پديد آورندگان :
قانع گرده، سارا دانشگاه تربيت مدرس - دانشكده مهندسي شيمي، تهران، ايران , موسوي، الهام سادات دانشگاه بين المللي امام خميني (ره) - مركز آموزش عالي فني و مهندسي بوئين زهرا - گروه مهندسي شيمي و مواد , كريم زاده، رامين دانشگاه تربيت مدرس - دانشكده مهندسي شيمي، تهران، ايران
كليدواژه :
كربن فعال , مايع سياه , ليگنين , جاذب , سطح ويژه
چكيده فارسي :
موضوع تحقيق
كربن فعال يك جاذب متخلخل با سطح ويژه، حجم حفرات و توزيع اندازه حفرات قابل قبول براي بسياري از كاربردها ازجمله جذب سطحي هست. اين ماده از منابع متعدد طبيعي حاوي كربن به دست مي آيد. به دليل افزايش تقاضا براي كربن فعال، پيش ماده هاي ارزان قيمت بسيار مورد توجه هستند. در اين ميان مايع سياه كه پسماند صنعتي حاصل از فرآيند ليگنين كرافت در كارخانجات كاغذسازي و حاوي مقادير بالايي از كربن است، مي تواند به عنوان پيش ماده مناسب و ارزان قيمت براي توليد كربن فعال استفاده شده و ارزش افزوده بالايي ايجاد كند.
روش تحقيق
در اين تحقيق، در ابتدا ليگنين از پسماند صنعتي مايع سياه كه تهيه شده از كارخانه صنايع چوب و كاغذ ايران است، تحت شرايط مشخص و با بررسي تاثير pH استخراج شد و سپس كربن پودري با استفاده از روش فعال سازي شيميايي توسط عامل فعال سازي شيميايي فسفريك اسيد از ليگنين استخراج شده سنتز شد. به منظور بررسي اثر پارامتر دماي فعال سازي بر روي ساختار كربن فعال، شامل مساحت سطح ويژه، حجم حفرات و توزيع اندازه حفرات، سه دماي فعال سازي 400 و 500 و 600 درجه سانتي گراد در نسبت عامل فعال سازي 2 موردبررسي قرار گرفت. جاذب هاي سنتز شده به منظور بررسي خواص فيزيكي و مورفولوژي سطح تحت آناليزهاي FTIR، BET و SEM قرار گرفتند.
نتايج اصلي
نتايج حاكي از آن بود كه بالاترين ميزان ليگنين با ساختاري مشابه به ليگنين تخريب شده، در 2=pH بازيابي شد. بررسي اثر پارامتر درجه حرارت فعال سازي نشان داد كه دماي 500 درجه سانتي گراد مي تواند دماي مناسبي براي سنتز كربن فعال با مساحت سطح ويژه بالا باشد و افزايش دماي بالاتر از 500 درجه سانتي گراد موثر نيست. از ميان جاذب هاي سنتز شده، نمونه كربن فعال سنتز شده در دماي فعال سازي 500 درجه سانتي گراد، داراي بالاترين مساحت سطح ويژه و حجم حفرات كل به ترتيب m2/g 31/1573 و cm3/g 89/0 بود كه پتانسيل بالاي اين پيش ماده را به عنوان جاذب كربن فعال نشان مي دهد.
چكيده لاتين :
Research subject: Activated carbon is a porous absorbent with reasonable specific surface area, pore volume, and pore size distribution for many applications such as adsorption. This material is obtained from various natural sources of carbon. Due to increasing demand for activated
carbon, the economical precursors have been highly noticed. In the meanwhile, black liquor, industrial residue from Lignin Kraft process
in paper factories, has high amount of carbon which can be used as an
appropriate and cheap precursor for activated carbon production, and
make high value added.
Research approach: In this study, at first, lignin was extracted from
black liquor, prepared from Iran wood & paper industries-Chouka factory,
under defined conditions and investigation of pH effect, and then,
powdered carbon was synthesized from extracted lignin using chemical
activation method by phosphoric acid chemical agent. To consider
the effects of activation temperature parameter on activated carbon
structure, including specific surface area, pore volume, and pore size
distribution, three activation temperature of 400, 500 and 600 ⁰C in impregnation
ratio of 2 were investigated. To study the physical and morphological
properties of sensitized absorbents, they were analyzed by
BET, SEM, and FTIR methods.
Main results: The results confirmed that the highest amount of lignin
with a similar structure to the degraded lignin was recovered at pH = 2.
Investigation of the effect of activation temperature parameter suggested
that the activation temperature of 500 °C can be a reasonable temperature
for the synthesis of high specific surface area activated carbon
and increasing the temperature above 500 °C is not effective. Among
these sensitized adsorbents, the activated carbon sensitized in activation
temperature of 500 ⁰C showed the highest specific surface area and
the pore volume of 1573.31 m2/g and 0.89 cm3/g respectively, which exhibits the high potential of this precursor as activated carbon adsorbent.
