Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés dans l’utilisation de la biomasse et du champ d’assainissement des eaux usées, comme la préparation de carbone à base de biomasse modifié pour l’élimination des métaux lourds dans les eaux usées. Le principal avantage de cette technique est que la pyrolyse micro-ondes profite au processus de modification subséquent pour introduire simultanément plus d’azote et d’oxygène groupes fonctionnels de carbone. Pour commencer, rincer la bagasse à l’eau déionisée et mettre les échantillons dans un four à séchage à 100 degrés Celsius pendant 10 heures.
Écraser la bagasse séchée à l’avec un broyeur. Ensuite, tamisez la poudre à travers un tamis de 50 mailles. Maintenant, placez 30 grammes de poudre de bagasse fine dans une solution d’acide phosphorique de 15 pour cent de poids dans un rapport de poids un-à-un pendant 24 heures.
Sécher le mélange au four à 105 degrés Celsius pendant six heures. Recueillir le produit qui en résulte comme précurseur du carbone activé à base de bagasse, ou BAC. Maintenant, mettez 15 grammes du précurseur dans un four à micro-ondes avec une fréquence de 2,45 gigahertz.
Réglez la puissance du four à micro-ondes à 900 watts pour pyrolyser l’échantillon pendant 22 minutes. Assurer un débit d’azote de 20 millilitres par minute avec un compteur d’écoulement rotor. L’entrée d’air du compteur d’écoulement rotor est reliée à un cylindre d’azote à l’aide d’un tuyau, tandis que la prise est reliée à l’entrée d’air du four à micro-ondes.
Après avoir permis au carbone qui en résulte de refroidir à température ambiante dans l’azote, triturer et recueillir l’échantillon de carbone dans un bécher. Maintenant, ajoutez 300 millilitres d’acide chlorhydrique 0,1 molaire. Remuer le mélange à l’aide d’un agitateur magnétique à 200 rpm pendant plus de 12 heures à température ambiante.
Filtrer le carbone par du papier filtre avec filtration sous vide. Rincez ensuite l’échantillon à l’eau déionisée jusqu’à ce que la valeur du pH de l’eau de lavage soit supérieure à six. Séchez le carbone activé à base de bagasse à base de micro-ondes, ou MBAC, dans un four à séchage sous vide à 105 degrés Celsius pendant 24 heures.
Mélanger 50 millilitres d’acide sulfurique concentré et 50 millilitres d’acide nitrique concentré dans un bécher à zéro degré Celsius. Ensuite, ajouter 10 grammes de MBAC à la solution mixte. Utilisez un agitateur magnétique pour remuer le mélange pendant 120 minutes à 200 rpm.
Filtrer le MBAC nitrifié par du papier filtre avec filtration sous vide. Laver le carbone avec de l’eau déionisée jusqu’à ce que l’eau de lavage atteigne le pH six. Ensuite, séchez le carbone lavé dans un four à séchage à 90 degrés Celsius pendant 24 heures.
Dans un flacon à trois cous, ajouter 5,05 grammes du produit résultant, 50 millilitres d’eau déionisée et 20 millilitres de solution d’ammonium 15 molaires. Remuer ce mélange pendant 15 minutes à l’aide d’un agitateur magnétique à 200 rpm. Ajouter ensuite 28 grammes de dithionite de sodium et laisser le mélange remuer à température ambiante pendant 20 heures.
Après 20 heures, adapter un condenseur de reflux à la fiole, et réchauffer le mélange jusqu’à 100 degrés Celsius à l’aide d’un bain d’huile. Ajouter 120 millilitres d’acide acétique molaire de 2,9 molaires au flacon. Ensuite, laissez le mélange remuer pendant cinq heures avec un agitateur magnétique sous reflux.
Retirer le bain d’huile pour laisser refroidir la solution à température ambiante. Filtrer l’échantillon de carbone et le laver avec de l’eau déionisée jusqu’à ce que le pH de la solution soit supérieur à six. Séchez le MBAC modifié à 90 degrés Celsius, et dénotez-le comme MBAC-azote.
Pour effectuer la caractérisation structurale par adsorption d’azote et isothermes de désorption, pesez d’abord un tube vide d’échantillon. Ajouter environ 0,15 gramme de l’échantillon de carbone au tube de l’échantillon. Dégazer l’échantillon à 110 degrés Celsius pendant cinq heures dans le vide.
