Mèsi paske w vizite Nature.com.W ap itilize yon vèsyon navigatè ak sipò CSS limite.Pou pi bon eksperyans, nou rekòmande pou w sèvi ak yon navigatè ki ajou (oswa enfim mòd konpatibilite nan Internet Explorer).Anplis de sa, asire sipò kontinyèl, nou montre sit la san estil ak JavaScript.
Montre yon Carousel twa glisad alafwa.Sèvi ak bouton Previous ak Next pou deplase nan twa glisad alafwa, oswa itilize bouton kurseur nan fen a pou w deplase nan twa glisad nan yon moman.
Egzistans metal yo emèt pa radyasyon mikwo ond se kontwovèsyal paske metal yo pran dife fasil.Men, sa ki enteresan se ke chèchè yo te jwenn ke fenomèn nan egzeyat arc ofri yon wout pwomèt pou sentèz la nan nanomateryèl pa divize molekil.Etid sa a ap devlope yon metòd sentetik yon sèl etap men abòdab ki konbine chofaj mikwo ond ak yon arc elektrik konvèti lwil palmis brit nan nanokarbon mayetik (MNC), ki ka konsidere kòm yon nouvo altènatif pou pwodiksyon lwil palmis.Li enplike nan sentèz la nan yon mwayen ak pèmanan blese fil asye pur (medyòm dielectric) ak ferrocene (katalis) nan kondisyon ki pasyèlman inaktif.Metòd sa a te demontre avèk siksè pou chofaj nan seri tanperati a soti nan 190.9 a 472.0 ° C ak plizyè fwa sentèz (10-20 min).MNC ki fèk prepare yo te montre esfè ak yon gwosè mwayèn 20.38-31.04 nm, yon estrikti mesoporous (SBET: 14.83-151.95 m2 / g) ak yon kontni segondè nan kabòn fiks (52.79-71.24 wt.%), osi byen ke D ak G. bann (ID/g) 0.98–0.99.Fòmasyon nouvo pik nan spectre FTIR (522.29–588.48 cm–1) temwaye an favè prezans konpoze FeO nan ferrocene.Magnetomètres montre saturation magnetization anwo nan syèl la (22.32-26.84 emu/g) nan materyèl ferromagnetic.Itilize MNC yo nan tretman dlo ize yo te demontre lè yo evalye kapasite adsorption yo lè l sèvi avèk yon tès adsorption methylene blue (MB) nan divès konsantrasyon soti nan 5 a 20 ppm.MNC yo te jwenn nan moman sentèz la (20 min) te montre efikasite adsorption ki pi wo a (10.36 mg / g) konpare ak lòt moun, ak pousantaj la retire koloran MB te 87.79%.Se poutèt sa, valè Langmuir yo pa optimis konpare ak valè Freundlich, ak R2 yo apeprè 0.80, 0.98 ak 0.99 pou MNCs sentèz nan 10 min (MNC10), 15 min (MNC15) ak 20 min (MNC20) respektivman.Kontinwe, sistèm adsorption a se nan yon eta heterogeneous.Se poutèt sa, arcing mikwo ond ofri yon metòd pwomèt pou konvèti CPO nan MNC, ki ka retire koloran danjere.
Radyasyon mikwo ond ka chofe pati ki pi anndan materyèl yo atravè entèraksyon molekilè jaden elektwomayetik.Repons mikwo ond sa a inik paske li ankouraje yon repons tèmik rapid ak inifòm.Kidonk, li posib pou pi vit pwosesis chofaj la ak amelyore reyaksyon chimik2.An menm tan an, akòz tan an reyaksyon ki pi kout, reyaksyon an mikwo ond ka finalman pwodwi pwodwi ki gen pite segondè ak segondè sede3,4.Akòz pwopriyete etonan li yo, radyasyon mikwo ond fasilite sentèz mikwo ond enteresan ki itilize nan anpil etid, ki gen ladan reyaksyon chimik ak sentèz nanomateryèl5,6.Pandan pwosesis chofaj la, pwopriyete dyelèktrik nan akseptè a andedan mwayen an jwe yon wòl desizif, paske li kreye yon plas cho nan mwayen an, ki mennen nan fòmasyon nan nanokarbon ak mòfoloji diferan ak pwopriyete.Yon etid pa Omoriyekomwan et al.Pwodiksyon nanofib kabòn kre soti nan nwayo palmis lè l sèvi avèk kabòn aktive ak nitwojèn8.Anplis de sa, Fu ak Hamid te detèmine itilizasyon yon katalis pou pwodiksyon fib lwil oliv palmis aktive kabòn nan yon fou mikwo ond 350 W9.Se poutèt sa, yon apwòch menm jan an ka itilize konvèti lwil palmis brit nan MNCs pa entwodwi scavengers apwopriye.
Yo te obsève yon fenomèn enteresan ant radyasyon mikwo ond ak metal ki gen kwen byen file, pwen oswa iregilarite submikroskopik10.Prezans de objè sa yo pral afekte pa yon arc elektrik oswa etensèl (souvan yo refere kòm yon dechaj arc)11,12.Arc la pral ankouraje fòmasyon nan plis lokalize tach cho ak enfliyanse reyaksyon an, kidonk amelyore konpozisyon chimik anviwònman an13.Fenomèn patikilye ak enteresan sa a te atire etid divès kalite tankou kontaminan removal14,15, byomass goudwon cracking16, mikwo ond ede piroliz17,18 ak sentèz materyèl19,20,21.
