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
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Die Autoren erkennen die grundlegenden Forschungsmittel für die zentralen Universitäten Chinas (No.KYZ201562), China Postdoctoral Wissenschaftsfonds (Nr. 2014 M 560429) und der Schlüssel Forschung und Entwicklung Plan der Provinz Jiangsu (Nr. BE2018708).

1. Vorbereitung der Bagasse-basierte Aktivkohle
<ol><li>
Vorbereitung des Vorläufers Bagasse-basierte Aktivkohle
	<ol>
<li>Spülen Sie die Bagasse (gewonnen aus einer Farm in Jiangsu, China) mit entionisiertem Wasser und die Proben in einem Trockenschrank bei 100 ° C für 10 h.</li>
		<li>Zerquetschen Sie die getrockneten Bagasse mit einem Schleifer und Sieb das Pulver durch ein 50-Sieb.</li>
		<li>Platz 30 g feine Bagasse Pulver in einer 15 wt % Phosphorsäure (H3PO4) Lösung i...

<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 diesem Protokoll ist einer der kritischen Schritte die erfolgreiche Vorbereitung mesoporösen Kohlenstoff mit besseren physikalisch-chemischen Eigenschaften der ein-Schritt-Ansatz, wo optimale Versuchsbedingungen müssen ermittelt werden. Also, in einer früheren Studie28, wir haben orthogonalen Array Mikrowelle Pyrolyse Experimente durchgeführt Berücksichtigung der Auswirkungen des Verhältnisses Imprägnierung der Bagasse und Phosphorsäure, Pyrolyse Zeit, Mikrowelle macht und Trocknungszei...

Aktivkohle hat einzigartige Adsorption Eigenschaften, z. B. einer entwickelten poröse Struktur eine hohe spezifische Oberfläche und verschiedenen Oberflächen funktionellen Gruppen; Daher ist es im Wasser Behandlung oder Reinigung1,2,3,4als ein Adsorbens eingesetzt. Neben ihren körperlichen Vorzügen Aktivkohle ist kostengünstig und unschädlich für die Umwelt und ihren Rohstoff (z.B. Biomasse) ist reichlich vorhanden und leicht erhalten5,6. Die physikalisch-chemischen Eigenschaften der Aktivkohle hängen die Grundstoffe, die in der Vorbereitung verwendet werden und über die experimentellen Bedingungen für die Aktivierung Prozess7.
Zwei Methoden werden in der Regel zur Aktivkohle vorbereiten: einem einstufigen und einen zweistufigen Ansatz8. Der Begriff One-Step Ansatz bezieht sich auf Vorstufen verkohlt und gleichzeitig während der zweistufigen Ansatz bezieht sich auf, die nacheinander aktiviert. Im Hinblick auf Energieeinsparung und Umweltschutz ist der ein-Schritt-Ansatz mehr bevorzugt für seine niedrigere Temperatur und Druck zu fordern.
Außerdem, chemische und physikalische Aktivierung werden genutzt, um die strukturellen Eigenschaften der Aktivkohle zu verbessern. Chemische Aktivierung besitzt offensichtliche Vorteile gegenüber physischen Aktivierung wegen der niedrigeren Aktivierungstemperatur, kürzere Aktivierungszeit und Kohlenstoff Mehrertrag mehr entwickelten und kontrollierbaren Porenstruktur in einem bestimmten Grad9. Es wurde getestet, dass chemische Aktivierung durch Imprägnieren Biomasse als Rohstoff mit H3PO4, ZnCl2oder andere speziellen Chemikalien, gefolgt von Pyrolyse, die Porosität der Aktivkohle zu erhöhen, weil durchgeführt werden können Lignocellulose Bestandteile der Biomasse können leicht durch eine anschließende Wärmebehandlung durch die Dehydrierung Fähigkeit, diese Chemikalien10,11entfernt. Daher chemische Aktivierung erheblich steigert die Bildung von Aktivkohle-Poren oder verbessert die adsorptive Leistung auf Verunreinigungen12. Saurer Aktivator wird bevorzugt auf H3PO4, aufgrund seiner relativ niedriger Energiebedarf, höherer Ertrag und weniger Auswirkungen auf die Umwelt-13.
Mikrowelle Pyrolyse hat die Überlegenheit in Zeitersparnis, einheitliche Innenraumheizung, Energieeffizienz und selektive Erwärmung, so dass es eine alternative Heizmethode, Synthese-Aktivkohle14,15. Verglichen mit herkömmlichen Elektroheizung, kann Mikrowelle Pyrolyse Thermo-chemische Prozesse verbessern und fördern bestimmte chemische Reaktionen16. Umfangreiche Studien haben vor kurzem fokussiert Vorbereitung Aktivkohle durch chemische Aktivierung aus Biomasse mit einstufigen Mikrowelle Pyrolyse9,17,18,19. So ist es wesentlich informativer und umweltfreundlich zur Synthese Biomasse Aktivkohle durch Mikrowellen-gestützte H3PO4 Aktivierung.
Darüber hinaus um die Adsorption Affinitäten von Aktivkohle in Richtung bestimmte Schwermetallionen zu verbessern, Änderung von Heteroatom [N, O, Schwefel (S), etc.] doping in Karbonstrukturen vorgeschlagen wurde, und dies hat sich als Methode empfiehlt sich 20,21,22,23,24,25,26. Fehlerhafte Seiten in oder am Rande einer Graphitschicht können durch Heteroatome Funktionsgruppen27generieren ersetzt werden. Daher Nitrifikation und Reduzierung der Modifikation werden verwendet, um entstehende Kohlenstoff Proben um N/O Funktionsgruppen dopen die spielen eine entscheidende Rolle bei der Koordinierung der effizient mit Heavy Metal, Komplexbildner und Ionenaustauscher28zu bilden zu ändern.
Basierend auf den Ergebnissen oben, präsentieren wir ein Protokoll, um N/O Dual-dotierte mesoporösen Kohlenstoff aus Biomasse durch chemische Aktivierung und zwei verschiedene Pyrolyse Methoden gefolgt von Modifikation zu synthetisieren. Dieses Protokoll legt fest, welche Heizmethode der anschließenden Umbau für doping der N/O funktionellen Gruppen und somit Verbesserung der Adsorption Leistung begünstigt.

