สภาวะที่เหมาะสมในการผลิตถ่านกัมมันต์จากเศษไม้ยูคาลิปตัสโดยการใช้กรดฟอสฟอริกเป็นสารกระตุ้น
คำสำคัญ:
ถ่านกัมมันต์, กรดฟอสฟอริก, วิธีการพื้นผิวตอบสนองบทคัดย่อ
ถ่านกัมมันต์จากเศษไม้ยูคาลิปตัสถูกเตรียมโดยวิธีการกระตุ้นทางเคมีด้วยตัวกระตุ้นกรดฟอสฟอริก จากการเตรียมถ่านกัมมันต์จะมีการศึกษาปัจจัยที่ส่งผลต่อพื้นที่ผิวจำเพาะด้วยโปรแกรม MINITAB (version 16) ปัจจัยที่ใช้ในการศึกษามี 3 ปัจจัย ได้แก่ ความเข้มข้นของกรดฟอสฟอริก (0.5 – 2 โมลาร์) อุณหภูมิในการคาร์บอไนซ์ (500 – 700 องศาเซลเซียส) และเวลาในการคาร์บอไนซ์ (60 – 120 นาที) การวิเคราะห์ความแปรปรวนและวิธีการพื้นผิวตอบสนองจะถูกใช้ในการอธิบายสมการโพลีโนเมียลที่เป็นฟังก์ชันของตัวแปรจากการทดลองและตัวแปรที่มีนัยสำคัญ แบบจำลองสัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์พหุคูณที่ได้ จะให้ค่าสัมประสิทธิ์แสดงการตัดสินใจ และสัมประสิทธิ์การตัดสินใจที่ปรับแล้วเท่ากับ 0.9725 และ 0.9230 ตามลำดับ พบว่า ความเข้มข้นของกรดฟอสฟอริกเป็นปัจจัยหลักที่มีอิทธิพลต่อพื้นที่ผิวจำเพาะมากที่สุดอย่างมีนัยสำคัญ ถ่านกัมมันต์ที่ให้มีค่าพื้นที่ผิวจำเพาะสูงสุดเป็น 365.254 ตารางเมตรต่อกรัม จะถูกเตรียมขึ้นจากสภาวะที่เหมาะสม คือ ความเข้มข้นของกรดฟอสฟอริก 2 โมลาร์ อุณหภูมิในการคาร์บอไนซ์เซชัน 700 องศาเซลเซียส และเวลาในการคาร์บอนไนซ์เซชัน 120 นาที จากการตรวจสอบเพิ่มเติมที่สภาวะที่เหมาะสม โดยการใช้สารตั้งต้นที่มีขนาดเล็กลงผ่านการปรับสภาพด้วยกรดฟอสฟอสริกที่มีความเข้มข้นสูงขึ้นเป็น 8 โมลาร์ จะทำให้ได้ ถ่านกัมมันต์ที่มีโครงสร้างส่วนใหญ่เป็นรูพรุนขนาดกลางเพิ่มขึ้นและมีพื้นที่ผิวจำเพาะสูงขึ้นเป็น 812.24 ตารางเมตรต่อกรัม คุณสมบัติด้านกายภาพและโครงสร้างสารประกอบของถ่านกัมมันต์จะถูกวิเคราะห์ด้วยเครื่อง TGA SEM และ FTIR โครงสร้างรูพรุนของถ่านกัมมันต์จะถูกตรวจสอบด้วยวิธีการดูดซับและคายซับก๊าซไนโตรเจนที่ 77 K
เอกสารอ้างอิง
2. Muniandy L, Adam F, Mohamed AR, Ng EP. The synthesis and characterization of high purity mixed microporous/mesoporous activated carbon from rice husk using chemical activation with NaOH and KOH. Microporous and Mesoporous Materials. 2014 Oct 1; 197:316-23.
3. Kumar A, Jena HM. Preparation and characterization of high surface area activated carbon from Fox nut (Euryale ferox) shell by chemical activation with H3PO4. Results in Physics. 2016 Jan 1; 6:651-8.
4. Heidari A, Younesi H, Rashidi A, Ghoreyshi A. Adsorptive removal of CO2 on highly microporous activated carbons prepared from Eucalyptus camaldulensis wood: Effect of chemical activation. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers. 2014 Mar 1;45(2):579-88.
5. Yakout SM, El-Deen GS. Characterization of activated carbon prepared by phosphoric acid activation of olive stones. Arabian Journal of Chemistry. 2016 Nov 1;9: S1155-62.
6. Wang B, Li Y, Si H, Chen H, Zhang M, Song T. Analysis of the Physical and Chemical Properties of Activated Carbons Based on Hulless Barley Straw and Plain Wheat Straw Obtained by H3PO4 Activation. BioResources. 2018 May 18;13(3):5204-12.
7. Duan X, Srinivasakannan C, Wang X, Wang F, Liu X. Synthesis of activated carbon fibers from cotton by microwave induced H3PO4 activation. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers. 2017 Jan 1; 70:374-81.
8. Valizadeh S, Younesi H, Bahramifar N. Preparation and Characterization of Activated Carbon from the Cones of Iranian Pine Trees (Pinus eldarica) by Chemical Activation with H3 PO4 and Its Application for Removal of Sodium Dodecylbenzene Sulfonate Removal from Aqueous Solution. Water Conservation Science and Engineering. 2018:1-3.
9. Vunain E, Kenneth D, Biswick T. 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. Applied Water Science. 2017 Dec 1;7(8):4301-19.
10. Kolodynska D, Krukowska J, Thomas P. Comparison of sorption and desorption studies of heavy metal ions from biochar and commercial active carbon. Chemical Engineering Journal. 2017 Jan 1; 307:353-63.
11. Chen Z, Zhu Q, Wang X, Xiao B, Liu S. Pyrolysis behaviors and kinetic studies on Eucalyptus residues using thermogravimetric analysis. Energy Conversion and Management. 2015 Nov 15; 105:251-9.
