6,925 matches
-
în curent de gaz (de obicei azot). Se consideră că în activarea chimică etapele de carbonizare și activare au loc simultan. Randamentul de obținere a cărbunelui este mai mare și temperatura utilizată în activarea chimică este mai mică decât în activarea fizică. De asemenea, dezvoltarea structurii poroase este mai bună în cazul activării chimice. Compusul chimic încorporat în interiorul particulelor de precursor reacționează cu produsul descompunerii termice reducând degajarea compușilor volatili și inhibă contracția particulelor. În acest mod, transformarea precursorului în cărbune
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
chimică etapele de carbonizare și activare au loc simultan. Randamentul de obținere a cărbunelui este mai mare și temperatura utilizată în activarea chimică este mai mică decât în activarea fizică. De asemenea, dezvoltarea structurii poroase este mai bună în cazul activării chimice. Compusul chimic încorporat în interiorul particulelor de precursor reacționează cu produsul descompunerii termice reducând degajarea compușilor volatili și inhibă contracția particulelor. În acest mod, transformarea precursorului în cărbune este mare și odată ce compusul chimic este eliminat după tratamentul de încălzire
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
produsul descompunerii termice reducând degajarea compușilor volatili și inhibă contracția particulelor. În acest mod, transformarea precursorului în cărbune este mare și odată ce compusul chimic este eliminat după tratamentul de încălzire, se formează o porozitate internă mare (Girgis și El-Hendawy, 2002). Activarea cu acid fosforic implică doar o singură etapă de încălzire și se realizează la temperaturi mai mici (400-600șC); se obțin randamente mai mari și cea mai mare parte a acidului fosforic poate fi recuperată după realizarea procesului. Activarea chimică a
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
El-Hendawy, 2002). Activarea cu acid fosforic implică doar o singură etapă de încălzire și se realizează la temperaturi mai mici (400-600șC); se obțin randamente mai mari și cea mai mare parte a acidului fosforic poate fi recuperată după realizarea procesului. Activarea chimică a materialelor lignocelulozice cu acid fosforic a fost extensiv studiată, în ceea ce privește dezvoltarea porozității, cât și mecanismul de degradare, raportat la precursor. Acidul fosforic modifică chimia suprafeței adsorbentului, datorită formării prin oxidare puternică a complecșilor conținând oxigen (Guo și Lua
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
și volum semnificativ al porilor și o arie a suprafeței specifice la care să contribuie în special mezopori, datorită dimensiunii relativ mari a moleculelor de colorant. Caracteristicile fizico-chimice ale cărbunelui activ depind de tipul de precursor utilizat și condițiile de activare. Carbonul activ se clasifică în funcție de mărime și formă în trei tipuri: pulbere, granulat și fibros, fiecare având aplicațiile sale specifice. Materialul precursor poate fi selectat în funcție de structura poroasă necesară a cărbunelui activ produs. Astfel, dacă se urmărește obținerea unui cărbune
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
produsul aglomerat este formatat și uscat (Santhy și Selvapathy, 2006). Microscopia electronică de scanare (SEM) este o tehnică des utilizată pentru a observa morfologia fizică a suprafeței cărbunelui activ. De exemplu, pentru cărbunele activ obținut din coajă de cocos prin activare cu KOH (Tan și al., 2008a) se observă clar numărul mare de pori cu formă de fagure la suprafața cărbunelui activat (suprafața BET 1940 m2 g-1; volumul total al porilor 1,143 cm3 g-1), comparativ cu precursorul (Figura 3.1
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
2008a) se observă clar numărul mare de pori cu formă de fagure la suprafața cărbunelui activat (suprafața BET 1940 m2 g-1; volumul total al porilor 1,143 cm3 g-1), comparativ cu precursorul (Figura 3.1), ceea ce indică eficiența ridicată a activării; pentru cel obținut prin activarea chimică cu ZnCl2 a materialului provenit din tulpina de bumbac (Deng și al., 2009) este evident că suprafața externă prezintă numeroase cavități, comparativ cu materia primă, iar porii au diferite mărimi și forme, cavitățile rezultând
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
mare de pori cu formă de fagure la suprafața cărbunelui activat (suprafața BET 1940 m2 g-1; volumul total al porilor 1,143 cm3 g-1), comparativ cu precursorul (Figura 3.1), ceea ce indică eficiența ridicată a activării; pentru cel obținut prin activarea chimică cu ZnCl2 a materialului provenit din tulpina de bumbac (Deng și al., 2009) este evident că suprafața externă prezintă numeroase cavități, comparativ cu materia primă, iar porii au diferite mărimi și forme, cavitățile rezultând prin evaporarea ZnCl2 pe parcursul carbonizării
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
