Name: preparation of biomass-based mesoporous carbon with higher nitrogen-/oxygen-chelating adsorption for cu(ii) through microwave pre-pyrolysis
Uploaded: 2019-02-12T12:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Preparation of Biomass-based Mesoporous Carbon with Higher Nitrogen-/Oxygen-chelating Adsorption for CuII Through Microwave Pre-Pyrolysis at JoVE.com

De auteurs erkennen de fundamentele middelen voor onderzoek voor de centrale universiteiten van China (No.KYZ201562), China postdoctorale wetenschap Fund (No. 2014 M 560429) en de toets onderzoek en ontwikkeling plan van de oostelijke provincie Jiangsu (nr. BE2018708).

1. bereiding van Bagasse gebaseerde actieve kool
<ol><li>
Voorbereiding van de voorloper van bagasse gebaseerde actieve kool
	<ol>
<li>De bagasse (afkomstig van een boerderij in Jiangsu, China) met gedeïoniseerd water afspoelen en zetten de monsters in een droogstoof op 100 ° C voor 10 h.</li>
		<li>Crush de gedroogde bagasse met een molen en zeef het poeder door middel van een 50-maaswijdte van de zeef.</li>
		<li>Plaats 30 g fijne bagasse poeder in een 15 wt % fosforzuur (H3PO4</sub...