Dènyèman, nanokarbon tankou nanotub kabòn, nanosfè kabòn, ak modifye oksid grafèn te atire atansyon akòz pwopriyete yo.Nanokarbone sa yo gen gwo potansyèl pou aplikasyon ki soti nan jenerasyon pouvwa a pou pirifye dlo oswa dekontaminasyon23.Anplis de sa, pwopriyete kabòn ekselan yo mande, men an menm tan an, bon pwopriyete mayetik yo nesesè.Sa a se trè itil pou aplikasyon pou miltifonksyon ki gen ladan adsorption segondè nan iyon metal ak koloran nan tretman dlo ize, modifye mayetik nan biocarburants ak menm efikasite segondè absorbers mikwo ond24,25,26,27,28.An menm tan an, kabòn sa yo gen yon lòt avantaj, ki gen ladan yon ogmantasyon nan sifas sit aktif echantiyon an.
Nan dènye ane yo, rechèch nan materyèl nanokarbon mayetik te sou ogmantasyon an.Tipikman, nanokarbon mayetik sa yo se materyèl multifonksyonèl ki gen materyèl nanoze mayetik ki ka lakòz katalis ekstèn reyaji, tankou ekstèn elektwostatik oswa altène jaden mayetik29.Akòz pwopriyete mayetik yo, nanokarbon mayetik ka konbine avèk yon pakèt engredyan aktif ak estrikti konplèks pou imobilizasyon30.Pandan se tan, nanokarbon mayetik (MNCs) montre efikasite ekselan nan adsorption polyan ki soti nan solisyon akeuz.Anplis de sa, gwo sifas espesifik ak porositë ki fòme nan MNC yo ka ogmante kapasite adsorption31.Separatè mayetik ka separe MNC yo soti nan solisyon trè reyaktif, fè yo tounen yon sorbent solid ak jere32.
Plizyè chèchè yo te demontre ke nanokarbon kalite siperyè ka pwodwi lè l sèvi avèk lwil palmis anvan tout koreksyon33,34.Lwil palmis, syantifikman ke yo rekonèt kòm Elais Guneensis, konsidere kòm youn nan lwil manjab enpòtan ak yon pwodiksyon anviwon 76,55 milyon tòn nan 202135. Lwil palmis brit oswa CPO gen yon rapò balanse nan asid gra enstore (EFA) ak asid gra satire. (Singapore Monetary Authority).Pifò nan idrokarbur yo nan CPO yo se trigliserid, yon gliserid ki konpoze de twa konpozan acetate trigliserid ak yon eleman gliserid36.Idrokarbur sa yo ka jeneralize akòz gwo kontni kabòn yo, ki fè yo potansyèl précurseur vèt pou pwodiksyon nanokarbone37.Dapre literati a, CNT37,38,39,40, nanosfè kabòn33,41 ak graphene34,42,43 yo anjeneral sentèz lè l sèvi avèk lwil palmis brit oswa lwil manjab.Nanokarbon sa yo gen gwo potansyèl nan aplikasyon ki sòti nan jenerasyon pouvwa a pou pirifye dlo oswa dekontaminasyon.
Sentèz tèmik tankou CVD38 oswa pyrolysis33 te vin tounen yon metòd favorab pou dekonpozisyon lwil palmis.Malerezman, tanperati ki wo nan pwosesis la ogmante pri pwodiksyon an.Pwodui materyèl la pi pito 44 mande pou pwosedi long, fatigan ak metòd netwayaj.Sepandan, bezwen pou separasyon fizik ak fann se nye akòz estabilite nan bon nan lwil palmis brit nan tanperati ki wo.Se poutèt sa, pi wo tanperati yo toujou oblije konvèti lwil oliv palmis brit nan materyèl kabòn.Likid arc ka konsidere kòm pi bon potansyèl ak nouvo metòd pou sentèz nanokarbon mayetik 46 .Apwòch sa a bay enèji dirèk pou précurseurs ak solisyon nan eta trè eksite.Yon ekoulman arc ka lakòz lyezon kabòn yo nan lwil palmis brit kraze.Sepandan, espas elektwòd yo itilize ka bezwen satisfè kondisyon sevè, ki pral limite echèl endistriyèl la, kidonk yon metòd efikas toujou bezwen devlope.
Dapre sa nou konnen, rechèch sou egzeyat arc lè l sèvi avèk mikwo ond kòm yon metòd pou sentèz nanokarbon yo limite.An menm tan an, itilizasyon lwil palmis brit kòm yon précurseur pa te konplètman eksplore.Se poutèt sa, etid sa a gen pou objaktif pou eksplore posibilite pou pwodwi nanokarbon mayetik soti nan précurseurs lwil oliv palmis anvan tout koreksyon lè l sèvi avèk yon arc elektrik lè l sèvi avèk yon fou mikwo ond.Abondans nan lwil palmis ta dwe reflete nan nouvo pwodwi ak aplikasyon.Nouvo apwòch sa a nan raffinage lwil palmis ta ka ede ranfòse sektè ekonomik la epi vin yon lòt sous revni pou pwodiktè lwil palmis, sitou ki afekte plantasyon lwil palmis ti kiltivatè yo.Dapre yon etid sou ti pwopriyetè Afriken yo te fè Ayompe et al., ti pwopriyetè yo sèlman touche plis lajan si yo trete grap fwi fre tèt yo epi yo vann lwil palmis anvan tout koreksyon olye yo vann li bay entèmedyè, ki se yon travay ki koute chè ak fatigan47.An menm tan an, yon ogmantasyon nan fèmti faktori akòz COVID-19 te afekte pwodwi aplikasyon ki baze sou lwil palmis.Enteresan, piske pifò kay yo gen aksè a fou mikwo ond epi metòd yo pwopoze nan etid sa a kapab konsidere kòm sa posib ak abòdab, pwodiksyon MNC ka konsidere kòm yon altènativ a ti echèl plantasyon lwil palmis.Pandan se tan, sou yon pi gwo echèl, konpayi yo ka envesti nan gwo réacteurs pou pwodwi gwo TNC.
