הכנת ביומסה מבוססי פחמן Mesoporous עם חנקן גבוה יותר-/ ספיחה chelating חמצן עבור Cu(II) באמצעות פירוליזה קדם מיקרוגל

שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח בניתול הביומסה ותחום תיקון השפכים, כגון הכנת פחמן מבוסס ביומסה שונה להסרת מתכות כבדות בשפכים. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא כי פירוליזה מיקרוגל היתרונות תהליך השינוי שלאחר מכן כדי להציג בו זמנית יותר חנקן וחמצן פונקציונלי קבוצות של פחמן. כדי להתחיל, לשטוף את bagasse עם מים deionized, ולשים את הדגימות בתנור ייבוש ב 100 מעלות צלזיוס במשך 10 שעות.

לרסק את bagasse מיובש עם מטחנה. לאחר מכן, לתסמן את האבקה דרך מנון 50 רשת. עכשיו, מניחים 30 גרם של אבקת bagasse בסדר לתוך 15 משקל אחוז חומצה זרת הזרחן פתרון ביחס משקל אחד לאחד במשך 24 שעות.

יבש את התערובת בתנור ב 105 מעלות צלזיוס במשך שש שעות. אסוף את המוצר המתקבל כמבשר עבור פחמן פעיל מבוסס bagasse, או BAC. עכשיו, לשים 15 גרם של מבשר במיקרוגל עם תדר 2.45 ג'יגה-הרץ.

הגדר את כוחו של מיקרוגל ב 900 וואט כדי pyrolyze את המדגם במשך 22 דקות. להבטיח קצב זרימת חנקן של 20 מיליליטר לדקה עם מד זרימת רוטור. מפרץ האוויר של מד זרימת הרוטור מחובר לנסנדר חנקן באמצעות צינור, בעוד השקע מחובר לכניסת האוויר של מיקרוגל.

לאחר מתן אפשרות פחמן וכתוצאה מכך להתקרר לטמפרטורת החדר בחנקן, triturate ולאסוף את דגימת הפחמן בסק. עכשיו, תוסיף 300 מיליליטר של חומצה הידרוכלורית 0.1 טוחן. מערבבים את התערובת באמצעות ערבוב מגנטי ב 200 סל"ד במשך יותר מ 12 שעות בטמפרטורת החדר.

סנן את הפחמן לפי נייר סינון עם סינון ואקום. לאחר מכן, לשטוף את המדגם עם מים deionized עד ערך ה- pH של מי לשטוף גדול משש. ייבשו את הפחמן המופעל על בסיס bagasse המבוסס על מיקרוגל, או MBAC, בתנור ייבוש ואקום בטמפרטורה של 105 מעלות צלזיוס למשך 24 שעות.

מערבבים 50 מיליליטר של חומצה גופרתית מרוכזת ו-50 מיליליטר של חומצה חנקתית מרוכזת בפקוס באפס מעלות צלזיוס. לאחר מכן, הוסף 10 גרם של MBAC לפתרון המעורב. השתמשו בערבב מגנטי כדי לערבב את התערובת במשך 120 דקות ב-200 סל"ד.

סנן את ה- MBAC המנוטרל לפי נייר סינון עם סינון ואקום. לשטוף את הפחמן עם מים deionized עד מי לשטוף מגיע pH שש. לאחר מכן, לייבש את הפחמן שטף בתנור ייבוש ב 90 מעלות צלזיוס במשך 24 שעות.

בבקבוקון תלת-צווארי, הוסיפו 5.05 גרם של המוצר שנוצר, 50 מיליליטר מים לא מיומנים ו-20 מיליליטר של תותב אמוניום 15-טוחן. מערבבים את התערובת במשך 15 דקות עם ערבוב מגנטי ב 200 סל"ד. לאחר מכן, מוסיפים 28 גרם של נתרן dithionite, ולהשאיר את התערובת תוך ערבוב בטמפרטורת החדר במשך 20 שעות.

לאחר 20 שעות, להתאים מעב reflux לבקבוקון, לחמם את התערובת עד 100 מעלות צלזיוס באמצעות אמבט שמן. מוסיפים 120 מיליליטר של חומצה אצטית טוחה 2.9 לבקבוק. לאחר מכן, לאפשר לתערובת לבחוש במשך חמש שעות עם ערבוב מגנטי תחת ריפלוקס.

הסר את אמבט השמן כדי לאפשר לפתרון להתקרר לטמפרטורת החדר. מסננים את דגימת הפחמן, ושוטפים אותה במים דה-מיוננים עד שה- pH של הפתרון גדול משישה. יבש את MBAC שונה ב 90 מעלות צלזיוס, ולציין אותו כמו MBAC-חנקן.

כדי לבצע אפיון מבני באמצעות פיסטור חנקן ו isotherms desorption, תחילה לשקול צינור מדגם ריק. הוסף כ 0.15 גרם של דגימת הפחמן לצינור המדגם. דגה המדגם ב 110 מעלות צלזיוס במשך חמש שעות בוואקום.