<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

Eine umweltfreundliche Technik für die Synthese von biomassebasierten mesoporösen Aktivkohle mit hohen Stickstoff- / Sauerstoff chelatisierenden Adsorption für die 600-fache vorgeschlagen. Bagasse mit Phosphorsäure imprägniert wird als der Vorläufer genutzt. Um die Vorstufe pyrolyze, zwei separate Heizung Modi verwendet werden: Mikrowelle, Pyrolyse und herkömmlichen Elektro-Heizung-Pyrolyse. Die daraus resultierende Bagasse abgeleitet Kohlenstoff Proben werden mit Nitrifikation und Verringerung der Änderung geändert. Stickstoff (N) / Sauerstoff (O) Funktionsgruppen sind gleichzeitig an der Oberfläche der Aktivkohle, Verbesserung der Adsorption von 600-fache durch Komplexbildner und Ionenaustauscher eingeführt. Charakterisierung und Kupfer Adsorption Experimente durchgeführt, um die physikalisch-chemischen Eigenschaften der vier vorbereitete Kohlenstoff Proben zu untersuchen und festzustellen, welche Heizmethode die nachträgliche Änderung für doping-N/O funktioneller Gruppen bevorzugt. Bei dieser Technik, basierend auf der Analyse von Daten der Adsorption von Stickstoff, Fourier-Transform-Infrarot-Spektroskopie und Batch Adsorption Experimente ist erwiesen, dass Mikrowelle pyrolysiert Kohlenstoff mehr defekt-Websites hat und daher zeitsparend effektiv Mikrowelle Pyrolyse trägt mehr N/O-Arten zu den Kohlenstoff, obwohl es eine niedrigere spezifische Oberfläche führt. Diese Technik bietet einen viel versprechender Weg zur Synthese Adsorbentien mit höheren Stickstoff- und Sauerstoffgehalt und eine höhere Aufnahmekapazität von Schwermetallionen in Sanierung Abwasseranwendungen.