Etid sa a sitou kouvri pwosesis sentèz la lè l sèvi avèk asye pur kòm mwayen dyelèktrik la pou plizyè dire.Pifò etid jeneral ki itilize mikwo ond ak nanokarbon yo sijere yon tan sentèz akseptab nan 30 minit oswa plis33,34.Yo nan lòd yo sipòte yon lide pratik aksesib ak posib, etid sa a te vize jwenn MNCs ak tan sentèz pi ba pase mwayèn.An menm tan an, etid la pentire yon foto nan nivo preparasyon teknoloji 3 kòm teyori a pwouve ak aplike sou yon echèl laboratwa.Apre sa, MNC ki te lakòz yo te karakterize pa pwopriyete fizik, chimik ak mayetik yo.Lè sa a, methylene ble te itilize pou demontre kapasite adsorption MNC yo ki kapab lakòz yo.
Lwil palmis brit te jwenn nan Apas Balung Mill, Sawit Kinabalu Sdn.Bhd., Tawau, epi yo itilize kòm yon précurseur kabòn pou sentèz.Nan ka sa a, yo te itilize yon fil asye pur ak yon dyamèt 0.90 mm kòm yon mwayen dielectric.Ferrocene (pite 99%), jwenn nan Sigma-Aldrich, USA, te chwazi kòm yon katalis nan travay sa a.Methylene ble (Bendosen, 100 g) te plis itilize pou eksperyans adsorption.
Nan etid sa a, yon fou mikwo ond nan kay la (Panasonic: SAM-MG23K3513GK) te konvèti nan yon raktor mikwo ond.Twa twou yo te fè nan pati siperyè fou mikwo ond lan pou antre ak priz gaz ak yon tèrmokapteur.Sond tèrmokapteur yo te izole ak tib seramik epi yo te mete yo nan menm kondisyon yo pou chak eksperyans pou anpeche aksidan.Pandan se tan, yo te itilize yon raktor vè borosilicate ak yon kouvèti twa twou pou akomode echantiyon yo ak trachea a.Yon dyagram chema nan yon raktor mikwo ond ka refere yo nan Figi Siplemantè 1.
Lè l sèvi avèk lwil palmis brit kòm yon précurseur kabòn ak ferrocene kòm yon katalis, nanokarbon mayetik yo te sentèz.Apeprè 5% pa pwa nan katalis ferrocene la te prepare pa metòd la katalis sispansyon.Ferrocene te melanje ak 20 ml lwil palmis brit nan 60 rpm pou 30 minit.Lè sa a, melanj lan te transfere nan yon crucible alumina, ak yon 30 cm long fil asye pur te mawonnen epi mete vètikal andedan crucible a.Mete kreze alumina a nan raktor an vè epi an sekirite li anndan fou mikwo ond lan ak yon kouvèti an vè sele.Yo te soufle nitwojèn nan chanm lan 5 minit anvan yo kòmanse reyaksyon an pou retire lè ki pa vle nan chanm lan.Pouvwa mikwo ond lan te ogmante a 800W paske sa a se maksimòm pouvwa mikwo ond lan ki ka kenbe yon bon demaraj arc.Se poutèt sa, sa a ka kontribye nan kreyasyon an nan kondisyon favorab pou reyaksyon sentetik.An menm tan an, sa a se tou yon seri pouvwa lajman itilize nan watt pou reyaksyon fizyon mikwo ond48,49.Te melanj lan chofe pou 10, 15 oswa 20 minit pandan reyaksyon an.Apre reyaksyon an fini, yo te natirèlman refwadi raktor a ak mikwo ond nan tanperati chanm.Pwodwi final la nan crucible alumina a se te yon presipite nwa ak fil helical.
Te presipite nwa a kolekte epi lave plizyè fwa altène ak etanòl, izopropanol (70%) ak dlo distile.Apre lave ak netwaye, pwodwi a seche lannwit lan nan 80 ° C nan yon fou konvansyonèl pou evapore enpurte vle.Lè sa a, pwodwi a te kolekte pou karakterizasyon.Echantiyon ki make MNC10, MNC15, ak MNC20 yo te itilize pou fè sentèz nanokarbon mayetik pou 10 min, 15 min, ak 20 min.
Obsève mòfoloji MNC ak yon mikwoskòp elèktron emisyon emisyon jaden oswa FESEM (modèl Zeiss Auriga) nan agrandisman 100 a 150 kX.An menm tan an, konpozisyon elemantè a te analize pa enèji-dispersive X-ray spectroscopy (EDS).Analiz EMF la te pote soti nan yon distans k ap travay nan 2.8 mm ak yon vòltaj akselere nan 1 kV.Metòd Brunauer-Emmett-Teller (BET) te mezire zòn sifas espesifik ak valè pò MNC, ki gen ladan izotèm adsorption-desorption nan N2 nan 77 K. Yo te fè analiz la lè l sèvi avèk yon mèt sifas modèl (MICROMERITIC ASAP 2020) .
Cristalinite ak faz nanokarbon mayetik yo te detèmine pa difraksyon poud radyografi oswa XRD (Burker D8 Advance) nan λ = 0.154 nm.Difraktogram yo te anrejistre ant 2θ = 5 ak 85 ° nan yon pousantaj eskanè nan 2 ° min-1.Anplis de sa, yo te envestige estrikti chimik MNC yo lè l sèvi avèk Fourier transfòme espektroskopi enfrawouj (FTIR).Analiz la te fèt lè l sèvi avèk yon Perkin Elmer FTIR-Spectrum 400 ak vitès eskanè ki sòti nan 4000 a 400 cm-1.Nan etidye karakteristik estriktirèl nanokarbon mayetik, yo te fè espektroskopi Raman lè l sèvi avèk yon lazè neyodim-dope (532 nm) nan espektroskopi U-RAMAN ak yon objektif 100X.
Yo te itilize yon mayetomèt vibran oswa VSM (Lake Shore 7400 seri) pou mezire saturation mayetik oksid fè nan MNC yo.Yo te itilize yon jaden mayetik apeprè 8 kOe epi yo te jwenn 200 pwen.
