تهيه كربن فعال از چوب نخل خرما با استفاده از تجزيه حرارتي

Pyrolysis of Date Palm Trunks to Produce Active Carbon

كربن فعال نوعي زغال است كه از تجزيه حرارتي مواد آلي به دست مي آيد. كربن فعال داراي تخلخل بسيار زيادي است و از ‏آن به عنوان فيلتر سيالات استفاده مي شود. اخيراً از مواد كشاورزي مختلفي براي تهيه كربن فعال استفاده شده است. ‏چوب نخل خرما با چگالي پايين و تخلخل بالا، پتانسيل خوبي براي تهيه اين ماده دارد. در اين پژوهش، با تجزيه حرارتي ‏اين چوب در دماي 450 درجه سلسيوس و به مدت 60 دقيقه، كربن فعال تهيه شد. نتايج نشان مي دهد كه از هر 100 گرم ‏چوب، حدود 30 گرم كربن فعال با چگالي 12/0 گرم بر سانتي مترمكعب با عدد يدي 585 ميلي گرم بر گرم به دست مي آيد. فرايند كاهش جرم چوب در حين تجزيه حرارتي با يك مدل تحليلي بررسي شد و با استفاده از آن ضريب ‏انتشار مواد فرار چوب 8-10 ‏‎×‎‏29/4 مترمربع بر ثانيه تخمين زده شد. پيشرفت تجزيه حرارتي نيز با استفاده از روش ‏اجزاي محدود مدل سازي و اين مدل به خوبي (98/0=‏R2‎‏) در داده هاي آزمايشگاهي برازش شد. مدل اجزاي محدود براي ‏فرايند تجزيه حرارتي به دليل در اختيار گذاشتن جزييات بيشتري از روند تغييرات جرم بر مدل تحليلي برتري داشت.‏

Active carbon is char derived from pyrolysis of organic materials. It has a high porosity level and is used ‎to filter fluids. Many types of agricultural materials are used to produce active carbon. The trunk of the ‎date palm, with its low density and high porosity, has great potential for producing active carbon. In this ‎research, the bark was pyrolyzed at 450°C for 60 min to produce active carbon. The results indicated that ‎‎100 g of wood produced 30 g of active carbon. The density of the active carbon was 0.12 g/cm2 and its ‎iodine number was 585 mg/g. The pyrolysis of the wood was studied using an analytical model and the ‎coefficient of diffusion for volatile compounds leaving the wood was estimated to be 4.29×10-8 m2/s. The ‎progress of the pyrolysis was modeled using the finite element method and showed the model was well ‎fitted to the experimental data (R2 = 0.98). The finite element model was superior to the analytical model ‎because it presented more details of the weight changes in the wood during pyrolysis. ‎