<ol>
	<li>Saleh, T. A., Gupta, V. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Processing+methods,+characteristics+and+adsorption+behavior+of+tire+derived+carbons:+a+review.">Processing methods, characteristics and adsorption behavior of tire derived carbons: a review.</a> Advances in Colloid &amp; Interface Science. 211, 93 (2014).</li><li>Mohammadi, N., Khani, H., Gupta, V. K., Amereh, E., Agarwal, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adsorption+process+of+methyl+orange+dye+onto+mesoporous+carbon+material-kinetic+and+thermodynamic+studies.">Adsorption process of methyl orange dye onto mesoporous carbon material-kinetic and thermodynamic studies.</a> Journal of Colloid &amp; Interface Science. 362 (2), 457 (2011).</li><li>Saleh, T. A., Gupta, V. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Column+with+CNT/magnesium+oxide+composite+for+lead(II)+removal+from+water.">Column with CNT/magnesium oxide composite for lead(II) removal from water.</a> Environmental Science &amp; Pollution Research. 19 (4), 1224-1228 (2012).</li><li>Asfaram, A., Ghaedi, M., Agarwal, S., Tyagi, I., Kumargupta, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Removal+of+basic+dye+Auramine-O+by+ZnS:Cu+nanoparticles+loaded+on+activated+carbon:+optimization+of+parameters+using+response+surface+methodology+with+central+composite+design.">Removal of basic dye Auramine-O by ZnS:Cu nanoparticles loaded on activated carbon: optimization of parameters using response surface methodology with central composite design.</a> RSC Advances. 5 (24), 18438-18450 (2015).</li><li>Gupta, V. K., Saleh, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sorption+of+pollutants+by+porous+carbon,+carbon+nanotubes+and+fullerene-+an+overview.">Sorption of pollutants by porous carbon, carbon nanotubes and fullerene- an overview.</a> Environmental Science and Pollution Research. 20 (5), 2828-2843 (2013).</li><li>Ahmaruzzaman, M., Gupta, V. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rice+Husk+and+Its+Ash+as+Low-Cost+Adsorbents+in+Water+and+Wastewater+Treatment.">Rice Husk and Its Ash as Low-Cost Adsorbents in Water and Wastewater Treatment.</a> Industrial &amp; Engineering Chemistry Research. 50 (24), 13589-13613 (2011).</li><li>Ahmed, M. J., Theydan, S. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adsorption+of+cephalexin+onto+activated+carbons+from+Albizia+lebbeck+seed+pods+by+microwave-induced+KOH+and+K2CO3+activations.">Adsorption of cephalexin onto activated carbons from Albizia lebbeck seed pods by microwave-induced KOH and K2CO3 activations.</a> Chemical Engineering Journal. 211 (22), 200-207 (2012).</li><li>Liew, R. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Production+of+activated+carbon+as+catalyst+support+by+microwave+pyrolysis+of+palm+kernel+shell:+a+comparative+study+of+chemical+versus+physical+activation.">Production of activated carbon as catalyst support by microwave pyrolysis of palm kernel shell: a comparative study of chemical versus physical activation.</a> Research on Chemical Intermediates. , 1-17 (2018).</li><li>Lam, S. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microwave-assisted+pyrolysis+with+chemical+activation,+an+innovative+method+to+convert+orange+peel+into+activated+carbon+with+improved+properties+as+dye+adsorbent.">Microwave-assisted pyrolysis with chemical activation, an innovative method to convert orange peel into activated carbon with improved properties as dye adsorbent.</a> Journal of Cleaner Production. 162, 1376-1387 (2017).</li><li>Jin, H., Wang, X., Gu, Z., Polin, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Carbon+materials+from+high+ash+biochar+for+supercapacitor+and+improvement+of+capacitance+with+HNO3+surface+oxidation.">Carbon materials from high ash biochar for supercapacitor and improvement of capacitance with HNO3 surface oxidation.</a> Journal of Power Sources. 236, 285-292 (2013).</li><li>Chen, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Research+Methods+for+the+Biotechnology+of+Lignocellulose.">Research Methods for the Biotechnology of Lignocellulose.</a> Biotechnology of Lignocellulose: Theory and Practice. , 403-510 (2014).</li><li>Say&#287;&#305;l&#305;, H., G&#252;zel, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+surface+area+mesoporous+activated+carbon+from+tomato+processing+solid+waste+by+zinc+chloride+activation:+process+optimization,+characterization+and+dyes+adsorption.">High surface area mesoporous activated carbon from tomato processing solid waste by zinc chloride activation: process optimization, characterization and dyes adsorption.</a> Journal of Cleaner Production. 113, 995-1004 (2016).</li><li>Cao, Q., Xie, K. C., Lv, Y. K., Bao, W. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Process+effects+on+activated+carbon+with+large+specific+surface+area+from+corn+cob.">Process effects on activated carbon with large specific surface area from corn cob.</a> Bioresource Technology. 97 (1), 110-115 (2006).</li><li>Xiao, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adsorption+behavior+of+phenanthrene+onto+coal-based+activated+carbon+prepared+by+microwave+activation.">Adsorption behavior of phenanthrene onto coal-based activated carbon prepared by microwave activation.</a> Korean Journal of Chemical Engineering. 32 (6), 1129-1136 (2015).</li><li>Ge, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adsorption+of+naphthalene+from+aqueous+solution+on+coal-based+activated+carbon+modified+by+microwave+induction:+Microwave+power+effects.">Adsorption of naphthalene from aqueous solution on coal-based activated carbon modified by microwave induction: Microwave power effects.</a> Chemical Engineering &amp; Processing Process Intensification. 91, 67-77 (2015).</li><li>Yao, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Removal+of+Pb(II)+from+water+by+the+activated+carbon+modified+by+nitric+acid+under+microwave+heating.">Removal of Pb(II) from water by the activated carbon modified by nitric acid under microwave heating.</a> Journal of Colloid and Interface Science. 463, 118-127 (2016).</li><li>Ali, A., Idris, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Utilization+Of+Low-cost+Activated+Carbon+From+Rapid+Synthesis+Of+Microwave+Pyrolysis+For+WC+Nanoparticles+Preparation.">Utilization Of Low-cost Activated Carbon From Rapid Synthesis Of Microwave Pyrolysis For WC Nanoparticles Preparation.</a> Advanced Materials Letters. 08 (1), 70-76 (2016).</li><li>Puchana-Rosero, M. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microwave-assisted+activated+carbon+obtained+from+the+sludge+of+tannery-treatment+effluent+plant+for+removal+of+leather+dyes.">Microwave-assisted activated carbon obtained from the sludge of tannery-treatment effluent plant for removal of leather dyes.</a> Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 504, 105-115 (2016).</li><li>Du, Z. L., Zheng, T., Wang, P., Hao, L. L., Wang, Y. X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fast+microwave-assisted+preparation+of+a+low-cost+and+recyclable+carboxyl+modified+lignocellulose-biomass+jute+fiber+for+enhanced+heavy+metal+removal+from+water.">Fast microwave-assisted preparation of a low-cost and recyclable carboxyl modified lignocellulose-biomass jute fiber for enhanced heavy metal removal from water.