Lè yo etidye potansyèl MNC yo kòm adsorbans nan eksperyans adsorption, yo te itilize lank cationik ble methylene (MB).MNCs (20 mg) yo te ajoute nan 20 ml nan yon solisyon akeuz nan methylene ble ak konsantrasyon estanda nan seri a nan 5-20 mg / L50.Yo te fikse pH solisyon an nan yon pH net 7 pandan tout etid la.Solisyon an te brase mekanikman nan 150 rpm ak 303.15 K sou yon shaker rotary (Lab Companion: SI-300R).Lè sa a, MNC yo separe lè l sèvi avèk yon leman.Sèvi ak yon espektrofotomèt UV-vizib (Varian Cary 50 UV-Vis Spectrophotometer) pou obsève konsantrasyon solisyon MB anvan ak apre eksperyans adsorption la, epi refere a koub estanda methylene ble a nan yon longèdonn maksimòm 664 nm.Eksperyans lan te repete twa fwa epi yo te bay valè mwayèn.Yo te kalkile retire MG nan solisyon an lè l sèvi avèk ekwasyon jeneral la pou kantite MC adsorbed nan ekilib qe ak pousantaj retire %.
Eksperyans sou izotèm adsorption la tou te pote soti ak brase nan divès kalite konsantrasyon (5-20 mg / l) nan solisyon MG ak 20 mg nan adsorban an nan yon tanperati konstan nan 293.15 K. mg pou tout MNCs.
Yo te etidye fè ak kabòn mayetik anpil nan deseni ki sot pase yo.Materyèl mayetik kabòn ki baze sou sa yo atire atansyon ogmante akòz ekselan pwopriyete elektwomayetik yo, ki mennen nan divès aplikasyon potansyèl teknolojik, sitou nan aparèy elektrik ak tretman dlo.Nan etid sa a, nanokarbur yo te sentèz pa fann idrokarbur nan lwil palmis brit lè l sèvi avèk yon egzeyat mikwo ond.Sentèz la te pote soti nan diferan moman, soti nan 10 a 20 min, nan yon rapò fiks (5:1) nan précurseur a ak katalis, lè l sèvi avèk yon pèseptè aktyèl metal (twisted SS) ak pasyèlman inaktif (lè endezirab purge ak nitwojèn nan la). kòmansman eksperyans la).Depo kabonik ki kapab lakòz yo se nan fòm yon poud solid nwa, jan yo montre nan Figi Siplemantè 2a.Pwodiksyon kabòn presipite yo te apeprè 5.57%, 8.21%, ak 11.67% nan tan sentèz 10 minit, 15 minit, ak 20 minit, respektivman.Senaryo sa a sijere ke tan sentèz ki pi long kontribye nan pi wo pwodiksyon an51—sede ki ba, gen plis chans akòz tan reyaksyon kout ak aktivite katalis ki ba.
Pandan se tan, yo ka refere yo bay yon konplo nan tanperati sentèz kont tan pou nanokarbon yo jwenn nan Figi siplemantè 2b.Tanperati ki pi wo yo te jwenn pou MNC10, MNC15 ak MNC20 yo te 190.9 ° C, 434.5 ° C ak 472 ° C, respektivman.Pou chak koub, yo ka wè yon pant apik, ki endike yon ogmantasyon konstan nan tanperati andedan raktor a akòz chalè ki te pwodwi pandan arc metal la.Sa a ka wè nan 0-2 min, 0-5 min, ak 0-8 min pou MNC10, MNC15, ak MNC20, respektivman.Apre yo rive nan yon sèten pwen, pant lan ap kontinye plane nan tanperati ki pi wo a, ak pant lan vin modere.
Yo te itilize mikwoskòp elèktron emisyon jaden (FESEM) pou obsève topografi sifas echantiyon MNC yo.Jan yo montre nan fig.1, nanokarbon mayetik gen yon estrikti mòfolojik yon ti kras diferan nan yon moman diferan nan sentèz.Imaj FESEM MNC10 nan fig.1a,b montre ke fòmasyon nan esfè kabòn konsiste de mikwo ak nanosfè konplitché ak tache akòz tansyon sifas segondè.An menm tan an, prezans fòs van der Waals mennen nan agrégation nan esfè kabòn52.Ogmantasyon nan tan sentèz te lakòz pi piti gwosè ak yon ogmantasyon nan kantite esfè akòz pi long reyaksyon krak.Sou fig.1c montre ke MNC15 gen yon fòm esferik prèske pafè.Sepandan, esfè total yo ka toujou fòme mesopores, ki ka pita vin bon sit pou adsorption methylene ble.Nan yon gwo agrandisman de 15,000 fwa nan Figi 1d plis esfè kabòn ka wè aglomerasyon ak yon gwosè mwayèn nan 20.38 nm.
Imaj FESEM nan sentèz nanokarbon apre 10 min (a, b), 15 min (c, d) ak 20 min (e-g) nan 7000 ak 15000 fwa agrandisman.
Sou fig.1e–g MNC20 dekri devlopman porositë ak ti esfè sou sifas kabòn mayetik ak reassemble mòfoloji kabòn aktive mayetik53.Porositë diferan dyamèt ak lajè yo sitiye owaza sou sifas kabòn mayetik.Se poutèt sa, sa ka eksplike poukisa MNC20 te montre yon pi gwo zòn sifas ak volim pò jan yo montre nan analiz BET, kòm plis porositë fòme sou sifas li pase nan lòt moman sentetik.Mikrograf yo te pran nan yon gwo agrandisman 15,000 fwa te montre gwosè patikil ki pa omojèn ak fòm iregilye, jan yo montre nan Fig. 1g.Lè tan kwasans lan te ogmante a 20 minit, yo te fòme plis esfè aglomerate.
