إعداد المستندة إلى الكتلة الحيوية ميسوبوروس الكربون مع ارتفاع النيتروجين-/الامتزاز خالب الأكسجين ل Cu(II) من خلال الموجات الدقيقة قبل انحلال حراري

ويمكن لهذه الطريقة أن تساعد في الإجابة على الأسئلة الرئيسية في مجال استخدام الكتلة الحيوية واستصلاح مياه الصرف الصحي، مثل إعداد الكربون المعدل القائم على الكتلة الحيوية لإزالة المعادن الثقيلة في المياه المستعملة. والميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أن الانحلال الحراري بالموجات الدقيقة يفيد عملية التعديل اللاحقة لإدخال المزيد من مجموعات الكربون الوظيفية من النيتروجين والأكسجين في وقت واحد. للبدء ، شطف الباغاز بالماء الأيون ، ووضع العينات في فرن التجفيف في 100 درجة مئوية لمدة 10 ساعات.

سحق الباغاز المجفف مع طاحونة. ثم، غربال المسحوق من خلال منخل 50 شبكة. الآن، ضع 30 غراما من مسحوق الباغاسي الناعم في محلول حمض الفوسفوريك 15 في المئة الوزن في نسبة وزن واحد إلى واحد لمدة 24 ساعة.

جفف الخليط في فرن عند درجة حرارة 105 درجات مئوية لمدة ست ساعات. جمع المنتج الناتجة تمهيدا للكربون المنشط القائم على بلاس، أو BAC. الآن، ضع 15 غراماً من السلائف في فرن ميكروويف بتردد 2.45 جيجاهيرتز.

تعيين قوة فرن الميكروويف في 900 واط ل pyrolyze العينة لمدة 22 دقيقة. ضمان معدل تدفق النيتروجين من 20 ملليلتر في الدقيقة مع متر تدفق الدوار. يتم توصيل مدخل الهواء من عداد تدفق الدوار إلى اسطوانة النيتروجين باستخدام خرطوم، في حين يتم توصيل منفذ إلى مدخل الهواء من فرن الميكروويف.

بعد السماح للكربون الناتجة لتبرد إلى درجة حرارة الغرفة في النيتروجين، triturate وجمع عينة الكربون في منقار. الآن، إضافة 300 ملليلتر من حمض الهيدروكلوريك 0.1-المولار. يحرك الخليط باستخدام مُحرك مغناطيسي عند 200 دورة في الدقيقة لأكثر من 12 ساعة في درجة حرارة الغرفة.

تصفية الكربون بواسطة ورقة تصفية مع الترشيح فراغ. ثم شطف العينة بالماء الأيونية حتى قيمة درجة الH من ماء الغسيل أكبر من ستة. جفف الكربون المنشط القائم على الميكروويف الذي يتم التوصل إلى به في الهواء من الميكروويف، أو MBAC، في فرن تجفيف فراغي عند درجة حرارة 105 درجة مئوية لمدة 24 ساعة.

مزيج 50 ملليلتر من حمض الكبريتيك المركزة و 50 ملليلتر من حمض النيتريك المركزة في منقار عند درجة الصفر مئوية. ثم، إضافة 10 غراما من MBAC إلى الحل المختلط. استخدمي مُحرّك مغناطيسياً لتحريك الخليط لمدّة 120 دقيقة عند 200 دورة في الدقيقة.

تصفية MBAC nitrified بواسطة ورقة مرشح مع الترشيح فراغ. اغسل الكربون بالماء الأيوني حتى يصل الماء الغسلي إلى درجة الـ 6. ثم جفف الكربون المغسول في فرن التجفيف عند درجة حرارة 90 درجة مئوية لمدة 24 ساعة.

في قارورة ثلاثية العنق، أضف 5.05 جرام من المنتج الناتج، و50 ملليلتر من الماء الأيون، و20 ملليلتر من محلول الأمونيوم الزهولي 15. يُحرّك هذا الخليط لمدّة 15 دقيقة مع مُحرك مغناطيسي عند 200 دورة في الدقيقة. ثم، إضافة 28 غراما من ديثيونيت الصوديوم، وترك الخليط اثارة في درجة حرارة الغرفة لمدة 20 ساعة.

بعد 20 ساعة، تناسب مكثف ارتجاع إلى القارورة، وتسخين الخليط تصل إلى 100 درجة مئوية باستخدام حمام النفط. أضف 120 ملليلتر من حمض الخليك 2.9 مولر إلى القارورة. ثم، والسماح للخليط لتحريك لمدة خمس ساعات مع مُحرك مغناطيسي تحت الارتجاع.

إزالة حمام النفط للسماح للمحلول إلى تهدئة درجة حرارة الغرفة. تصفية عينة الكربون، وغسلها بالماء الأيونية حتى درجة الHH حل أكبر من ستة. جفف MBAC المعدلة عند 90 درجة مئوية ، وتدل على أنها MBAC - النيتروجين.