Ensuite, pesez le tube d’échantillon contenant du carbone et calculez le poids de l’échantillon de carbone. Installez le tube d’échantillon dans la zone d’essai de la surface et analyseur de porosimétrie à l’aide d’azote liquide pour le mesurer à moins 196 degrés Celsius. Pour effectuer la caractérisation chimique à l’aide de fourier transformer la spectroscopie infrarouge, d’abord vérifier la température et l’hygromètre.
La température devrait être de 16 à 25 degrés Celsius et l’humidité relative de 20% à 50%Enlever le dessiccant et le couvercle de poussière dans l’entrepôt échantillon. Séchez l’échantillon de carbone et le bromure de potassium à 110 degrés Celsius pendant quatre heures pour éviter l’effet de l’eau sur le spectre. Ensuite, mélangez l’échantillon de carbone avec du bromure de potassium et utilisez un mécanisme de presse pour préparer l’échantillon d’essai.
Placez l’échantillon dans la zone de test et définissez les paramètres du logiciel. Ensuite, enregistrez les spectres et sortez l’échantillon avant de traiter les spectres. Pour effectuer les expériences d’adsorption d’ions cuivrés, ajustez d’abord le pH des solutions de sulfate de cuivre au pH cinq à l’aide d’acide nitrique 0,1 molaire et de solutions hydroxyde de sodium de 0,1 molaire.
Ensuite, placez 0,05 grammes d’adsorbent dans chacun des flacons coniques contenant 25 millilitres des solutions de sulfate de cuivre ajustées au pH. Placez les couvercles sur les flacons coniques et mettez-les dans un shaker orbital thermostatique avec une vitesse d’agitation de 150 rpm à cinq degrés Celsius, 25 degrés Celsius, puis 45 degrés Celsius pendant 240 minutes à chaque température. Utilisez des filtres membranaires de 0,22 micron pour séparer les adsorbents de la solution.
Enfin, utilisez la spectrophotométrie d’absorption atomique des flammes pour déterminer la concentration en cuivre du filtrate. Les caractéristiques structurelles et les compositions élémentaires de tous les échantillons sont présentées ici. La pyrolyse et la modification des micro-ondes contribuent à une surface plus petite et à un volume total de pores plus faible, mais à une plus grande teneur en azote et en oxygène.
Les spectres FTIR montrent que les matériaux de carbone modifiés ont obtenu des groupes fonctionnels distincts d’azote/oxygène, et le carbone micro-ondes-pyrolysé obtient plus. L’effet du pH sur l’adsorption d’ions de cuivre par tous les échantillons est montré ici. Le MBAC-azote présente une meilleure adsorption d’ions cuivrés que l’azote EBAC, bien que l’azote MBAC ait une surface inférieure et un volume de pores plus faible, en raison de groupes de surface d’azote et d’oxygène plus abondants.
Dans ce modèle, le mécanisme d’adsorption des ions cuivre par carbone modifié est proposé. Dans ce processus de réaction, l’adsorption chimique implique principalement l’échange d’ions et le teint. Alors que la tentative d’utiliser une approche occidentale pour préparer la biomasse à base de carbone mésoporeux, a été de meilleures propriétés physicochimiques par pyrolyse micro-ondes.
Il est important de déterminer les conditions expérimentales optimales compte tenu de l’effet du rapport d’imprégnation, du temps de pyrolyse et de la puissance du four à micro-ondes. Suite à cette procédure, d’autres méthodes de modification qui peuvent introduire efficacement des groupes plus fonctionnels du carbone peuvent être effectuées afin de surmonter les lacunes, comme la diminution de la surface spécifique et le volume total des pores. Après son développement, cette technique a ouvert la voie à des chercheurs dans le domaine des nanomatériaux fonctionnalisés afin d’explorer la préparation rapide du carbone hautement adsorptive à partir de la biomasse pour l’assainissement des eaux usées.
N’oubliez pas que travailler avec de l’acide sulfurique concentré et de l’acide nitrique concentré peut être extrêmement dangereux, et des précautions telles que des lunettes de protection doivent toujours être prises lors de l’exécution de cette procédure.