Enteresan, yo te jwenn flak kabòn trese tou nan menm zòn nan.Dyamèt esfè yo varye ant 5.18 ak 96.36 nm.Fòmasyon sa a ka akòz ensidan an nan nukleasyon diferans, ki se fasilite pa tanperati ki wo ak mikwo ond.Gwosè esfè kalkile nan MNCs yo prepare an mwayèn 20.38 nm pou MNC10, 24.80 nm pou MNC15, ak 31.04 nm pou MNC20.Distribisyon gwosè esfè yo montre nan figi siplemantè a.3.
Figi siplemantè 4 montre espèk EDS yo ak rezime konpozisyon elemantè MNC10, MNC15, ak MNC20, respektivman.Dapre spectre yo, li te note ke chak nanokarbon gen yon kantite diferan nan C, O, ak Fe.Sa a se akòz divès oksidasyon ak reyaksyon krak ki fèt pandan tan an plis sentèz.Yo kwè ke yon gwo kantite C soti nan précurseur kabòn, lwil oliv palmis.Pandan se tan, pousantaj ki ba nan O se akòz pwosesis oksidasyon an pandan sentèz.An menm tan an, Fe atribiye a oksid fè depoze sou sifas nanokarbon apre dekonpozisyon ferocèn.Anplis de sa, Figi Siplemantè 5a–c montre kat eleman MNC10, MNC15, ak MNC20.Baze sou kat fondamantal, li te obsève ke Fe byen distribiye sou sifas MNC a.
Analiz adsorption-desorption nitwojèn bay enfòmasyon sou mekanis adsorption ak estrikti pore materyèl la.N2 adsorption izotèm ak graf sifas MNC BET yo montre nan Fig.2. Ki baze sou imaj FESEM yo, konpòtman adsorption espere montre yon konbinezon estrikti mikropor ak mesoporous akòz agrégation.Sepandan, graf ki nan Fig. 2 montre ke adsorban an sanble ak izotèm tip IV ak bouk hysterèz tip H2 nan IUPAC55.Kalite izotèm sa a souvan sanble ak materyèl mesoporous.Konpòtman adsorption mesopores anjeneral detèmine pa entèraksyon reyaksyon adsorption-adsorption ak molekil matyè kondanse a.Isotherm adsorption ki gen fòm S oswa ki gen fòm S yo anjeneral ki te koze pa adsorption yon sèl-kouch-multikouch ki te swiv pa yon fenomèn nan ki gaz kondanse nan yon faz likid nan porositë nan presyon ki anba a presyon saturation nan likid la esansyèl, ke yo rekonèt kòm kondansasyon pò 56. Kondansasyon kapilè nan porositë fèt nan presyon relatif (p/po) pi wo a 0.50.Pandan se tan, estrikti pò konplèks la montre hysterèz H2-kalite, ki se atribiye nan bouche pò oswa flit nan yon seri etwat porositë.
Paramèt fizik sifas yo jwenn nan tès BET yo montre nan Tablo 1. Sipèfisi BET la ak volim pò total ogmante siyifikativman ak ogmante tan sentèz.Gwosè pò mwayèn MNC10, MNC15, ak MNC20 yo se 7.2779 nm, 7.6275 nm, ak 7.8223 nm, respektivman.Dapre rekòmandasyon IUPAC yo, porositë entèmedyè sa yo ka klase kòm materyèl mesoporous.Estrikti mesoporous la ka fè methylene ble pi fasil pèmeyab ak adsorbable pa MNC57.Maksimòm Tan Sentèz (MNC20) te montre sifas ki pi wo a, ki te swiv pa MNC15 ak MNC10.Pi wo sifas BET ka amelyore pèfòmans adsorption kòm plis sit surfactant ki disponib.
Modèl difraksyon radyografi nan MNC sentèz yo montre nan Fig. 3. Nan tanperati ki wo, ferrocene tou fann ak fòme oksid fè.Sou fig.3a montre modèl XRD MNC10 la.Li montre de pik nan 2θ, 43.0° ak 62.32°, ki plase nan ɣ-Fe2O3 (JCPDS #39–1346).An menm tan an, Fe3O4 gen yon pik tension nan 2θ: 35.27°.Nan lòt men an, nan modèl la difraksyon MHC15 nan Figi 3b montre nouvo pik, ki gen plis chans ki asosye ak yon ogmantasyon nan tanperati ak tan sentèz.Malgre ke 2θ: 26.202° pik la mwens entans, modèl difraksyon an konsistan avèk dosye JCPDS grafit (JCPDS #75–1621), ki endike prezans kristal grafit nan nanokarbon an.Pik sa a absan nan MNC10, petèt akòz tanperati a ba ki ba pandan sentèz.Nan 2θ gen twa pik tan: 30.082°, 35.502°, 57.422° atribiye a Fe3O4.Li montre tou de pik ki endike prezans ɣ-Fe2O3 nan 2θ: 43.102° ak 62.632°.Pou MNC sentèz pou 20 min (MNC20), jan yo montre nan Fig. 3c, yo ka obsève yon modèl diffraction menm jan an nan MNK15.Pik grafik la nan 26.382 ° ka wè tou nan MNC20 la.Twa pik byen file yo montre nan 2θ: 30.102°, 35.612°, 57.402° se pou Fe3O4.Anplis de sa, prezans ε-Fe2O3 montre nan 2θ: 42.972° ak 62.61.Prezans nan konpoze oksid fè nan MNC yo ki kapab lakòz ka gen yon efè pozitif sou kapasite nan adsorb methylene ble nan lavni an.
