Evolusi sifat fisika-kimia karbon aktif turunan Dicranopteris linearis di bawah berbagai atmosfer aktivasi fisik (2)

Evolusi sifat fisika-kimia karbon aktif turunan Dicranopteris linearis di bawah berbagai atmosfer aktivasi fisik (2)

Proses aktivasi

Reaktor termogravimetri makro dirancang oleh Pusat Penelitian Pertanian Prancis untuk Pembangunan Internasional (CIRAD) dan Universitas Sains dan Teknologi Hanoi (USTH). Reaktor yang berisi tabung keramik dengan panjang 111 cm dan diameter internal 7,5 cm ditempatkan dalam tungku listrik dengan tiga zona pemanasan independen (T1, T2, dan T3) untuk menstabilkan suhu. Atmosfer reaksi dihasilkan oleh berbagai proporsi N2, CO2, dan uap dengan bantuan flow meter (Mi) yang dikendalikan oleh perangkat lunak komputer. Campuran gas dipindahkan melintasi pemanas awal melingkar sepanjang 2 m yang terletak di bagian atas reaktor yang dipanaskan sebelum mencapai sampel.

Untuk setiap percobaan, reaktor dipanaskan hingga 900 °C (suhu aktivasi). Kemudian pemegang sampel yang mengandung 200 mg arang turunan D. linearis diangkat ke posisi yang diinginkan dan dipertahankan di bawah laju aliran gas 3 Nl min-1. Proporsi CO2 dan steam diatur bervariasi dari 100% CO2 sampai 100% steam. Perubahan massa sampel selama proses aktivasi dicatat dengan menggunakan sistem penimbangan yang terhubung dengan komputer. Gas buang disedot keluar dari reaktor dengan menggunakan ekstraktor gas. Setelah setengah dari massa karbon dihilangkan, aliran gas dialihkan ke 100% N2 sampai reaktor benar-benar dingin untuk menghindari kemungkinan oksidasi dari arang yang diperoleh. Arang kemudian dikumpulkan dan dilakukan berbagai analisis untuk mengevaluasi sifat struktural dan fisikokimia.

Karakterisasi produk arang

Mikromorfologi dan komposisi kimia

Pemindaian mikroskop elektron (SEM) (Hitachi S-4800) digabungkan dengan spektroskopi sinar-X dispersif energi (EDS) dilakukan untuk mengamati morfologi permukaan dan komposisi unsur permukaan dari karakter. Teknik SEM-EDS memungkinkan visualisasi langsung dan memberikan informasi berharga tentang perkembangan porositas makro dan keadaan permukaan arang.

Adsorpsi / desorpsi N2

Porositas arang yang diperoleh dari kondisi yang berbeda dianalisis dengan teknik adsorpsi-desorpsi N2. Sampel arang dikeluarkan pada 300 °C selama 3 jam dalam ruang hampa, dan kemudian dimasukkan ke penganalisis BELSORP-mini II untuk melakukan adsorpsi-desorpsi N2 pada 77 K. Data diperoleh pada rentang tekanan relatif dari 0 < p/p0 < 0,99. Berdasarkan hasil adsorpsi-desorpsi, metode Brunauer-Emmett-Teller (BET) diterapkan untuk memperkirakan SSA dan volume pori total arang, sedangkan luas permukaan dan volume mikropori diestimasi dengan metode t-plot.

Struktur karbon

Spektrometer Raman (NSR-5100, JASCO Corporation) digunakan untuk menyelidiki struktur karbon dalam arang aktif. Teknik ini berguna untuk bahan karbon yang sangat tidak teratur seperti biochar. Sampel dipindai di bawah kekuatan laser 5mW pada panjang gelombang 532 nm. Spektrum Raman yang diperoleh kemudian dipisahkan menjadi pita G (sesuai dengan struktur grafik yang ideal) dan pita D (sesuai dengan cacat atau kelainan). Deskripsi rinci dari masing-masing band disajikan pada Gambar S2. Rasio intensitas pita G dan pita D yang berbeda digunakan untuk mengkarakterisasi jumlah cacat pada karakter yang diaktifkan.

Gugus fungsi permukaan

Gugus fungsi yang ada pada permukaan arang aktif ditentukan melalui metode Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR), menggunakan perangkat Elmer Perkins Spectrum Two. Serbuk masing-masing sampel dimasukkan ke dalam port kristal berlian dan dikompresi dengan palu dengan gaya kompresi sekitar 40 N. Spektrum FT-IR direkam dalam rentang bilangan gelombang 4000–450 cm−1 dengan resolusi 1 cm−1.

