ساخت کربن ‌فعال به وسیله ی فعال سازی شیمیایی و ‌فیزیکی چوب های مرکبات، زیتون و ‌گز و‌ مقایسه ویژگیهای آن‌ها

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی پلیمر، واحد داراب، دانشگاه آزاد اسلامی، داراب

2 گروه شیمی، واحد داراب، دانشگاه آزاد اسلامی، داراب

3 باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، واحد داراب، دانشگاه آزاد اسلامی، داراب

چکیده

کربن‌فعال از پیرولیز هر ماده دارای کربن با استفاده‌از عملیات فعال­سازی گوناگون، تولید می‌شود. دراین پژوهش، چوب درختان پرتقال، زیتون و گز منطقه داراب فارس به عنوان مواد اولیه تولید کربن‌فعال استفاده شده است. اندازه‌گیری چگالی، درصد‌رطوبت،درصدترکیب­های‌ شیمیایی (شامل سلولز، لیگنین،مواد استخراجیوخاکستر) مطابق با آیین‌نامه تاپی (TAAPIو آنالیز گرمایی DSC-TGA بر روی نمونه‌های چوب،  نشان می‌دهد، تخریب‌گرمایی چوب‌زیتون در دماهای بالاتری انجام می‌شود. همچنین میزان ‌کربن تابعی از دانسیته چوب بوده‌و آنالیز‌شیمیایی چوب اثری بر میزان ‌کربن و پایداری‌گرمایی آن ندارد. کربن ‌فعال از‌نمونه چوب­ های گوناگون در سه حالت بدون فعال­سازی، فعال­سازی فیزیکی با بخار آب و فعال­سازی شیمیایی با ‌روی کلرید(در نسبت­ های 50%، 100% و 150%) در شرایط همانند دما و زمان، تولید و ویژگی­ های آن­ها شامل عدد ‌یدی، سطح‌آزاد به‌روش BET، رفتار‌گرمایی و تصویرهای میکروسکوپ الکترونی با یکدیگر مقایسه شده است. نتیجه­ ها نشان می‌دهند که عدد‌یدی و سطح‌آزاد کربن‌فعال تولیدی به طور مستقیم تابع نوع فعال­سازی می‌باشد، به شکلی که این پارامترها در فعال­سازی شیمیایی تفاوت چشمگیری نسبت به سایر روش­ها دارد. همچنین با افزایش مقدارهای عامل فعال­ساز شیمیایی از 50% تا 100% میزان سطح‌آزاد، جذب هم­دما، حجم‌آزاد و عدد‌یدی نیز افزایش می‌یابد لیکن افزایش از 100% به 150% اثر محسوسی بر این پارامتر و در نتیجه فعال­سازی کربن ندارد. بیش ­ترین عدد یدی و BET مربوط به نمونه چوب پرتقال فعال شده با 150% روی کلرید، با مقدارهای به ترتیب 97/980 و 22/1050 می­ باشد. همچنین در همه موارد فعال­سازی، کربن به دست آمده از چوب‌زیتون رفتار بهتری از‌خود نشان می‌دهد و مقاومت گرمایی کربن‌فعال تولید شده از‌ چوب‌ زیتون نسبت به بقیه بیش ­تر است.
 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] www.irica.gov.ir

[2] حجازی، ر.، چوب شناسی و صنایع چوب، انتشارات دانشگاه تهران، (1364).

[3] Roger C. P., "The Chemical Composition of Wood”, American Chemical Society (1984).

[4] Rowell R.M., Han J.S., Rowell J.S., Elisabete F., Alcides L.L., Mattoso H.C., Characterization and factors effecting fiber properties, Natural Polymers and Agrofibers Composites, preparation, Properties and Applications, Emrapa Instrumentacao Agropecuaria, Brazil, 115- 134 (2000).

[5] Reddy N., Yang Y., Biofibers from Agricultural by Products for Industrial Applications, Trends in Biotechnol., 23(1): 22- 27 (2005) 

[6] مهدوی، س.، حسین زاده، ع.، فامیلیان، ح.، فخریان، ع. و حبیبی، م ر،  مقایسه بیومتری الیاف و میزان ترکیب های شیمیایی از نظر کاغذسازی، مجلهعلومچوبوکاغذایران، 14: 73 تا 107 (1380).

[7] شیارکار ایرج و همکاران، ویژگی های مورفولوژیکی و ترکیبات شیمیایی ساقه های ذرت کشت شده در منطقه آستارا، فصلنامة علمی ـ پژوهشی تحقیقات علوم  چوب   و کاغذ ایران، (3)28: 561 تا 567 (1392).

[8]  سرائیان، احمدرضا؛ علی خلیلی گشت رودخانی، میثم علی آبادی، محمد دهمرده قلعه نو، مقایسه ویژگی­های خمیر کاغذ سودا و کرافت از برون چوب و درون چوب صنوبر دلتوئیدس، مجله پژوهش علوم و فناوری چوب و جنگل، (4) 17: 125 تا 137(1389).