</a> Bioresource Technology. 201, 41-49 (2016).</li><li>Ge, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microwave-assisted+modification+of+activated+carbon+with+ammonia+for+efficient+pyrene+adsorption.">Microwave-assisted modification of activated carbon with ammonia for efficient pyrene adsorption.</a> Journal of Industrial &amp; Engineering Chemistry. 39, 27-36 (2016).</li><li>Ghaedi, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modeling+of+competitive+ultrasonic+assisted+removal+of+the+dyes+-+Methylene+blue+and+Safranin-O+using+Fe3O4+nanoparticles.">Modeling of competitive ultrasonic assisted removal of the dyes - Methylene blue and Safranin-O using Fe3O4 nanoparticles.</a> Chemical Engineering Journal. 268, 28-37 (2015).</li><li>Gupta, V. K., Nayak, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cadmium+removal+and+recovery+from+aqueous+solutions+by+novel+adsorbents+prepared+from+orange+peel+and+Fe2O3+nanoparticles.">Cadmium removal and recovery from aqueous solutions by novel adsorbents prepared from orange peel and Fe2O3 nanoparticles.</a> Chemical Engineering Journal. 180 (3), 81-90 (2012).</li><li>Robati, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Removal+of+hazardous+dyes-BR+12+and+methyl+orange+using+graphene+oxide+as+an+adsorbent+from+aqueous+phase.">Removal of hazardous dyes-BR 12 and methyl orange using graphene oxide as an adsorbent from aqueous phase.</a> Chemical Engineering Journal. 284 (7), 687-697 (2016).</li><li>Ali, I., Alothman, Z. A., Sanagi, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Green+Synthesis+of+Iron+Nano-Impregnated+Adsorbent+for+Fast+Removal+of+Fluoride+from+Water.">Green Synthesis of Iron Nano-Impregnated Adsorbent for Fast Removal of Fluoride from Water.</a> Journal of Molecular Liquids. 211, 457-465 (2015).</li><li>Gupta, V. K., Kumar, R., Nayak, A., Saleh, T. A., Barakat, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adsorptive+removal+of+dyes+from+aqueous+solution+onto+carbon+nanotubes:+A+review.">Adsorptive removal of dyes from aqueous solution onto carbon nanotubes: A review.</a> Advances in Colloid &amp; Interface Science. 193 (6), 24 (2013).</li><li>Mittal, A., Mittal, J., Malviya, A., Gupta, V. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adsorptive+removal+of+hazardous+anionic+dye+&amp;#34;Congo+red&amp;#34;+from+wastewater+using+waste+materials+and+recovery+by+desorption.">Adsorptive removal of hazardous anionic dye &amp;#34;Congo red&amp;#34; from wastewater using waste materials and recovery by desorption.</a> Journal of Colloid and Interface Science. 340 (1), 16-26 (2009).</li><li>Wan, Z., Li, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+pre-pyrolysis+mode+on+simultaneous+introduction+of+nitrogen/oxygen-containing+functional+groups+into+the+structure+of+bagasse-based+mesoporous+carbon+and+its+influence+on+Cu(II)+adsorption.">Effect of pre-pyrolysis mode on simultaneous introduction of nitrogen/oxygen-containing functional groups into the structure of bagasse-based mesoporous carbon and its influence on Cu(II) adsorption.</a> Chemosphere. 194, 370-380 (2018).</li><li>Li, K., Li, J., Lu, M., Li, H., Wang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+and+amino+modification+of+mesoporous+carbon+from+bagasse+via+microwave+activation+and+ethylenediamine+polymerization+for+Pb(II)+adsorption.">Preparation and amino modification of mesoporous carbon from bagasse via microwave activation and ethylenediamine polymerization for Pb(II) adsorption.</a> Desalination and Water Treatment. 57 (50), 24004-24018 (2016).</li><li>Yantasee, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrophilic+Aromatic+Substitutions+of+Amine+and+Sulfonate+onto+Fine-Grained+Activated+Carbon+for+Aqueous-Phase+Metal+Ion+Removal.">Electrophilic Aromatic Substitutions of Amine and Sulfonate onto Fine-Grained Activated Carbon for Aqueous-Phase Metal Ion Removal.</a> Separation Science and Technology. 39 (14), 3263-3279 (2004).</li><li>Li, Y. B., Li, K. Q., Wang, X. H., Li, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ethylenediamine+Modification+of+Hierarchical+Mesoporous+Carbon+for+the+Effective+Removal+of+Pb+(II)+and+Related+Influencing+Factors.">Ethylenediamine Modification of Hierarchical Mesoporous Carbon for the Effective Removal of Pb (II) and Related Influencing Factors.</a> International Journal of Material Science. 6 (1), 58-65 (2016).</li><li>Georgakopoulos, E., Santos, R. M., Chiang, Y. W., Manovic, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Two-way+Valorization+of+Blast+Furnace+Slag:+Synthesis+of+Precipitated+Calcium+Carbonate+and+Zeolitic+Heavy+Metal+Adsorbent.">Two-way Valorization of Blast Furnace Slag: Synthesis of Precipitated Calcium Carbonate and Zeolitic Heavy Metal Adsorbent.</a> Journal of Visualized Experiments. (120), e55062 (2017).</li><li>Loganathan, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modelling+equilibrium+adsorption+of+single,+binary,+and+ternary+combinations+of+Cu,+Pb,+and+Zn+onto+granular+activated+carbon.">Modelling equilibrium adsorption of single, binary, and ternary combinations of Cu, Pb, and Zn onto granular activated carbon.</a> Environmental Science &amp; Pollution Research. (15), 1-12 (2018).</li><li>Vunain, E., Kenneth, D., Biswick, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+and+characterization+of+low-cost+activated+carbon+prepared+from+Malawian+baobab+fruit+shells+by+H3PO4+activation+for+removal+of+Cu(II)+ions:+equilibrium+and+kinetics+studies.">Synthesis and characterization of low-cost activated carbon prepared from Malawian baobab fruit shells by H3PO4 activation for removal of Cu(II) ions: equilibrium and kinetics studies.</a> Applied Water Science. 7 (8), 4301-4319 (2017).</li><li>Bohli, T., Ouederni, A., Villaescusa, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simultaneous+adsorption+behavior+of+heavy+metals+onto+microporous+olive+stones+activated+carbon:+analysis+of+metal+interactions.">Simultaneous adsorption behavior of heavy metals onto microporous olive stones activated carbon: analysis of metal interactions.</a> Euro-Mediterranean Journal for Environmental Integration. 2 (1), 19 (2017).</li><li>Bouhamed, F., Elouear, Z., Bouzid, J., Ouddane, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multi-component+adsorption+of+copper,+nickel+and+zinc+from+aqueous+solutions+onto+activated+carbon+prepared+from+date+stones.">Multi-component adsorption of copper, nickel and zinc from aqueous solutions onto activated carbon prepared from date stones.</a> Environmental Science &amp; Pollution Research. 23 (16), 1-6 (2016).</li><li>Wu, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+modification+of+phosphoric+acid+activated+carbon+by+using+non-thermal+plasma+for+enhancement+of+Cu(II)+adsorption+from+aqueous+solutions.">Surface modification of phosphoric acid activated carbon by using non-thermal plasma for enhancement of Cu(II) adsorption from aqueous solutions.</a> Separation &amp; Purification Technology. 197, (2018).</li></ol>