Karakteristik kosyon chimik yo nan echantiyon MNC ak CPO yo te detèmine nan spectre refleksyon FTIR yo nan Figi Siplemantè 6. Okòmansman, sis pik enpòtan lwil palmis brit yo te reprezante kat konpozan chimik diferan jan sa dekri nan Tablo Siplemantè 1. Pik fondamantal yo idantifye nan CPO. se 2913.81 cm-1, 2840 cm-1 ak 1463.34 cm-1, ki refere a vibrasyon CH etann alkan ak lòt gwoup CH2 oswa CH3 alifatik.Foresters pik yo idantifye yo se 1740.85 cm-1 ak 1160.83 cm-1.Pik la nan 1740.85 cm-1 se yon kosyon C = O pwolonje pa ester karbonil nan gwoup la fonksyonèl trigliserid.Pandan se tan, pik la nan 1160.83 cm-1 se anprint nan gwoup la ester CO58.59 pwolonje.Pandan se tan, pik la nan 813.54 cm-1 se anprint gwoup alkan la.
Se poutèt sa, kèk pik absòpsyon nan lwil palmis brit disparèt kòm tan an sentèz ogmante.Pik nan 2913.81 cm-1 ak 2840 cm-1 ka toujou obsève nan MNC10, men li enteresan ke nan MNC15 ak MNC20 pik yo gen tandans disparèt akòz oksidasyon.Pandan se tan, analiz FTIR nan nanokarbon mayetik devwale pik absòpsyon ki fèk fòme ki reprezante senk gwoup fonksyonèl diferan nan MNC10-20.Pik sa yo tou ki nan lis nan Tablo Siplemantè 1. Pik la nan 2325.91 cm-1 se detire CH asimetri gwoup CH360 alifatik la.Pik la nan 1463.34-1443.47 cm-1 montre CH2 ak CH koube nan gwoup alifatik tankou lwil palmis, men pik la kòmanse diminye ak tan.Pik la nan 813.54-875.35 cm-1 se yon anprint nan gwoup la aromat CH-alkane.
Pandan se tan, pik yo nan 2101.74 cm-1 ak 1589.18 cm-1 reprezante lyezon CC 61 ki fòme C = C alkin ak bag aromat, respektivman.Yon ti pik nan 1695.15 cm-1 montre kosyon C=O asid gra gratis ki soti nan gwoup karbonil la.Li se jwenn nan CPO carbonyl ak ferrocene pandan sentèz.Pik yo ki fèk fòme nan ranje ki soti nan 539.04 a 588.48 cm-1 fè pati kosyon an vibrasyon Fe-O nan ferrocene.Ki baze sou pik yo montre nan Figi Siplemantè 4, li ka wè ke tan sentèz ka diminye plizyè pik ak re-lyezon nan nanokarbon mayetik.
Analiz spektroskopik nan gaye Raman nan nanokarbon mayetik yo jwenn nan diferan moman nan sentèz lè l sèvi avèk yon lazè ensidan ak yon longèdonn 514 nm yo montre nan Figi 4. Tout spectre nan MNC10, MNC15 ak MNC20 konpoze de de gwoup entans ki asosye ak ba kabòn sp3, souvan. yo te jwenn nan kristalit nanografit ak defo nan mòd vibrasyon nan espès kabòn sp262.Premye pik la, ki sitiye nan rejyon an nan 1333-1354 cm-1, reprezante gwoup D a, ki se favorab pou grafit ideyal epi ki koresponn ak twoub estriktirèl ak lòt enpurte63,64.Dezyèm pik ki pi enpòtan alantou 1537–1595 cm-1 rive nan kosyon nan avyon etann oswa fòm kristalin ak òdone grafit.Sepandan, pik la deplase pa apeprè 10 cm-1 konpare ak bann G grafit la, ki endike ke MNC yo gen yon lòd pou anpile fèy ki ba ak yon estrikti ki defektye.Entansite relatif yo nan gwoup yo D ak G (ID / IG) yo itilize pou evalye pite kristalit ak echantiyon grafit.Dapre analiz espèktroskopik Raman, tout MNC yo te gen valè ID / IG nan ranje 0.98-0.99, ki endike domaj estriktirèl akòz ibridasyon Sp3.Sitiyasyon sa a ka eksplike prezans nan pik 2θ mwens entans nan espèk XPA yo: 26.20 ° pou MNK15 ak 26.28 ° pou MNK20, jan yo montre nan Fig. 4, ki asiyen nan pik grafit la nan dosye JCPDS la.Rapò ID / IG MNC yo jwenn nan travay sa a se nan seri lòt nanokarbon mayetik, pou egzanp, 0.85-1.03 pou metòd idrotèrmal ak 0.78-0.9665.66 pou metòd pirolitik la.Se poutèt sa, rapò sa a endike ke metòd sentetik prezan an ka lajman itilize.
Karakteristik mayetik MNC yo te analize lè l sèvi avèk yon mayetomèt vibre.Isterèz ki kapab lakòz yo montre nan Fig.5.Kòm yon règ, MNCs jwenn mayetis yo nan ferocene pandan sentèz.Pwopriyete mayetik adisyonèl sa yo ka ogmante kapasite adsorption nanokarbon nan lavni.Jan yo montre nan Figi 5, echantiyon yo ka idantifye kòm materyèl superparamagnetic.Dapre Wahajuddin & Arora67, eta superparamayetik la se ke echantiyon an magnetize nan magnetizasyon saturation (MS) lè yo aplike yon jaden mayetik ekstèn.Apre sa, entèraksyon rezidyèl mayetik pa parèt ankò nan echantiyon yo67.Se enpòtan pou remake ke magnetization saturation a ogmante ak tan an sentèz.Enteresan, MNC15 gen pi wo saturation mayetik paske fò fòmasyon mayetik (magnetization) ka koze pa tan sentèz optimal nan prezans yon leman ekstèn.Sa a ka akòz prezans nan Fe3O4, ki gen pi bon pwopriyete mayetik konpare ak lòt oksid fè tankou ɣ-Fe2O.Lòd la nan moman adsorption saturation pou chak inite mas MNC se MNC15> MNC10> MNC20.Paramèt mayetik yo jwenn yo bay nan tablo a.2.