[9] مهرابی، سعید.، بررسی ویژگیهای خمیر کاغذ و کاغذ سه کلن صنوبر کبسوده و بومی کلن 9/144 دلتوئیدس کلن 55/69 و اورامریکن 214، مجله تحقیقات علوم چوب و کاغذ ایران، (2)21: 151 تا 167(1384).

[10] نظر نژاد، نورالدین؛ "بررسی خصوصیات خمیر و کاغذ با راندمان بالا (CMP) از دو گونه صنوبر دلتوئیدس و اروامریکن"، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تربیت مدرس، (1375).

[11] کرد، بهزاد؛ سرائیان، احمدرضا؛ بررسی تأثیر سن و ارتفاع درخت صنوبر گونه دلتوئیدیس بر خواص شیمیایی چوب آن، مجله علوم کشاورزی و منابع طبیعی، (4)14: 32 تا 40 (1386).

[12] رمضانی، ش.؛ بررسی خواص آناتومی، بیومتری و شیمیایی چوب جوان و بالغ صنوبر، فصلنامةعلمی ـ پژوهشی تحقیقات علوم چوب و کاغذ ایران، (1)28: 182 تا 193 (1392).

[13] سعید ابادی، ح.؛ شناسایی انواع درختان گز در ایران (کویر لوت)، نشریه دانشکده علوم دانشگاه تهران، (4)3: 21 تا 32(1350).

[14] Singh K., Determination of Compost Tion of Cellulose and Lignin Mixtu Res Using Thermo Gravimetric AnalysisS (TGA), "15th North American Waste to Energy Conference", May 21-23, Miami, Florida USA, NAWTEC15-3222 (2007)

[15] Mahato D.N., DSC and IR Method for Determination of Accesability of Cellulosic Coir Fiber and Thermal Degradationunder Mercerization, Indianjornal of Fiber and Textile, 38: 96-100 (2013).

[16] Yang H., Characteristics of Hemicellulose, Cellulose and Lignin Pyrolysis, 86: 1781–1788 (2007)

[17] Donegan Joseph W., Manufacture of Activated Carbon, USP 2, 549, 298 (1951).

[18] غفاری، سمیه؛ تحویلداری، کامبیز؛ فلاح نژاد، گیلدا، نعمت، مستانه؛ فراهانی، مونا، تهیه و آنالیز زغال فعال ازپوست میوه ها و خاک اره، "نهمین کنگره ملی مهندسی شیمی ایران"، دانشگاه علم و صنعت ایران، ۳ تا ۵ آذر ماه (1384). 

[19] سمرقندی، محمدرضا؛ سلیمانی امین­آباد، مهری؛ عزیزیان، سعید؛ هادی، مهدی؛ " مشخصه های رفتارستون کربن فعال تولید شده از مخروط کاج در جذب رنگ از محلول های آبی"، محیط شناسی، (۶۰)37: ۱۱۷ تا 128 (1390)

[20] عابدین­زادگان عبدی، مجید؛  مهدیارفر، محمد؛ رشیدی، علیمراد؛ احمدپور، علی؛ ساخت کربن فعال با استفاده از فعال سازی شیمیایی پوست گردو، مقاله‌های مجله‌های علمی . دانشگاه فردوسی مشهد، دانشکده مهندسی، (1)14: 21 تا 28 (1381).

[21] کاغذچی، طاهره؛ مددی یگانه، مینا؛  بررسی اثرنوع ماده اولیه در خواص کربن فعال، "نهمین کنگره ملی مهندسی شیمی ایران، دانشگاه علم و صنعت ایران"، ۳ تا ۵ (۱۳۸۳)

[22] Song J., Zou W., Bian Y., Su F., Han R., Adsorption Characteristics of Methylene Blue by Peanut Husk in Batch and Column Modes, Desalination, 265:119-125 (2011)

[23] Kadirvelu K., Karthika C., Vennilamani N., Pattabhi S., Activated Carbon from Industrial Solid Waste as an Adsorbent for the Removal of Rhodamine-B from Aqueous Solution: Kinetic and Equilibrium Studies, Chemosphere, 60: 1009-1017 (2005).

[24] Namasivayam C., Kavitha D., Removal of Congo Red from Water by Adsorption Onto Activated Carbon Prepared from Coir Pith, an Agricultural Solid Waste, Dyes Pigments, 54: 47-58 (2002).

[25] Ahmad A.A., Hameed B.H., Fixed-Bed Adsorption of Reactive azo Dye onto Granular Activated Carbon Prepared from Waste, J. Hazard Mater, 175: 298-303 (2010).

[26] Ahmadpour A., Do D.D., "The Preparation of Activated Carbon from Macadamia Nutshell by Chemical Activation, Carbon, 35(12): 1723-1732 (1997).