Hasil dan Diskusi

Morfologi permukaan

Morfologi permukaan dan komposisi kimia dari arang asli dan arang aktif yang disiapkan pada proporsi yang berbeda dari agen pengaktif diselidiki dengan teknik SEM-EDS (Gbr. 3). Gambar SEM dari arang asli menunjukkan permukaan yang kurang cacat dengan pori-pori terbatas dibandingkan dengan arang yang diaktifkan. Komposisi kimia yang diukur dengan spektrum EDS mencerminkan dominasi C (60–68%) dan Si (3,5–5,9%) bersama dengan elemen minor lainnya seperti Ca, Mg, Al, dan Cu. Sementara itu, intensifikasi pori-pori dalam berbagai ukuran dan bentuk diamati untuk arang aktif. Ini menyoroti perkembangan porositas arang selama proses aktivasi. 

Namun demikian, struktur mikro arang tidak dapat sepenuhnya dideteksi oleh SEM. Oleh karena itu, efek spesifik dari agen pengaktif pada mikrostruktur berada di luar resolusi metode ini. Dibandingkan dengan arang asli, arang yang diaktifkan menunjukkan peningkatan yang signifikan dalam kandungan C (78-81%), dan penurunan kandungan Si (1-3%), seiring dengan munculnya unsur-unsur lain seperti P dan Na. Perubahan C dan Si yang mencolok ini dapat dijelaskan dengan reduksi Si yang dihasilkan dari pelarutan dan penghilangan Si dari arang di bawah pengaruh uap. Selain itu, senyawa lain seperti Al, K, Na, Mg dan Fe, masih terkonservasi di bawah proses konversi termal yang tinggi. Patut dicatat bahwa tidak ada perubahan yang jelas pada elemen permukaan untuk arang aktif yang diperoleh dari proporsi CO2-uap yang berbeda.

Jenis struktur berpori dipastikan berdasarkan isoterm adsorpsi/desorpsi N2 untuk karakter yang berbeda (Gbr. 4). Untuk arang asli, sejumlah kecil volume N2 diserap dalam pori-pori (Gbr. 4a), menunjukkan bahwa arang asli kurang berpori, atau mungkin mengandung pori ultra-mikro (molekul N2 tidak dapat masuk). Untuk arang aktif, hasil adsorpsi menunjukkan perluasan struktur berpori akibat reaksi CO2/uap dan arang, yang dibuktikan dengan peningkatan kemiringan pada tekanan relatif p/p0 di atas 0,1.

Distribusi ukuran pori (Gbr. 4b) menunjukkan puncak dalam kisaran di bawah 15 nm, menunjukkan bahwa mikropori dan mesopori dominan dalam struktur arang aktif. Selain itu, untuk arang aktif yang dihasilkan dalam kondisi 100% CO2, isotermnya mendekati tipe I dalam klasifikasi IUPAC25, yang kemungkinan merupakan karakteristik struktur mikropori. Dengan adanya uap, isoterm berkembang dari tipe I ke tipe IV dengan loop histeresis (tipe H4) di daerah p/p0 antara 0,45 dan 1,0. 

Fenomena ini biasanya dikaitkan dengan kondensasi kapiler, yang menunjukkan struktur mikro-mesoporous yang terdiri dari pori-pori celah sempit20. Hal ini menunjukkan bahwa selain mikropori, mesopori juga berkembang pada arang yang diaktifkan dengan uap. Hasil luas permukaan total (Stotal) dan volume pori total (Vtotal), diestimasi dengan metode BET, volume mikropori (Vmicro) dan luas mikropori (Smicro), diestimasi dengan metode t-plot, dan luas mesopori (Smeso) dan volume mesopori (Vmeso), diestimasi dengan metode BJH, dirangkum dalam Tabel 2.

Stotal menunjukkan lompatan besar ketika meningkat dari sekitar 89 m2 g−1 untuk arang asli ke nilai tertinggi 1015 m2 g−1 untuk arang yang diaktifkan dalam 100% uap. Membandingkan Vtotal dan Vmicro, tren yang sama seperti Stotal dan Smicro diamati. Vtotal terus meningkat dari 0,012 menjadi 0,19 cm3 g-1 dalam kasus aktivasi CO2 100%, dan menjadi 0,381 cm3 g-1 dalam kasus aktivasi uap. Perlu dicatat bahwa Stotal dan Vtotal produk arang meningkat seiring dengan meningkatnya proporsi uap, menunjukkan bahwa uap menciptakan arang yang lebih berpori berkat struktur mesopori yang lebih tinggi. Hasil ini dapat dijelaskan oleh fakta bahwa molekul air dari uap memiliki ukuran yang lebih kecil dibandingkan dengan molekul CO2, dan mereka dapat berdifusi lebih mudah dalam matriks karbon, mengkatalisis reaksi lebih efektif, sehingga sebagian besar menciptakan mesopori.

SSA dan volume pori dari arang aktif sebanding dengan karbon aktif komersial26,27, menunjukkan minat yang besar dalam memproduksi arang aktif dari D. linearis. Dibandingkan dengan berbagai karakter turunan D. linearis dari teknik pirolisis yang berbeda dalam penelitian kami sebelumnya, yang menunjukkan nilai SSA mereka dalam kisaran 40 hingga 524 m2 g−1, karakter yang diaktifkan CO2/uap mengekspresikan SSA22 yang jauh lebih tinggi. Lebih menarik lagi, kinerja CO2 dan uap dalam meningkatkan SSA setidaknya sama dengan H3PO428, dan temuan ini selaras dengan penelitian sebelumnya yang menggunakan metode yang sama29,30.