In dit protocol is een van de kritische stappen de succesvolle voorbereiding van mesoporous carbon met beter fysisch-chemische eigenschappen van de one-step-aanpak, waar optimale proefomstandigheden behoeft te worden vastgesteld. Dus, in een eerdere studie28, we hebben orthogonale matrix magnetron pyrolyse experimenten uitgevoerd, gezien het effect van de verhouding van de bevruchting van bagasse en fosforzuur, pyrolyse tijd magnetron macht en droogtijd. Bovendien, grote zorg moet worden genomen i...

Actieve kool heeft unieke adsorptie eigenschappen, zoals een ontwikkelde poreuze structuur, een hoge specifieke oppervlakte en verschillende oppervlakte functionele groepen; Daarom is het werkzaam als een absorberend in water behandeling of zuivering1,2,3,4. Naast de fysieke voordelen, actieve kool is kosteneffectief en onschadelijk voor het milieu, en de grondstof (bijvoorbeeld, biomassa) is overvloedig en gemakkelijk verkregen5,6. De fysisch-chemische eigenschappen van actieve kool zijn afhankelijk van de precursoren die worden gebruikt bij de voorbereiding en de proefomstandigheden van de activering proces7.
Twee methoden worden meestal gebruikt voor het bereiden van actieve kool: een stap en een tweefasige benadering8. De termijn voor de one-step verwijst naar precursoren worden verkoold en tegelijkertijd geactiveerd terwijl de aanpak in twee stappen daartoe opeenvolgend verwijst. Met het oog op energiebesparing en milieubescherming is de one-step-aanpak meer aangewezen voor de lagere temperatuur en druk eisen.
Bovendien, chemische en fysische activering worden gebruikt ter verbetering van de textuur eigenschappen van actieve kool. Chemische activering bezit schijnbare voordelen ten opzichte van fysieke activering vanwege haar lagere temperatuur van de activering, korter activering, hogere koolstof opbrengst en meer ontwikkelde en controleerbare poriënstructuur in een bepaalde graad-9. Het is ook getest dat chemische activering kan worden uitgevoerd door impregneren biomassa als grondstof met H3PO4, ZnCl2, of andere specifieke chemische stoffen bevatten, gevolgd door pyrolyse te verhogen van de poreusheid van de actieve kool, omdat lignocellulose onderdelen van biomassa kunnen gemakkelijk worden verwijderd door een latere verwarming behandeling, vanwege het vermogen dehydrogenering van deze chemische stoffen10,11. Vandaar, de activering van de chemische sterk verbetert de vorming van actieve kool van poriën of verbetert de adsorberende prestaties aan contaminanten12. Een zure activator is voorkeur H3PO4, als gevolg van de relatief lagere vraag naar energie, hoger rendement, en minder invloed op het milieu13.
Magnetron pyrolyse beschikt over de superioriteit in de tijd te besparen, uniforme interieur verwarmings-, energie-efficiëntie en selectieve Verwarming, waardoor het een alternatieve verwarming methode om synthese-geactiveerde koolstof14,15. Vergeleken met conventionele elektrische verwarming, kan magnetron pyrolyse thermo-chemische processen verbeteren en bevorderen van bepaalde chemische reacties16. Onlangs, hebben uitgebreide studies gericht op voorbereiding van actieve kool door chemische activering uit biomassa gebruiken one-step magnetron pyrolyse9,17,18,19. Dus, het is aanzienlijk informatief en milieu-vriendelijke aan synthese biomassa gebaseerde actieve kool door magnetron-bijgewoonde H3PO4 activering.
Bovendien, ter verbetering van de adsorptie verwantschappen van actieve kool naar specifieke zware metalen ionen, gewijzigd door heteroatoom [N, O, zwavel (S), enz.] doping in de structuren van de koolstof heeft voorgesteld, en dit heeft bewezen een wenselijk methode 20,21,22,23,24,25,26. Defecte sites in of aan de randen van een laag grafiet kunnen worden vervangen door heteroatomen voor het genereren van functionele groepen27. Vandaar, nitrificatie en vermindering van de wijziging worden gebruikt voor het wijzigen van de resulterende koolstof monsters te dope N/O functionele groepen die een cruciale rol bij het efficiënt coördineren met zware metalen om te vormen van de complexvormers en ionenwisseling28.
Op basis van de bovenstaande bevindingen, presenteren we een protocol om te synthetiseren N/O mesoporous dual-doped koolstof uit biomassa door chemische activering en twee verschillende pyrolyse methoden gevolgd door wijziging. Dit protocol bepaalt ook welke verwarming methode gunsten de daaruit voortvloeiende wijziging voor doping van de N/O functionele groepen en, dus, verbetering van de prestaties van de adsorptie.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="932">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:269px;">All chemicals and reagents (phosphoric acid, etc.)</td>
			<td style="width:377px;">Nanjing Chemical Reagent Co., Ltd</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">Analytical grade</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Electric furnace</td>
			<td>Luoyang Bolaimaite Experiment Electric Furnace Co., Ltd</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Microwave oven</td>
			<td>Nanjing Yudian Automation Technology Co., Ltd</td>
			<td></td>
			<td>2.45 GHz frequency</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Surface-area and porosimetry analyzer</td>
			<td>Beijing Gold APP Instrument Co., Ltd</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Vc-Sorb 2800TP</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Fourier transform infrared (FTIR) spectrometer</td>
			<td>Nicolet</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>6700</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Flame atomic absorption spectrophotometry</td>
			<td>Beijing Purkinje General Instrument Corporation</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>A3</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Element Analyzer</td>
			<td>Germany Heraeus Co.</td>
			<td></td>
			<td>CHN-O-RAPID&#160;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