variată. Astfel, de exemplu la cel din tulpină de bumbac (Figura 3.3) majoritatea porilor se încadrează în categoria mezoporilor (Deng și al., 2009), pentru cel din tulpină de cocos predomină microporii (El-Hendawy și al., 2008), cărbunele activ obținut prin activarea chimică cu H3PO4 a miezului de trestie de zahăr conține un amestec de micropori și mezopori (Gad și El-Sayed, 2009), respectiv alte tipuri de cărbune activ conțin predominant macropori (Demirbas și al., 2008; Elizalde-González și Hernández-Montoya, 2009). Spectrele IR pot
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
cm-1 legăturii C=O a grupei carbonil din structura chinonică. Benzile de la 1170 și 1070 cm-1 sunt legate de deformarea legăturilor condensate C-C-C. Spectrul cărbunelui activat termic (Figura 3.5.d) prezintă o intensitate mult mai scăzută a picurilor, deoarece activarea s-a realizat la temperatura de 700șC și ca urmare, grupele funcționale și alifatice cele mai sensibile în IR au fost îndepărtate. Spectrul IR pentru cărbunele activ obținut din rumeguș de ratan (Ahmad și al., 2009a) indică prezența nucleelor chinonic
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
observă că aceasta se conformează modelului Langmuir (Figura 3.7) (Deng și al., 2009). Validitatea acestui model sugerează că reținerea colorantului are loc datorită adsorbției în monostrat a solutului pe suprafața adsorbentului și adsorbția fiecărei molecule are energie egală de activare. Același comportament a fost observat și de Hameed și al. (2008). De asemenea, la aplicarea modelelor Langmuir, Temkin și Dubinin-Radushkevich s-a constatat că adsorbția Albastrului de metilen pe cărbune activ obținut din coajă de cocos se conformează tot modelului
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
coloranți, atingându-se valori de chiar aproximativ 1000 mg g-1 (Tabelul 3.1). Capacitatea de adsorbție a cărbunelui activ depinde de natura materiei prime, modul de pregătire și condițiile de tratare, cum ar fi temperatura de piroliză și timpul de activare. De asemenea, în aceleași condiții de sorbție, capacitatea de sorbție este influențată de o serie de factori, cum ar fi: chimia suprafeței (conținutul în heteroatomi, încărcarea suprafeței și structura poroasă). Cărbunele activ trebuie să aibă, pe lângă textura poroasă, și o
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
Pentru moleculele mai mari adsorbția poate avea loc doar la suprafață și este dificil pentru colorant să pătrundă în porii interiori mai mici ai cărbunelui. De asemenea, acest adsorbent prezintă capacitate diferită de adsorbție a aceluiași colorant în funcție de tipul de activare, de exemplu cărbune activ netratat > cărbune activ tratat cu HCl > cărbune activ tratat cu HNO3 (pentru Albastru de metilen), respectiv cărbune activ tratat cu HCl > cărbune activ netratat > cărbune activ tratat cu HNO3 (pentru Cristal Violet și Rodamina B). Capacitatea
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
ionilor H+ sau OH- asupra capacității de adsorbție. Interacțiunea este mai puternică la pH 6, datorită competiției slabe dintre ionii H+ și cationii colorantului pentru situsurile de adsorbție. Efectul pH-ului asupra adsorbției Rodaminei B pe cărbune activ obținut prin activarea chimică cu H3PO4 a miezului de trestie de zahăr este însă diferit (Gad și El-Sayed, 2009). Astfel, adsorbția la pH 2,45 a fost de 190,8 mg g-1 și scade cu creșterea pH-ului, la pH 3,44 fiind
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
2006). Un alt material rezidual abundent este bambusul, care este utilizat ca precursor în obținerea cărbunelui activ, datorită conținutului său mare de carbon (~44%) (Ahmad și Hameed, 2009a; Chan și al., 2008). De asemenea, cărbunele activ obținut din iută prin activare cu ZnCl2 are suprafața specifică 2304 m2 g-1 (Asadullah și al., 2009). Adsorbția colorantului Bismark Brown R pe cărbune activ obținut din rumeguș de lemn de arbore de cauciuc a fost testată inclusiv într-un experiment pilot pe coloană și
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
poate fi atribuită: - îndepărtării hemicelulozelor în timpul tratării cu acid sulfuric (de la 27,3% în materialul netratat, la 15,4% după o oră, respectiv 0,8% după patru ore), rezultând în „deschiderea” structurii matricii lignocelulozice, cu creșterea ariei suprafeței materialului adsorbent; - activării suprafeței materialului datorită creșterii numărului de centrii de legare a colorantului. Energia de activare pentru adsorbție scade, de asemenea, considerabil în cazul rumegușului tratat (2,53 kcal mol-1 pentru o oră de tratare, respectiv 2,45 kcal mol-1 pentru patru
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
materialul netratat, la 15,4% după o oră, respectiv 0,8% după patru ore), rezultând în „deschiderea” structurii matricii lignocelulozice, cu creșterea ariei suprafeței materialului adsorbent; - activării suprafeței materialului datorită creșterii numărului de centrii de legare a colorantului. Energia de activare pentru adsorbție scade, de asemenea, considerabil în cazul rumegușului tratat (2,53 kcal mol-1 pentru o oră de tratare, respectiv 2,45 kcal mol-1 pentru patru ore), comparativ cu materialul original (3,62 kcal mol-1). Acest fapt sugereză că difuzia