Stickstoff Adsorption/Desorption isothermen von vier Proben sind in Abbildung 1dargestellt. Alle Adsorption isothermen zeigen eine rasche Zunahme in niedrigen P/P-0 -Region und diese isothermen gehören zum Typ IV (IUPAC-Klassifikation) demonstrieren ihre Porenstruktur, die Mikroporen und dominante Mesopores32besteht.
Die Oberfläche physikalischen Parameter für a...

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

Hier präsentieren wir ein Protokoll, um Stickstoff/Sauerstoff Dual-dotierte mesoporösen Kohlenstoff aus Biomasse durch chemische Aktivierung in verschiedenen Pyrolyse Modi gefolgt von Modifikation zu synthetisieren. Wir zeigen, dass die Mikrowelle Pyrolyse profitiert die nachträgliche Änderungsprozess gleichzeitig mehr Stickstoff und Sauerstoff Funktionsgruppen auf die Kohlenstoff einzuführen.

Vorbereitung von biomassebasierten mesoporösen Carbon mit höheren Stickstoff-/ Sauerstoff chelatisierenden Adsorption für die 600-fache durch Mikrowelle Pre-Pyrolyse

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

Diese Methode kann dabei helfen, wichtige Fragen bei der Nutzung von Biomasse und dem Bereich der Abwassersanierung zu beantworten, wie z. B. die Vorbereitung von modifiziertem Biomasse-Kohlenstoff zur Entfernung von Schwermetallen im Abwasser. Der Hauptvorteil dieser Technik ist, dass die Mikrowellenpyrolyse dem nachfolgenden Modifikationsprozess zugute kommt, um gleichzeitig mehr Stickstoff- und Sauerstofffunktionsgruppen von Kohlenstoff einzuführen. Zunächst die Bagasse mit entionisiertem Wasser abspülen und die Proben 10 Stunden lang bei 100 Grad Celsius in einen Trockenofen geben.Crush die getrocknete Bagasse mit einem Schleifer. Dann das Pulver durch ein 50-Maschensieb sieben. Jetzt 30 Gramm feines Bagassenpulver 24 Stunden lang in eine 15-Gewichts-Prozent-Phosphorsäurelösung in einem Eins-zu-Eins-Gewicht-Verhältnis geben.Trocknen Sie die Mischung im Ofen bei 105 Grad Celsius für sechs Stunden. Sammeln Sie das resultierende Produkt als Vorläufer für Bagasse-basierte Aktivkohle, oder BAC. Legen Sie nun 15 Gramm des Vorläufers in einen Mikrowellenherd mit einer Frequenz von 2,45 Gigahertz.Stellen Sie die Leistung des Mikrowellenherds auf 900 Watt ein, um die Probe 22 Minuten lang pyrolysieren zu können. Stellen Sie mit einem Rotordurchflussmesser einen Stickstoffdurchfluss von 20 Milliliterpro Minute sicher. Der Lufteinlass des Rotordurchflussmessers wird über einen Schlauch mit einem Stickstoffzylinder verbunden, während der Auslass mit dem Lufteinlass des Mikrowellenherds verbunden ist.Nachdem der resultierende Kohlenstoff auf Raumtemperatur in Stickstoff abgekühlt werden kann, trituieren und die Kohlenstoffprobe in einem Becher sammeln. Jetzt 300 Milliliter 0,1-Molar-Salzsäure hinzufügen. Rühren Sie das Gemisch mit einem Magnetrührer bei 200 Umdrehungen pro Minute für mehr als 12 Stunden bei Raumtemperatur.Filtern Sie den Kohlenstoff durch Filterpapier mit Vakuumfiltration. Dann spülen Sie die Probe mit entionisiertem Wasser ab, bis der pH-Wert des Waschwassers größer als sechs ist. Trocknen Sie die Mikrowellen-pyrolysierte Bagasse-basierte Aktivkohle, oder MBAC, in einem Vakuum-Trockenschrank bei 105 Grad Celsius für 24 Stunden.Mischen Sie 50 Milliliter konzentrierte Schwefelsäure und 50 Milliliter konzentrierte Salpetersäure in einem Becher bei null Grad Celsius. Fügen Sie dann 10 Gramm MBAC in die gemischte Lösung. Verwenden Sie einen magnetischen Rührer, um die Mischung für 120 Minuten bei 200 Rpm zu rühren.Filtern Sie den nitrifizierten MBAC durch Filterpapier mit Vakuumfiltration. Waschen Sie den Kohlenstoff mit entionisiertem Wasser, bis das Waschwasser pH 6 erreicht. Dann trocknen Sie den gewaschenen Kohlenstoff in einem Trockenofen bei 90 Grad Celsius für 24 Stunden.In einem dreihalsigen Kolben 5,05 Gramm des resultierenden Produkts, 50 Milliliter entionisiertes Wasser und 20 Milliliter 15-Mol-Ammoniumlösung hinzufügen. Rühren Sie diese Mischung für 15 Minuten mit einem magnetischen Rührer bei 200 Rpm. Dann 28 Gramm Natriumdithionit hinzufügen und die Mischung bei Raumtemperatur 20 Stunden rühren lassen.Nach 20 Stunden einen Refluxkondensator in den Kolben montieren und die Mischung mit einem Ölbad auf 100 Grad Celsius erwärmen. 