Valè minimòm saturation mayetik lè w ap itilize leman konvansyonèl nan separasyon mayetik se apeprè 16.3 emu g-1.Kapasite MNC yo pou retire kontaminan tankou koloran nan anviwònman akwatik la ak fasilite pou retire MNC yo te vin faktè adisyonèl pou nanokarbon yo jwenn.Etid yo montre ke saturation mayetik LSM la konsidere kòm segondè.Kidonk, tout echantiyon yo rive nan valè saturation mayetik plis pase ase pou pwosedi separasyon mayetik la.
Dènyèman, bann metal oswa fil yo te atire atansyon kòm katalis oswa dielectrics nan pwosesis fizyon mikwo ond.Reyaksyon mikwo ond metal yo lakòz tanperati ki wo oswa reyaksyon nan raktor la.Etid sa a reklamasyon ke pwent la ak kondisyone (mawonnen) fil asye pur fasilite egzeyat mikwo ond ak chofaj metal.Nerjaveèi te pwononse brutality nan pwent an, ki mennen nan valè segondè nan dansite chaj sifas ak ekstèn jaden elektrik.Lè chaj la te genyen ase enèji sinetik, patikil chaje yo pral sote soti nan asye pur la, sa ki lakòz anviwònman an ionize, pwodwi yon egzeyat oswa etensèl 68 .Egzeyat metal fè yon kontribisyon enpòtan nan reyaksyon fann solisyon akonpaye pa tach cho tanperati ki wo.Dapre kat jeyografik tanperati a nan Figi Siplemantè 2b, tanperati a monte rapidman, ki endike prezans nan wo-tanperati tach cho anplis fenomèn nan egzeyat fò.
Nan ka sa a, yo obsève yon efè tèmik, paske elektwon ki fèb mare yo ka deplase epi konsantre sou sifas la ak sou pwent la69.Lè asye pur blese, gwo sifas metal la nan solisyon ede pwovoke kouran eddy sou sifas materyèl la epi kenbe efè chofaj la.Kondisyon sa a efektivman ede fann chenn kabòn long CPO ak ferrocene ak ferrocene.Jan yo montre nan Figi Siplemantè 2b, yon to tanperati konstan endike ke yo obsève yon efè chofaj inifòm nan solisyon an.
Yon mekanis pwopoze pou fòmasyon MNC yo montre nan Figi Siplemantè 7. Chenn kabòn long nan CPO ak ferrocene kòmanse krak nan tanperati ki wo.Lwil oliv la kraze pou fòme idrokarbur fann ki vin précurseur kabòn ke yo rekonèt kòm globil nan imaj FESEM MNC1070 la.Akòz enèji nan anviwònman an ak presyon 71 nan kondisyon atmosferik.An menm tan an, ferrocene tou fann, fòme yon katalis soti nan atòm kabòn depoze sou Fe.Lè sa a, nikleyasyon rapid rive ak nwayo kabòn nan oksidasyon pou fòme yon kouch kabòn amorphe ak grafitik sou tèt nwayo a.Kòm tan ogmante, gwosè a nan esfè a vin pi presi ak inifòm.An menm tan an, fòs van der Waals ki egziste deja mennen tou nan aglomerasyon nan esfè52.Pandan rediksyon Fe iyon Fe3O4 ak ɣ-Fe2O3 (dapre analiz faz radyografi), divès kalite oksid fè yo fòme sou sifas nanokarbon, ki mennen nan fòmasyon nanokarbon mayetik.Kat EDS te montre ke atòm Fe yo te fòtman distribye sou sifas MNC a, jan yo montre nan Figi Siplemantè 5a-c.
Diferans lan se ke nan yon tan sentèz nan 20 minit, agrégation kabòn rive.Li fòme pi gwo porositë sou sifas MNC yo, ki sijere ke MNC yo ka konsidere kòm kabòn aktive, jan yo montre nan imaj yo FESEM nan Fig. 1e-g.Diferans sa a nan gwosè pò yo ka gen rapò ak kontribisyon an nan oksid fè soti nan ferrocene.An menm tan an, akòz tanperati ki wo a rive jwenn, gen echèl defòme.Nanokarbon mayetik montre mòfoloji diferan nan diferan moman sentèz.Nanokarbon yo gen plis chans pou yo fòme fòm esferik ak tan sentèz ki pi kout.An menm tan an, porositë ak balans yo ka reyalize, byenke diferans lan nan tan sentèz se sèlman nan 5 minit.
Nanokarbon mayetik ka retire polyan nan anviwònman akwatik la.Kapasite yo pou yo retire fasil apre yo fin itilize se yon faktè adisyonèl pou itilize nanokarbon yo jwenn nan travay sa a kòm adsorban.Nan etidye pwopriyete adsorption nanokarbon mayetik, nou te envestige kapasite MNC yo dekolorize solisyon methylene ble (MB) nan 30 ° C san okenn ajisteman pH.Plizyè etid yo te konkli ke pèfòmans nan absòbe kabòn nan seri tanperati a nan 25-40 °C pa jwe yon wòl enpòtan nan detèmine retire MC.Malgre ke valè pH ekstrèm jwe yon wòl enpòtan, chaj yo ka fòme sou gwoup fonksyonèl sifas yo, ki mennen nan dezòd nan entèraksyon adsorbate-adsorban ak afekte adsorption.Se poutèt sa, kondisyon ki anwo yo te chwazi nan etid sa a konsidere sitiyasyon sa yo ak bezwen an pou tretman dlo ize tipik.
