Этот метод может помочь ответить на ключевые вопросы в использовании биомассы и области рекультивации сточных вод, такие как подготовка модифицированного углерода на основе биомассы для удаления тяжелых металлов в сточных водах. Основным преимуществом этого метода является то, что микроволновый пиролиз выигрывает последующий процесс модификации, чтобы одновременно ввести больше азота и кислорода функциональных групп углерода. Для начала, промыть bagasse с деионизированной водой, и положить образцы в сушильной печи при температуре 100 градусов по Цельсию в течение 10 часов.
Измельчите высушенный багасс мясорубку. Затем сито порошок через сито 50-сетки. Теперь поместите 30 граммов тонкого порошка багаса в 15-процентный раствор фосфорной кислоты в соотношении один к одному веса в течение 24 часов.
Высушите смесь в духовке при температуре 105 градусов по Цельсию в течение шести часов. Соберите полученный продукт в качестве прекурсора для багаса на основе активированного углерода, или BAC. Теперь поставь 15 граммов прекурсора в микроволновую печь с частотой 2,45 гигагерца.
Установите мощность микроволновой печи на 900 Вт, чтобы pyrolyze образца в течение 22 минут. Обеспечь скорость потока азота в 20 миллилитров в минуту с помощью счетчика потока ротора. Вход в воздух роторного счетчика соединен с азотным баллоном с помощью шланга, в то время как розетка соединена с воздухоотлетом микроволновой печи.
После того, как в результате углерода остынет до комнатной температуры в азоте, тритурат и собирать образец углерода в стакане. Теперь добавьте 300 миллилитров 0,1-молярной соляной кислоты. Перемешать смесь с помощью магнитного мешалки при 200 об/мин в течение более 12 часов при комнатной температуре.
Фильтровать углерод фильтровальной бумагой с помощью вакуумной фильтрации. Затем промойте образец деионизированной водой до тех пор, пока значение рН в стиральной воде не будет больше шести. Высушите активированный углерод на основе микроволновой печи на основе багаса, или MBAC, в вакуумной сушильной печи при температуре 105 градусов по Цельсию в течение 24 часов.
Смешайте 50 миллилитров концентрированной серной кислоты и 50 миллилитров концентрированной азотной кислоты в стакане при нулевом градусе Цельсия. Затем добавьте 10 граммов MBAC в смешанный раствор. Используйте магнитный мешалка, чтобы перемешать смесь в течение 120 минут при 200 об/мин.
Фильтровать nitrified MBAC фильтровальной бумагой с вакуумной фильтрацией. Вымойте углерод деионизированной водой до тех пор, пока вода для мытья не достигнет рН шесть. Затем высушите промытый углерод в сушильной печи при температуре 90 градусов по Цельсию в течение 24 часов.
В трехшею колбу добавьте 5,05 грамма полученного продукта, 50 миллилитров деионизированной воды и 20 миллилитров 15-мулярского раствора аммония. Перемешать эту смесь в течение 15 минут с магнитным мешалка при 200 об/мин. Затем добавьте 28 граммов дитионита натрия и оставьте смесь помешивая при комнатной температуре на 20 часов.
Через 20 часов, подходят конденсатор рефлюкса в колбу, и тепло смесь до 100 градусов по Цельсию с помощью масляной ванны. Добавьте в колбу 120 миллилитров 2,9-молярной уксусной кислоты. Затем дайте смеси перемешать в течение пяти часов с магнитным мешалка под рефлюксом.
Удалите масляную ванну, чтобы раствор остыл до комнатной температуры. Фильтр образца углерода, и мыть его с деионизированной водой, пока раствор рН больше, чем шесть. Высушите модифицированный МВАЦ при 90 градусах по Цельсию и обозначите его как MBAC-азот.
Для выполнения структурной характеристики с помощью азота adorption и desorption isotherms, сначала взвесить пустой образец трубки. Добавьте в образец трубки примерно 0,15 грамма образца углерода. Дега образец при 110 градусах по Цельсию в течение пяти часов в вакууме.
Затем взвесим образец трубки, содержащей углерод, и вычислите вес образца углерода. Установите пробную трубку в испытательную зону поверхности и анализатор поросиметра с использованием жидкого азота для измерения его при температуре минус 196 градусов по Цельсию. Для выполнения химической характеристики с помощью Фурье трансформирует инфракрасную спектроскопию, сначала проверьте температуру и гигрометр.
Температура должна быть от 16 до 25 градусов по Цельсию и относительная влажность от 20%до 50%Удалить desiccant и пыли покрова в образце склада. Высушите образец углерода и бромистого калия при 110 градусах по Цельсию в течение четырех часов, чтобы избежать воздействия воды на спектр. Затем смешайте образец углерода с бромистым калием и используйте механизм пресса для подготовки тестового образца.
Поместите образец в тестовую зону и установите параметры программного обеспечения. Затем сохраните спектры и вынули образец перед обработкой спектров. Для проведения экспериментов по асорбции медной ионы сначала отрегулируйте рН растворов сульфата меди до рН 5 с использованием 0,1-молярной азотной кислоты и 0,1-молярного гидроксида натрия.
Затем поместите 0,05 грамма адсорбента в каждую из конических колб, содержащих 25 миллилитров растворов сульфата с рН. Fit крышки на конические колбы, и положить их в термостатический орбитальный шейкер со скоростью перемешивания 150 об / мин при пяти градусах по Цельсию, 25 градусов по Цельсию, а затем 45 градусов по Цельсию в течение 240 минут при каждой температуре. Используйте мембранные фильтры 0,22 микрона, чтобы отделить адсорбенты от раствора.
Наконец, используйте спектрофотометрию поглощения пламени для определения концентрации меди в фильтрате. Здесь показаны структурные характеристики и элементарные композиции всех образцов. Микроволновый пиролиз и модификация способствуют меньшей специфической площади поверхности и меньшему объему пор, но большему содержанию азота и кислорода.
Спектры FTIR показывают, что модифицированные углеродные материалы получили различные функциональные группы азота/кислорода, а микроволново-пиролированный углерод получает больше. Влияние рН на ионный ионный асорпция по всем образцам показано здесь. МВАЦ-азот представляет собой лучший ионный асорпция меди, чем EBAC-азот, хотя MBAC-азот имеет более низкую площадь поверхности и объем пор, благодаря более обильным группам поверхности азота/кислорода.
В этой модели предлагается механизм асорпции ионов меди модифицированным углеродом. В этом процессе реакции, химическое adorption главным образом включает обмен иона и сложности. В то время как попытка использовать западный подход для подготовки биомассы на основе мезопорного углерода, была лучше физикохимических свойств микроволнового пиролиза.
Важно определить оптимальные экспериментальные условия с учетом влияния коэффициента пропитки, времени пиролиза и мощности микроволновой печи. После этой процедуры, другие методы модификации, которые могут эффективно ввести более функциональные группы углерода могут быть выполнены для того, чтобы преодолеть недостатки, как уменьшение конкретной площади поверхности и общего объема пор. После своего развития, этот метод проложил путь для исследователей в области функциональных наноматериалов для изучения быстрой подготовки высоко adsorptive углерода из биомассы для рекультивации сточных вод.
Не забывайте, что работа с концентрированной серной кислотой и концентрированной азотной кислотой может быть чрезвычайно опасной, и при выполнении этой процедуры всегда следует принимать меры предосторожности, такие как защитные очки.
