un informatīvākā šiem uzdevumiem ARMS projekta ietvaros, jo aktivētās ogles sorptometrijas pielietojums ir ļoti aktuāls superkondensatoru izstrādei. Superkondensatoru veiktspēja, kas balstās uz aktivētās ogles kā elektrodu materiālu, ir cieši saistīta ar materiāla specifisko virsmas laukumu un poru struktūru. Sorbcijas mērījumi palīdz optimizēt aktivētās ogles īpašības, lai uzlabotu enerģijas uzglabāšanas efektivitāti, cikla stabilitāti un jaudas blīvumu superkondensatoros. Izprotot adsorbcijas raksturlielumus molekulārajā līmenī, pētnieki var izstrādāt aktivētās ogles ar labāku veiktspēju, padarot sorptometriju par būtisku enerģijas uzglabāšanas tehnoloģiju attīstībā.

Sorptometrija palīdz izprast adsorbentu (vielas, kas tiek adsorbētas) un aktivētās ogles virsmas mijiedarbību. Tas ietver tādus faktorus kā adsorbcijas mehānisma veids, vai tas ir fizisks vai ķīmisks, kā arī temperatūras un spiediena ietekmi uz adsorbcijas procesu.

Sorbcijas izoterma parasti tiek iegūta no sorbcijas datiem, lai kvantitatīvāk izskaidrotu šīs mijiedarbības, un tiek piemērotas dažādas teorijas, lai iegūtu nepieciešamās īpašības.

Sorptometrija ir būtisks rīks, lai optimizētu aktivētās ogles sintēzi un pielietojumu, ļaujot pētniekiem precīzi pielāgot un uzlabot to īpašības, lai tās atbilstu konkrētām vajadzībām, piemēram, ARMS projektā – elektrodiem superkondensatoros ar dažādiem elektrolītiem. Sniedzot detalizētus ieskatus adsorbcijas raksturlielumos, tas palīdz izstrādāt efektīvākus un izmaksu ziņā izdevīgākus sorbentus un enerģijas uzglabāšanas materiālus.

saistītie raksti

pētījumi zinātne

Ko smadzenes stāsta par novecošanu?

Cilvēkam novecojot, mainās viņa kognitīvās spējas, tādas kā atmiņa un uzmanība. Reizēm šīs izmaiņas var būt agrīni rādītāji nopietnākiem kognitīviem traucējumiem, kas potenciāli var novest pie tādiem patoloģiskiem stāvokļiem kā Alcheimera slimība. Agrīna kognitīvo traucējumu atklāšana ir īpaši svar…

Rīgas Stradiņa universitāte

16. jūnijs, 2025. gads

zinātne pētījumi

No koksnes atlikumiem līdz augstvērtīgiem pārklājumiem: jauns pavērsiens dabīgās koksnes aizsardzības tehnoloģijās

Tradicionālie koksnes aizsargpārklājumi joprojām pārsvarā balstās uz fosilās izcelsmes sintētiskajiem polimēriem un organiskajiem šķīdinātājiem, kas rada būtisku slodzi videi un cilvēku veselībai. Ilgtspējīgas alternatīvas attīstība ir kļuvusi par prioritāti ne tikai materiālzinātnē, bet arī kokrūp…

Latvijas Valsts koksnes ķīmijas institūts

13. jūnijs, 2025. gads

inovācija zinātne

Aizsardzības ministrija aicina augstskolas pieteikties "EUDIS Defence hakatona" organizēšanai

Aizsardzības ministrija līdz šī gada 22. jūnijam aicina Latvijas augstskolas pieteikt savu dalību Eiropas Komisijas Aizsardzības inovāciju shēmas (EUDIS) konkursam, lai iegūtu tiesības no šī gada 17. līdz 19. oktobrim Latvijā organizēt starptautisku aizsardzības nozares hakatonu.  “In…

Aizsardzības ministrija

11. jūnijs, 2025. gads

pētījumi zinātne uzņēmējdarbība

Sadarbības projekti ar Šveici lietišķās pētniecības programmā nostiprina zinātnes attīstību

Latvijas zinātnieki kopā ar Šveices pētniecības institūcijām uzsāk jaunus projektus, lai radītu videi draudzīgus būvmateriālus un energoefektīvas tehnoloģijas. 2025. gada 10. jūnijā valdībā apstiprināta Izglītības un zinātnes ministrijas (IZM) virzītā iniciatīva paredz, ka tiks turpināta Latvijas u…

Izglītības un zinātnes ministrija

10. jūnijs, 2025. gads