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
unu pentru rumegușul netratat (5,6 10-4 mg-1 L min-1) sunt mai mici decât cele estimate pentru toate materialele tratate cu săruri (CaCl2 8,1 10-4; ZnCl2 7,1 10-4; MgCl2 6,1 10-4; NaCl 7,4 10-4). Energia de activare pentru adsorbția Albastrului de metilen pe materialul tratat și cel netratat a fost estimată cu ajutorul modelului Lagergren și legii Arrhenius, din regresia liniară a lnk funcție de 1/T. Valorile pentru materialele tratate cu săruri (14-15 kJ mol-1) sunt aproximativ egale
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
de metilen pe materialul tratat și cel netratat a fost estimată cu ajutorul modelului Lagergren și legii Arrhenius, din regresia liniară a lnk funcție de 1/T. Valorile pentru materialele tratate cu săruri (14-15 kJ mol-1) sunt aproximativ egale cu energia de activare pentru materialul netratat (15,1 kJ mol-1). Aceasta poate indica un proces fizic (difuzia intraparticule) ca fiind etapa determinantă a procesului de adsorbție. În cazul studiului pe coloană, prin aplicarea modelului BDST, s-au obținut valori ale capacității de adsorbție
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
fag original rămâne practic nemodificat prin tratarea cu săruri. Umectarea (îmbibarea) eficientă a hemicelulozelor și celulozei rezultă în „deschiderea” structurii matricii lignocelulozice, fiind probabil răspunzătoare de proprietățile avansate de adsorbție ale materialului tratat. Mai mult, tratarea cu săruri conduce la activarea suprafeței interne a particulelor de rumeguș, cu creșterea numărului de situsuri active disponibile pentru legarea colorantului. Tratarea cu CaCl2 îmbunătățește considerabil proprietățile de adsorbție ale rumegușului de fag (Batzias și Sidiras, 2004). Capacitatea de adsorbție Freundlich KF, pentru adsorbția Albastrului
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
că structura sa chimică permite modificări specifice fără mari dificultăți, în special în poziția C-2. Aceste grupări funcționale permit reacții de substituție directă, care conduc la numeroase materiale utile pentru diferite domenii de aplicabilitate. Cele mai utilizate reacții de activare chimică sunt carboximetilarea, acetilarea și grefarea. Varietatea de grupe care pot fi atașate de polimer sunt aproape nelimitate. Derivații de chitosan pot fi clasificați în patru mari clase: -polimeri modificați (carboximetilchitosani, chitosani alchilați, derivați de chitosan sulfat, chitosani ramificați cu
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
Rezultatele studiilor arată că performanțele de adsorbție ale unui material pe bază de chitosan în adsorbția în fază lichidă depinde de mai mulți factori: - originea și natura chitosanului, cum ar fi structura fizică, natura chimică și grupele funcționale; - condițiile de activare a materialului polimeric brut (tratarea fizică, modificări chimice); - influența variabilelor de proces, cum ar fi timpul de contact, concentrația inițială a colorantului, cantitatea de polimer și viteza de agitare; - chimia colorantului (valoarea pKa, polaritatea, masa moleculară, grupele funcționale); - condițiile din
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
mare pentru multe clase de coloranți, dar în particular s-a demonstrat capacitatea deosebită de îndepărtare a coloranților anionici, cum ar fi cei acizi, reactivi și direcți, datorită structurii sale unice policationice (Tabelul 3.5). 3.3.4. Metode de activare a chitosanului 3.3.4.1. Preprotonarea chitosanului Datorită structurii sale stabile, cristaline, chitosanul poliaminic este insolubil în apă sau solvenți organici. Totuși, în soluții diluate acide grupele aminice libere sunt protonate și polimerul devine complet solubil la pH aproximativ
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
fi îmbunătățită prin purificare și tratament cu soluție NaOH (Ghosh și Bhzatlacharyya, 2002). Bentonitul tratat cu acid prezintă o capacitate de adsorbție mai mare decât cel nemodificat (Espantaleon și al., 2003). Rezultate similare au obținut și Özcan și al. (2004). Activarea se poate realiza prin tratament termic, tratament acid, iar modificarea prin înlocuirea cationilor prezenți în argilă. 3.4.2.1. Tratamente acide Încărcarea suprafeței, aria suprafeței specifice și chiar structura de volum a argilelor pot fi modificate prin tratare cu
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
10B (Lin și al., 2004) și a Metil Orange 52 (Teng și Lin, 2006b) pe montmorillonit SAz-1 activat cu HCl a fost studiată în pat fix. Capacitatea de adsorbție a colorantului acid pe argilă brută poate fi mult îmbunătățită prin activare cu HCl. Creșterea capacității de adsorbție se datorează înlocuirii ionilor Al3+ și Fe2+ ai montmorillonitului cu H+, indicată de analiza ariei suprafeței (BET) și analiza prin difracție de raze X. A fost de asemenea studiat efectul temperaturii, pH-ului și
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]