120 Milliliter 2,9-Mol-Essigsäure in den Kolben geben. Dann lassen Sie die Mischung für fünf Stunden mit einem magnetischen Rührer unter Reflux rühren.Entfernen Sie das Ölbad, damit die Lösung auf Raumtemperatur abkühlen kann. Filtern Sie die Kohlenstoffprobe und waschen Sie sie mit entionisiertem Wasser, bis der pH-Wert der Lösung größer als sechs ist. Trocknen Sie den modifizierten MBAC bei 90 Grad Celsius und bezeichnen Sie ihn als MBAC-Stickstoff.Um eine strukturelle Charakterisierung durch Stickstoffadsorptions- und Desorptionsisothermen durchzuführen, wiegen Sie zunächst ein leeres Probenrohr. Fügen Sie etwa 0,15 Gramm der Kohlenstoffprobe in das Probenröhrchen. Entgasen Sie die Probe bei 110 Grad Celsius für fünf Stunden in einem Vakuum.Wiegen Sie dann das Mitnahmerohr, das Kohlenstoff enthält, und berechnen Sie das Gewicht der Kohlenstoffprobe. Installieren Sie das Probenrohr in den Testbereich der Oberfläche und porosimetry Analyzer mit flüssigem Stickstoff, um es bei minus 196 Grad Celsius zu messen. Um die chemische Charakterisierung mit Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie durchzuführen, überprüfen Sie zunächst die Temperatur und das Hygrometer.Die Temperatur sollte 16 bis 25 Grad Celsius und die relative Luftfeuchtigkeit 20% bis 50% Entfernen Sie die Entsäuerung und Staubabdeckung im Probenlager. Trocknen Sie die Kohlenstoffprobe und Kaliumbromid bei 110 Grad Celsius für vier Stunden, um die Wirkung von Wasser auf das Spektrum zu vermeiden. Mischen Sie dann die Kohlenstoffprobe mit Kaliumbromid und verwenden Sie einen Pressmechanismus, um die Probe vorzubereiten.Platzieren Sie das Beispiel im Testbereich, und legen Sie die Parameter der Software fest. Speichern Sie dann die Spektren, und nehmen Sie die Probe heraus, bevor Sie die Spektren verarbeiten. Um die Kupferionenadsorptionsexperimente durchzuführen, passen Sie zunächst den pH-Wert von Kupfersulfatlösungen auf pH-Fünf mit 0,1-Molar-Salpetersäure und 0,1-Molaren-Natriumhydroxidlösungen an.Legen Sie dann 0,05 Gramm Adsorbierung in jeden der konischen Kolben, die 25 Milliliter der pH-angepassten Kupfersulfatlösungen enthalten. Deckel auf die konischen Kolben montieren und in einen thermostatischen Orbital-Shaker mit einer Rührgeschwindigkeit von 150 U/min bei fünf Grad Celsius, 25 Grad Celsius und dann 45 Grad Celsius für 240 Minuten bei jeder Temperatur legen. Verwenden Sie 0,22-Mikron-Membranfilter, um die Adsorbentien von der Lösung zu trennen.Schließlich verwenden Sie die Flammeatomabsorptionsspektrophotometrie, um die Kupferkonzentration des Filtrats zu bestimmen. Hier werden strukturelle Merkmale und elementare Zusammensetzungen aller Proben gezeigt. Mikrowellenpyrolyse und Modifikation tragen zu einer kleineren spezifischen Oberfläche und einem kleineren Gesamtporenvolumen, aber zu einem höheren Stickstoff- und Sauerstoffgehalt bei.FTIR-Spektren zeigen, dass die modifizierten Kohlenstoffmaterialien unterschiedliche Stickstoff-/Sauerstofffunktionsgruppen erhalten haben und der Mikrowellen-pyrolysierte Kohlenstoff mehr. Die Wirkung des pH-Werts auf die Kupferionenadsorption durch alle Proben wird hier gezeigt. MBAC-Stickstoff stellt eine bessere Kupferionenadsorption dar als EBAC-Stickstoff, obwohl MBAC-Stickstoff aufgrund der reichlichen Stickstoff-/Sauerstoffoberflächengruppen eine geringere Oberfläche und ein geringeres Porenvolumen hat.In diesem Modell wird der Mechanismus für die Kupferionenadsorption durch modifizierten Kohlenstoff vorgeschlagen. Bei diesem Reaktionsprozess beinhaltet die chemische Adsorption hauptsächlich Ionenaustausch und Komplexierung. Während der Versuch, einen westlichen Ansatz zu verwenden, um Biomasse auf der Grundlage von mesoporösem Kohlenstoff vorzubereiten, war bessere physikalisch-chemische Eigenschaften durch Mikrowellenpyrolyse.Es ist wichtig, die optimalen experimentellen Bedingungen unter Berücksichtigung der Wirkung des Imprägnierungsverhältnisses, der Pyrolysezeit und der Mikrowellenleistung zu bestimmen. Nach diesem Verfahren können andere Modifikationsmethoden durchgeführt werden, die effektiv mehr funktionelle Gruppen des Kohlenstoffs einführen können, um Mängel zu überwinden, wie die Abnahme der spezifischen Oberfläche und das gesamte Porenvolumen. Nach ihrer Entwicklung ebnete diese Technik den Weg für Forscher auf dem Gebiet des funktionalisierten Nanomaterials, um die schnelle Aufbereitung von hochadsorptivem Kohlenstoff aus Biomasse für die Abwassersanierung zu erforschen.Vergessen Sie nicht, dass die Arbeit mit konzentrierter Schwefelsäure und konzentrierter Salpetersäure extrem gefährlich sein kann, und Vorsichtsmaßnahmen wie Schutzbrillen sollten immer während der Durchführung dieses Verfahrens getroffen werden.