לאחר מכן, לשקול את הצינור מדגם המכיל פחמן, ולחשב את המשקל של דגימת הפחמן. התקן את צינור הדגימה לאזור הבדיקה של שטח הפנים ומנתח porosimetry באמצעות חנקן נוזלי כדי למדוד אותו במינוס 196 מעלות צלזיוס. כדי לבצע את האפיון הכימי באמצעות ספקטרוסקופיית אינפרא אדום של שינוי פורייה, בדוק תחילה את הטמפרטורה ואת מד הלחץ.

הטמפרטורה צריכה להיות 16 עד 25 מעלות צלזיוס ואת הלחות היחסית 20%-50% הסר את כיסוי יובוש ואבק במחסן מדגם. יבש את דגימת הפחמן ואשלגן ברומיד ב 110 מעלות צלזיוס במשך ארבע שעות, כדי למנוע את ההשפעה של מים על הספקטרום. לאחר מכן, מערבבים את דגימת הפחמן עם אשלגן ברומיד, ולהשתמש במנגנון העיתונות כדי להכין את מדגם הבדיקה.

מקם את הדוגמה באזור הבדיקה והגדר את הפרמטרים של התוכנה. לאחר מכן, שמור את הספקטרום, וה להוציא את הדגימה לפני עיבוד הספקטרום. כדי לבצע את ניסויי פיזור יוני הנחושת, התאימו תחילה את ה- pH של פתרונות נחושת סולפט ל- pH five באמצעות חומצה חנקתית טוחנת 0.1 ופתרונות נתרן הידרוקסיד 0.1 טוחנים.

לאחר מכן, מניחים 0.05 גרם של ספוג בכל אחד מהבקבוקים חרוט המכיל 25 מיליליטר של פתרונות נחושת סולפט מותאם pH. התאימו את העפעפיים על הבקבוקים החטוטיים, והכניסו אותם לשייקר מסלולי תרמוסטטי עם קצב ערבוב של 150 סל"ד בחמש מעלות צלזיוס, 25 מעלות צלזיוס ולאחר מכן 45 מעלות צלזיוס במשך 240 דקות בכל טמפרטורה. השתמש במסנני קרום 0.22 מיקרון כדי להפריד את כשפות המודעות מהפתרון.

לבסוף, השתמש בספקטרופוטומטריית ספיגה אטומית להבה כדי לקבוע את ריכוז הנחושת של הסינון. מאפיינים מבניים קומפוזיציות אלמנטליות של כל הדגימות מוצגים כאן. פירוליזה של מיקרוגל ושינוי תורמים לאזור פנים ספציפי קטן יותר ולנפח נקבוביות קטן יותר אך לתכולת חנקן וחמצן גדולה יותר.

ספקטרום FTIR מראה כי חומרי הפחמן ששונו השיגו קבוצות פונקציונליות שונות של חנקן/חמצן, והפחמן הפירוליזי במיקרוגל מקבל יותר. ההשפעה של pH על סחוף יון נחושת על ידי כל הדגימות מוצגת כאן. MBAC-חנקן מציג ספיחת יון נחושת טובה יותר מאשר EBAC-חנקן, אם כי MBAC-חנקן יש שטח פנים נמוך יותר ונפח נקבוביות, בשל קבוצות משטח חנקן /חמצן בשפע יותר.

במודל זה, המנגנון לתסגוע יון נחושת על ידי פחמן שונה מוצע. בתהליך תגובה זה, ההסתעפה הכימית כרוכה בעיקר בחילופי יון ומורכבות. בעוד הניסיון להשתמש בגישה מערבית להכנת ביומסה על ידי מבוסס על פחמן מזופורי, היה תכונות פיזיוכימיות טובות יותר על ידי פירוליזה במיקרוגל.

חשוב לקבוע את תנאי הניסוי האופטימליים בהתחשב בהשפעה של יחס ההפלה, זמן הפירואליזה וכוח תנור המיקרוגל. בעקבות הליך זה, שיטות שינוי אחרות שיכולות להציג ביעילות קבוצות פונקציונליות יותר של הפחמן יכולות להתבצע על מנת להתגבר על חסרונות, כמו ירידה של שטח פנים ספציפי ואת נפח הנקבוביות הכולל. לאחר התפתחותה, טכניקה זו סללה את הדרך לחוקרים בתחום הננו-חומרים הפונקציונליים לחקור הכנה מהירה של פחמן עתיר סגף מהביומסה לתיקון שפכים.

אל תשכח כי עבודה עם חומצה גופרתית מרוכזת וחומצה חנקתית מרוכזת יכול להיות מסוכן מאוד, אמצעי זהירות כגון משקפי מגן תמיד צריך לקחת בעת ביצוע הליך זה.