preparation of biomass-based mesoporous carbon with higher nitrogen-/oxygen-chelating adsorption for cu(ii) through microwave pre-pyrolysis

Een milieuvriendelijke techniek voor het synthetiseren van biomassa gebaseerde mesoporous actieve kool met hoge stikstof- / zuurstof-chelaat adsorptie voor Cu(II) wordt voorgesteld. Bagasse geïmpregneerd met fosforzuur wordt gebruikt als een voorloper. Als u wilt pyrolyze de voorloper, twee aparte verwarming modi worden gebruikt: magnetron pyrolyse en conventionele elektrische-verwarming pyrolyse. De resulterende bagasse afkomstige koolstof monsters zijn met nitrificatie en vermindering van de wijziging gewijzigd. Stikstof (N) / zuurstof (O) functionele groepen gelijktijdig worden ingevoerd op het oppervlak van actieve kool, verbetering van de adsorptie van Cu(II) door complexvormers en ion-exchange. Karakterisering en koperen adsorptie experimenten worden uitgevoerd om de fysisch-chemische eigenschappen van vier bereid koolstof monsters te onderzoeken en te bepalen welke methode van verwarming gunsten de latere wijziging voor doping van N/O functionele groepen. Bij deze techniek, gebaseerd op het analyseren van gegevens van stikstof adsorptie, Fourier transform infrarood spectroscopie en batch adsorptie experimenten, is het bewezen dat het in de magnetron-pyrolyzed koolstof meer defect sites heeft en, derhalve, tijdbesparende effectief magnetron pyrolyse draagt meer N/O soorten aan de koolstof, hoewel het leidt tot een lagere specifieke oppervlakte. Deze techniek biedt een veelbelovende route naar synthese adsorbents met hogere stikstof en zuurstofgehalte en een hogere capaciteit van de adsorptie van zware metalen ionen in afvalwater sanering toepassingen.