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

Messen auf Kohlenstoffbasis Contaminant Mineralisation mit kombinierten CO<sub&gt; 2</sub&gt; Flux und Radiokarbon-Analysen

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

Forschung

Umwelt

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

Herstellung und Prüfung von impedanzbasierten Fluidic Biochips mit RTgill-W1 Zellen für die schnelle Auswertung von Trinkwasserproben für Toxizität

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

Bewertung von Labile organischer Kohlenstoff im Boden Mit Sequential Begasung 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

Biofilmentfernung Kohlendioxid Aerosols Verwendung ohne Stickstoffspülung

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

Ein Durchflussbelichtungssystem für die Bewertung Schwebstoffe Auswirkungen auf Leben im Wasser

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

Funktionalisierung und Dispersion von Kohlenstoff-Nanomaterialien mit einem umweltfreundlichen Ultraschall-Ozonolyse-Prozess

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

Messung der Rheologie des Rohöls im Gleichgewicht mit CO<sub&gt; 2</sub&gt; Bei Vorratsbedingungen

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

Experimentelles System Solar Adsorption Kühlung mit konzentrierter Sammler

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

Optimierte Verfahren zur Bestimmung der Adsorption von Phosphonaten auf Granular Ferric Hydroxid mit einer miniaturisierten Phosphor Entschlossenheit Methode

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

Charakterisierung der aquatischen Biofilme mit Durchflusszytometrie

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