لأداء توصيف الهيكلية من خلال الامتزاز النيتروجين وisotherms desorption، وزن أولا أنبوب عينة فارغة. إضافة ما يقرب من 0.15 غراما من عينة الكربون إلى أنبوب العينة. ديغا العينة في 110 درجة مئوية لمدة خمس ساعات في فراغ.

ثم، وزن أنبوب عينة تحتوي على الكربون، وحساب وزن عينة الكربون. تثبيت أنبوب العينة في منطقة اختبار منطقة السطح وتحليل porosimetry باستخدام النيتروجين السائل لقياسه في ناقص 196 درجة مئوية. لإجراء التوصيف الكيميائي باستخدام فورييه تحويل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء، تحقق أولاً من درجة الحرارة ومقياس الرطوبة.

يجب أن تكون درجة الحرارة 16 إلى 25 درجة مئوية والرطوبة النسبية 20٪ إلى 50٪ إزالة الغطاء الزجري والغبار في مخزن العينة. جفف عينة الكربون وبروميد البوتاسيوم عند 110 درجات مئوية لمدة أربع ساعات لتجنب تأثير الماء على الطيف. ثم اخلط عينة الكربون مع بروميد البوتاسيوم، واستخدم آلية الصحافة لإعداد عينة الاختبار.

ضع العينة في منطقة الاختبار، ثم قم بتعيين معلمات البرنامج. ثم، حفظ الأطياف، واخراج العينة قبل معالجة الأطياف. لإجراء تجارب الامتزازات الايونية النحاسية، قم أولاً بضبط درجة الحموضة من حلول كبريتات النحاس إلى خمسة الحموضة باستخدام حمض النيتريك 0.1 المولر و 0.1 مولر هيدروكسيد الصوديوم.

ثم ضع 0.05 جرام من الامتزاز في كل من القارورة المخروطية التي تحتوي على 25 ملليلتر من محلول كبريتات النحاس المعدلة حسب الأسي. تناسب الأغطية على القارورة المخروطية، ووضعها في شاكر مداري حراري بمعدل إثارة 150 دورة في الدقيقة عند خمس درجات مئوية، 25 درجة مئوية، ثم 45 درجة مئوية لمدة 240 دقيقة في كل درجة حرارة. استخدم مرشحات غشاء 0.22 ميكرون لفصل الممتزات عن المحلّل.

وأخيرا ، استخدم الطيفية امتصاص اللهب الذري لتحديد تركيز النحاس من الترشيح. وتظهر هنا الخصائص الهيكلية والتراكيب الأساسية لجميع العينات. يساهم الانحلال الحراري والتعديلات في الميكروويف في مساحة سطحية أصغر حجمًا محددًا وحجم المسام الإجمالي الأصغر ولكن محتوى أكبر من النيتروجين والأكسجين.

تظهر أطياف FTIR أن المواد الكربونية المعدلة قد حصلت على مجموعات وظيفية متميزة من النيتروجين/ الأكسجين ، ويحصل الكربون الميكروكروياً على المزيد. يظهر تأثير الـ PH على الامتزازات الأيونية النحاسية من قبل جميع العينات هنا. MBAC النيتروجين يقدم أفضل امتصاص أيون النحاس من EBAC النيتروجين، على الرغم من MBAC النيتروجين لديه مساحة أقل من السطح وحجم المسام، وذلك بسبب أكثر وفرة مجموعات سطح النيتروجين / الأكسجين.

في هذا النموذج، يقترح آلية امتصاص أيونات النحاس بواسطة الكربون المعدل. في عملية التفاعل هذه ، ينطوي الامتزاز الكيميائي بشكل رئيسي على تبادل أيونات وتعقيد. في حين محاولة استخدام نهج غربي لإعداد الكتلة الحيوية من خلال اعتماد الكربون mesoporous، كان أفضل الخصائص الفيزيائية بواسطة الانحلال الحراري الميكروويف.

من المهم تحديد الظروف التجريبية المثلى مع الأخذ في الاعتبار تأثير نسبة التشريب ، وقت الانحلال الحراري ، وقوة فرن الميكروويف. بعد هذا الإجراء، يمكن تنفيذ طرق التعديل الأخرى التي يمكن أن تؤدي بفعالية إلى مجموعات أكثر وظيفية من الكربون من أجل التغلب على أوجه القصور، مثل انخفاض مساحة سطحية محددة وحجم المسام الكلي. وبعد تطوير هذه التقنية، مهدت الطريق أمام الباحثين في مجال المواد النانوية الوظيفية لاستكشاف الإعداد السريع للكربون عالي الممتز من الكتلة الحيوية لعلاج مياه الصرف الصحي.

لا تنس أن العمل مع حمض الكبريتيك المركز وحامض النيتريك المركز يمكن أن يكون خطيرا للغاية، وينبغي دائما اتخاذ الاحتياطات مثل النظارات الواقية أثناء تنفيذ هذا الإجراء.