Stikstof adsorptie/desorptie-isothermen van vier monsters worden weergegeven in Figuur 1. Alle de adsorptie-isothermen toenam in lage P/P0 regio weergeven en deze isothermen behoren tot type IV (IUPAC-nomenclatuur) demonstreren hun porie-structuur die uit micropores en dominante mesopores32 bestaat.
De oppervlakte fysieke parameters voor alle monsters die zijn verk...

Watch this Scientific Journal Video about Preparation of Biomass-based Mesoporous Carbon with Higher Nitrogen-/Oxygen-chelating Adsorption for CuII Through Microwave Pre-Pyrolysis at JoVE.com

Preparation of Biomass-based Mesoporous Carbon with Higher Nitrogen-/Oxygen-chelating Adsorption for CuII Through Microwave Pre-Pyrolysis

Hier presenteren we een protocol om te synthetiseren van stikstof/zuurstof mesoporous dual-doped koolstof uit biomassa door chemische activatie in verschillende pyrolyse modi gevolgd door wijziging. We laten zien dat de magnetron pyrolyse het latere wijziging proces profiteert te voeren tegelijkertijd meer stikstof en zuurstof functionele groepen op de koolstof.

Voorbereiding van biomassa gebaseerde Mesoporous Carbon met hogere stikstof-/ zuurstof-chelaat adsorptie voor Cu(II) via pre pyrolyse magnetron

An environment-friendly technique for synthesizing biomass-based mesoporous activated carbon with high nitrogen-/oxygen-chelating adsorption for Cu(II) is ...

Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van belangrijke vragen bij het gebruik van biomassa en het afvalwater sanering veld, zoals de voorbereiding van gemodificeerde biomassa op basis van koolstof voor de verwijdering van zware metalen in afvalwater. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat de microgolf pyrolyse het daaropvolgende wijzigingsproces ten goede komt om tegelijkertijd meer stikstof- en zuurstoffunctionele groepen koolstof te introduceren. Om te beginnen, spoel de bagasse met gedeïsized water, en zet de monsters in een droogoven op 100 graden Celsius voor 10 uur.Plet de gedroogde bagasse met een molen. Zeef vervolgens het poeder door een zeef van 50 mazen. Nu, plaats 30 gram fijn bagasse poeder in een 15-gewicht-procent fosforzuur oplossing in een een-op-een gewicht verhouding voor 24 uur.Droog het mengsel in een oven op 105 graden Celsius gedurende zes uur. Verzamel het resulterende product als de voorloper voor bagasse-gebaseerde actieve koolstof, of BAC. Zet nu 15 gram van de voorloper in een magnetron met een frequentie van 2,45 gigahertz.Stel het vermogen van de magnetron in op 900 watt om het monster gedurende 22 minuten te pyrolyseren. Zorg voor een stikstofstroomsnelheid van 20 milliliter per minuut met een rotorstroommeter. De luchtinlaat van de rotorstroommeter is met behulp van een slang verbonden met een stikstofcilinder, terwijl de uitlaat is aangesloten op de luchtinlaat van de magnetron.Nadat de resulterende koolstof is afgekoeld tot kamertemperatuur in stikstof, trituraat en het verzamelen van de koolstof monster in een beker. Voeg nu 300 milliliter zoutzuur van 0,1 mol. Roer het mengsel met behulp van een magnetische roerder bij 200 rpm gedurende meer dan 12 uur bij kamertemperatuur.Filter de koolstof door filterpapier met vacuümfiltratie. Spoel vervolgens het monster met gedeïioneerd water tot de pH-waarde van het waswater groter is dan zes. Droog de magnetron-pyrolyseerde bagasse-gebaseerde actieve kool, of MBAC, in een vacuümdroogoven op 105 graden Celsius gedurende 24 uur.Meng 50 milliliter geconcentreerd zwavelzuur en 50 milliliter geconcentreerd salpeterzuur in een beker bij nul graden Celsius. Voeg vervolgens 10 gram MBAC toe aan de gemengde oplossing. Gebruik een magnetische roerder om het mengsel 120 minuten te roeren bij 200 tpm.Filter de nitrified MBAC op filterpapier met vacuümfiltratie. Was de koolstof met gedeïioneerd water tot het waswater pH zes bereikt. Droog vervolgens de gewassen koolstof in een droogoven op 90 graden Celsius gedurende 24 uur.Voeg in een kolf met drie hals 5,05 gram van het resulterende product, 50 milliliter gedeïmiseerd water en 20 milliliter ammoniumoplossing van 15 mol. Roer dit mengsel gedurende 15 minuten met een magnetische roerder bij 200 rpm. Voeg vervolgens 28 gram natriumdemiet toe en laat het mengsel 20 uur roeren op kamertemperatuur.Na 20 uur, past een reflux condensor op de kolf, en warm het mengsel tot 100 graden Celsius met behulp van een oliebad. Voeg 120 milliliter azijnzuur van 2,9 mol aan de kolf toe. Laat het mengsel vervolgens vijf uur roeren met een magnetische roerder onder reflux.Verwijder het oliebad zodat de oplossing kan afkoelen tot kamertemperatuur. Filter het koolstofmonster en was het met gedeïsized water tot de pH van de oplossing groter is dan zes. Droog de gewijzigde MBAC op 90 graden Celsius en duid deze aan als MBAC-stikstof.Om structurele karakterisering uit te voeren door middel van stikstofadsorptie en desorptie isothermen, eerst wegen een lege monster buis. Voeg ongeveer 0,15 gram van het koolstofmonster toe aan de monsterbuis. Ontgde het monster op 110 graden Celsius gedurende vijf uur in een vacuüm.Weeg vervolgens de monsterbuis met koolstof en bereken het gewicht van het koolstofmonster. Installeer de monsterbuis in het testgebied van het oppervlak en de porosimetry analyzer met behulp van vloeibare stikstof om deze te meten bij min 196 graden Celsius. Controleer eerst de temperatuur en hygrometer om de chemische karakterisering uit te voeren met Fourier-transform infraroodspectroscopie.De temperatuur moet 16 tot 25 graden Celsius en de relatieve vochtigheid 20%tot 50%Verwijder de drooggebak en stofdeksel in het monster magazijn. Droog het koolstofmonster en kaliumbromide vier uur lang bij 110 graden Celsius om het effect van water op het spectrum te voorkomen. Meng vervolgens het koolstofmonster met kaliumbromide en gebruik een persmechanisme om het testmonster voor te bereiden.Plaats het monster in het testgebied en stel de parameters van de software in. Sla vervolgens de spectra op en haal het monster eruit voordat het de spectra wordt verwerkt. Om de koperionadsuptie-experimenten uit te voeren, past u eerst de pH van kopersulfaatoplossingen aan op pH vijf met behulp van 0,1-molar salpeterzuur en 0,1-molaire natriumhydroxideoplossingen.Plaats vervolgens 0,05 gram adsorberend in elk van de conische kolven met 25 milliliter van de voor de pH-gecorrigeerde kopersulfaatoplossingen. Plaats deksels op de conische kolven en leg ze in een thermostatische orbitale shaker met een roersnelheid van 150 tpm bij vijf graden Celsius, 25 graden Celsius en vervolgens 45 graden Celsius gedurende 240 minuten bij elke temperatuur. Gebruik membraanfilters van 0,22 micron om de adsorberen van de oplossing te scheiden.Gebruik ten slotte vlamatomaire absorptiespectrofotometrie om de koperconcentratie van het filtraat te bepalen. Structurele kenmerken en elementaire samenstellingen van alle monsters worden hier getoond. Microgolf pyrolyse en modificatie dragen bij aan een kleiner specifiek oppervlak en een kleiner totaal porievolume, maar een groter stikstof- en zuurstofgehalte.FTIR spectra tonen aan dat de gemodificeerde koolstofmaterialen hebben verkregen verschillende stikstof / zuurstof functionele groepen, en de magnetron-pyrolysed koolstof krijgt meer. Het effect van pH op koperion adsorptie door alle monsters wordt hier weergegeven. MBAC-stikstof presenteert een betere koperion adsorptie dan EBAC-stikstof, hoewel MBAC-stikstof heeft een lager oppervlak en porie volume, als gevolg van meer overvloedige stikstof / zuurstof oppervlak groepen.In dit model wordt het mechanisme voor koperion adsorptie met gemodificeerde koolstof voorgesteld. In dit reactieproces omvat de chemische adsorptie voornamelijk ionenuitwisseling en complexiteit. Terwijl poging om een westerse aanpak te gebruiken om biomassa voor te bereiden op basis van mesoporeuze koolstof, was beter fysisch-chemische eigenschappen door microgolf pyrolyse.Het is belangrijk om de optimale experimentele omstandigheden te bepalen, rekening houdend met het effect van de impregnatieverhouding, pyrolysetijd en de magnetronkracht. Na deze procedure kunnen andere wijzigingsmethoden worden uitgevoerd die effectiever meer functionele groepen van de koolstof kunnen introduceren om tekortkomingen te overwinnen, zoals de afname van het specifieke oppervlak en het totale porievolume. Na de ontwikkeling maakte deze techniek de weg vrij voor onderzoekers op het gebied van gefunctionaliseerd nanomateriaal om een snelle voorbereiding van hoog-adsorptieve koolstof uit biomassa voor afvalwatersanering te onderzoeken.Vergeet niet dat het werken met geconcentreerd zwavelzuur en geconcentreerd salpeterzuur zeer gevaarlijk kan zijn, en voorzorgsmaatregelen zoals beschermende bril moeten altijd worden genomen tijdens het uitvoeren van deze procedure.

