Nashrieh Shimi va Mohandesi Shimi Iran

Nashrieh Shimi va Mohandesi Shimi Iran

Production of Activated Carbon Using Chemical and Physical Activation of Citrus, Olive and Tamarisk’s Waste Wood and Comparing Their Characteristics

Document Type : Research Article

Authors
Gholamreza Basseri 1
Sheida Eshaeilzadeh 2
Fatemeh Sadat Hoseini, 3
1 Dept. of Polymer Engineering,/ Islamic Azad University Darab Branch, Darab , I.R. Iran
2 Department of Chemistry, Darab Branch, Islamic Azad University, Darab, I.R. IRAN
3 Young Researchers and Elite Club, Darab Branch, Islamic Azad University, Darab, I.R. IRAN
Abstract
Activated carbon is produced from pyrolysis of plant material containing carbon and is undergoing activation. In this study, citrus, olive and tamarisk’s woods is used as raw materials to produce activated carbon, all samples were prepared from Darab city. The density measurement and moisture content and chemical analysis (cellulose, lignin, extractives, and ash) and also thermal analysis of wood samples show that there is no relation between carbon content with chemical analysis, but carbon content directly related to the density which is verified by DSC-TGA. Also, it has been seen that the thermal degradation of olivewood has been carried out at higher temperatures. The activated carbon was produced from wood samples in three methods; without activation, with physical activation (with steam) and chemical activation (with zinc chloride), and their properties (such as free surface by BET, iodine number, thermal analysis and SEM) show that. The activated carbon produced by chemical activation is more stable than other methods.In the case of activated carbon from citrus wood, the Iodine number of chemically activated carbon is observed chemically activation has significant difference compared to other methods of activation. With increasing amounts of chemical activation agent from 50 to 100%, the iodine number and surface area will increase, but increasing of this parameter from 100% to 150% has no significant effect on that properties. The maximum iodine number and BET for activated citrus wood with 150% ZnCl2 have resulted relatively 980.97 and 1050.22. The comparison of activated carbon from olive wood relative to other woods shows that olive carbon active has better characterization in all methods of activation. It also can be seen the thermal resistance of olive activated carbon is more than other woods.
Keywords
Activated Carbon
Physical activation
Citrus wood
Olive wood
Tamarisk wood
Chemical activation
Chemical analysis of wood
Subjects
[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).