Nan travay sa a, yo te fè yon eksperyans adsorption pakèt lè yo ajoute 20 mg MNC a 20 ml yon solisyon akeuz nan ble metilèn ak divès kalite konsantrasyon inisyal estanda (5-20 ppm) nan yon tan kontak fiks60.Figi siplemantè 8 montre estati divès kalite konsantrasyon (5-20 ppm) solisyon methylene ble anvan ak apre tretman ak MNC10, MNC15, ak MNC20.Lè w ap itilize plizyè MNC, nivo koulè solisyon MB yo diminye.Enteresan, li te jwenn ke MNC20 fasil dekolore solisyon MB nan yon konsantrasyon nan 5 ppm.Pandan se tan, MNC20 a tou bese nivo koulè nan solisyon an MB konpare ak lòt MNCs.Yo montre spectre UV vizib MNC10-20 nan Figi Siplemantè 9. Pandan se tan, yo montre pousantaj retire ak enfòmasyon adsorption nan Figi 9. 6 ak nan tablo 3, respektivman.
Yo ka jwenn gwo pik ble metilèn nan 664 nm ak 600 nm.Kòm yon règ, entansite nan pik la piti piti diminye ak diminye premye konsantrasyon nan solisyon an MG.Nan Figi a adisyonèl 9a montre spectre UV-vizib nan solisyon MB nan divès kalite konsantrasyon apre tretman ak MNC10, ki sèlman yon ti kras chanje entansite nan pik yo.Nan lòt men an, pik yo absòpsyon nan solisyon MB diminye anpil apre tretman ak MNC15 ak MNC20, jan yo montre nan Figi siplemantè 9b ak c, respektivman.Chanjman sa yo klèman wè lè konsantrasyon solisyon MG a diminye.Sepandan, chanjman espèk yo reyalize pa tout twa kabòn mayetik yo te ase yo retire lank ble a metilèn.
Ki baze sou Tablo 3, rezilta yo pou kantite MC adsorbed ak pousantaj MC adsorbed yo montre nan Fig. 3. 6. Adsorption nan MG ogmante ak itilizasyon pi wo konsantrasyon inisyal pou tout MNCs.Pandan se tan, pousantaj adsorption la oswa pousantaj retire MB (MBR) te montre yon tandans opoze lè konsantrasyon inisyal la ogmante.Nan pi ba konsantrasyon inisyal MC, sit aktif ki pa okipe rete sou sifas adsorban an.Kòm konsantrasyon nan lank ogmante, kantite sit aktif ki pa okipe ki disponib pou adsorption nan molekil lank ap diminye.Gen lòt ki te konkli ke nan kondisyon sa yo saturation nan sit aktif nan byosorption pral reyalize72.
Malerezman pou MNC10, MBR ogmante ak diminye apre 10 ppm nan solisyon MB.An menm tan an, se sèlman yon ti pati nan MG adsorbed.Sa a endike ke 10 ppm se konsantrasyon pi gwo pou adsorption MNC10.Pou tout MNC yo etidye nan travay sa a, lòd kapasite adsorption yo te jan sa a: MNC20 > MNC15 > MNC10, valè mwayèn yo te 10.36 mg / g, 6.85 mg / g ak 0.71 mg / g, retire mwayèn nan pousantaj MG. te 87, 79%, 62.26% ak 5.75%.Se konsa, MNC20 demontre pi bon karakteristik adsorption nan mitan nanokarbon mayetik sentèz yo, pran an kont kapasite adsorption la ak spectre UV-vizib la.Malgre ke kapasite adsorption a pi ba konpare ak lòt nanokarbon mayetik tankou MWCNT mayetik konpoze (11.86 mg / g) ak halloysite nanotube-mayetik Fe3O4 nanopartikul (18.44 mg / g), etid sa a pa mande pou itilizasyon adisyonèl nan yon estimilan.Pwodwi chimik yo aji kòm katalis.bay metòd sentetik pwòp ak posib73,74.
Jan yo montre nan valè SBET yo nan MNC yo, yon gwo sifas espesifik bay sit pi aktif pou adsorption nan solisyon an MB.Sa a ap vin youn nan karakteristik fondamantal nan nanokarbon sentetik.An menm tan an, akòz ti gwosè MNC yo, tan an sentèz se kout ak akseptab, ki koresponn ak kalite prensipal yo nan adsorbents pwomèt75.Konpare ak adsorban natirèl konvansyonèl yo, MNC sentèz yo mayetik satire epi yo ka fasilman retire nan solisyon anba aksyon an nan yon jaden mayetik ekstèn76.Se konsa, tan ki nesesè pou tout pwosesis tretman an redwi.
Izotèm adsorption yo esansyèl pou konprann pwosesis adsorption la epi pou montre kouman adsorbate yo divize ant faz likid ak solid lè yo rive nan ekilib.Ekwasyon Langmuir ak Freundlich yo itilize kòm ekwasyon izotèm estanda, ki eksplike mekanis adsorption, jan yo montre nan Figi 7. Modèl Langmuir byen montre fòmasyon yon sèl kouch adsorbate sou sifas ekstèn adsorban an.Izotèrm yo pi byen dekri kòm sifas adsorption omojèn.An menm tan an, izotèm Freundlich la pi byen endike patisipasyon plizyè rejyon adsorban ak enèji adsorption nan peze adsorbate a nan yon sifas ki pa omojèn.
Modèl izotèm pou izotèm Langmuir (a–c) ak izotèm Freundlich (d–f) pou MNC10, MNC15 ak MNC20.
Isotèm adsorption nan konsantrasyon solute ki ba yo anjeneral lineyè77.Ka reprezantasyon lineyè modèl izotèm Langmuir a eksprime nan yon ekwasyon.1 Detèmine paramèt adsorption.
KL (l/mg) se yon konstan Langmuir ki reprezante afinite obligatwa MB ak MNC.Pandan se tan, qmax se kapasite maksimòm adsorption (mg/g), qe se konsantrasyon adsorbed MC (mg/g), ak Ce se konsantrasyon ekilib solisyon MC la.Ekspresyon lineyè modèl izotèm Freundlich la ka dekri jan sa a:
Lè poste: 16 fevriye 2023