Research

JoVE Journal

Environment

Preparation of Biomass-based Mesoporous Carbon with Higher Nitrogen-/Oxygen-chelating Adsorption for Cu(II) Through Microwave Pre-Pyrolysis

Measuring Carbon-based Contaminant Mineralization Using Combined CO2 Flux and Radiocarbon Analyses

Measuring Carbon-based Contaminant Mineralization Using Combined CO2 Flux and Radiocarbon Analyses

Het meten van koolstof gebaseerde Verontreinigende Mineralisering gebruik van gecombineerde CO<sub&gt; 2</sub&gt; Flux en Radiokoolstofdatering Analyses

A method is described which uses the absence of radiocarbon in industrial chemicals and fuels made from petroleum feedstocks which frequently contaminate ...

Preparation and Testing of Impedance-based Fluidic Biochips with RTgill-W1 Cells for Rapid Evaluation of Drinking Water Samples for Toxicity

Opstellen en testen van impedantie-gebaseerde Fluidic biochips met RTgill-W1 Cellen voor snelle evaluatie van Drinkwater Monsters voor de toxiciteit

This manuscript describes how to prepare fluidic biochips with Rainbow trout gill epithelial (RTgill-W1) cells for use in a field portable water toxicity ...

Assessment of Labile Organic Carbon in Soil Using Sequential Fumigation Incubation Procedures

Beoordeling van de labiele organische koolstof in de bodem met behulp van Sequential Fumigatiediensten Incubation Procedures

Management practices and environmental changes can alter soil nutrient and carbon cycling. Soil labile organic carbon, a readily decomposable C pool, is ...

Biofilm Removal Using Carbon Dioxide Aerosols without Nitrogen Purge

Biofilm verwijderen Met behulp van Carbon Dioxide aerosols zonder stikstofspoeling

Biofilms can cause serious concerns in many applications. Not only can they cause economic losses, but they can also present a public health hazard. ...

A Flow-through Exposure System for Evaluating Suspended Sediments Effects on Aquatic Life

Een flow-through Exposure System voor het evalueren van sedimenten in suspensie Effecten op Aquatic Life

This paper describes the Fish Larvae and Egg Exposure System (FLEES). The flow-through exposure system is used to investigate the effects of suspended ...

Functionalization and Dispersion of Carbon Nanomaterials Using an Environmentally Friendly Ultrasonicated Ozonolysis Process

Functionalisatie en Dispersie van Koolstof Nanomaterialen Met behulp van een milieuvriendelijk Ultrasonicated Ozonolysis Proces

Functionalization of carbon nanomaterials is often a critical step that facilitates their integration into larger material systems and devices. In the ...

Measurement of the Rheology of Crude Oil in Equilibrium with CO2 at Reservoir Conditions

Measurement of the Rheology of Crude Oil in Equilibrium with CO2 at Reservoir Conditions

Meting van de reologie van ruwe olie in evenwicht met CO<sub&gt; 2</sub&gt; Bij reservoir voorwaarden

A rheometer system to measure the rheology of crude oil in equilibrium with carbon dioxide (CO2) at high temperatures and pressures is described. The ...

Experimental System of Solar Adsorption Refrigeration with Concentrated Collector

Experimenteel systeem van zonne-adsorptie koeling met geconcentreerde Collector

To improve the performance of solar adsorption refrigeration, an experimental system with a solar concentration collector was set up and investigated. The ...

Optimized Procedure for Determining the Adsorption of Phosphonates onto Granular Ferric Hydroxide using a Miniaturized Phosphorus Determination Method

Geoptimaliseerde Procedure voor de bepaling van de adsorptie van fosfonaten op granulaire Ferric Hydroxide met behulp van een methode fosfor sleutelbepaling verkleind

This paper introduces a procedure to investigate the adsorption of phosphonates onto iron-containing filter materials, particularly granular ferric ...

Characterization of Aquatic Biofilms with Flow Cytometry

Karakterisering van aquatische Biofilms met stroom Cytometry

Biofilms are dynamic consortia of microorganism that play a key role in freshwater ecosystems. By changing their community structure, biofilms respond ...