Struktur karbon

Spektrum Raman dari karakter yang dihasilkan pada proporsi CO2-uap yang berbeda diwakili oleh lima pita Gaussian. Rasio antara intensitas pita utama digunakan untuk menyelidiki kemungkinan evolusi struktural dari karakter (Gbr. 5). Untuk D. linearis, rasio intensitas D1/G cenderung menurun dengan meningkatnya proporsi uap, kemungkinan menunjukkan reaksi preferensi uap dengan tipe D1. Rasio intensitas D2/G stabil di sebagian besar kasus dan kemudian meningkat secara signifikan untuk kasus uap 100%, menghasilkan peningkatan proporsi lapisan graphene yang tidak terjepit di antara dua lapisan lainnya. 

Rasio intensitas D3/G bersama dengan perubahan proporsi CO2-uap tidak jelas. Ini mungkin karena reaksi uap yang berlebihan dengan bahan yang tidak terorganisir dengan baik (tipe D3). Pita D4 mewakili situs sp2-sp3 di pinggiran kristalit dan/atau struktur mirip polina C–C, C=C. Rasio intensitas D4/G menunjukkan tren yang meningkat ketika proporsi uap  < 50% dan kemudian menurun secara signifikan setelah itu, kemungkinan disebabkan oleh peningkatan reaktivitas struktur ini di bawah konsentrasi uap yang lebih tinggi. 

Rasio intensitas D3/D1 mewakili rasio cincin aromatik kecil dan besar. Rasio ini umumnya meningkat seiring dengan meningkatnya proporsi uap. Fenomena ini dapat dijelaskan dengan fakta bahwa ketika konsentrasi CO2 tinggi, cincin aromatik yang lebih kecil diubah menjadi cincin yang lebih besar atau dikonsumsi. Sedangkan dengan konsentrasi uap yang tinggi, cincin aromatik yang lebih besar berubah menjadi cincin yang lebih kecil lagi31. Secara keseluruhan, hasil ini menunjukkan bahwa struktur arang aktif sangat bergantung pada konsentrasi zat pengaktif. Uap lebih dominan daripada CO2 di atmosfer campuran, yang mengarah ke kesamaan dalam tren matriks karbon ketika uap hadir.

LAYANAN ADY WATER

Jual zeolit untuk filter air jenis Batu, Pasir, dan Tepung. Kemasan zeolit per karung 20 kilogram dan eceran 4 kilogram. Sudah suplai zeolit ke industri Food and Beverage, berbagai BUMN, kebutuhan softener (Pelunak Air / Pengurang Kesadahan Air) rumah tangga. Ready Stock, kemampuan suplai hingga puluhan ton rutin per bulan

Jual karbon aktif dengan merek import: HAYCARB, JACOBI, CALGON, dan NORIT. Merek karbon aktif lokal: KARBON AKTIF ADY WATER. Kemasan karbon aktif 25 kg per karung untuk karbon import, untuk karbon lokal 25 kg per karung dan 20 kg per karung. Menyediakan karbon aktif lokal eceran kiloan, untuk import tidak eceran. Fungsi karbon aktif untuk filter air bersih, filter air minum, filter air aquarium, filter air kolam, filter air proses industri, filter air lingkungan, dekolorisasi, gula rafinasi, pemulihan emas (gold recovery), menghilangkan klorin, bau pada air, dll.

Nomor WA Sales Yang Mudah Dihubungi

Senang dapat membantu Anda, Semoga kami dapat segera menyelesaikan masalah air yang sedang Anda hadapi. Terimakasih

1. Ghani 0821 2742 4060

2. Yanuar 0812 2165 4304

3. Rusmana 0821 2742 3050

4. Fajri 0821 4000 2080

5. Kartiko 0812 2445 1004

6. Andri 0812 1121 7411

Alamat kantor/gudang Ady Water yang bisa dikunjungi langsung. 

Silahkan Bapak/Ibu mengunjungi alamat kantor/gudang kami. Kami akan melayani Anda dengan senang hati dan semoga dapat membantu masalah air yang sedang Anda hadapi. 

1. Alamat Bandung:

Jalan Mande Raya No. 26, RT/RW 01/02 Cikadut-Cicaheum, Bandung 40194

2. Alamat Jakarta Timur

Jalan Tanah Merdeka No. 80B, RT.15/RW.5 Rambutan, Ciracas, Jakarta Timur 13830

3. Alamat Jakarta Barat

Jalan Kemanggisan Pulo 1, No. 4, RT/RW 01/08, Kelurahan Pal Merah, Kecamatan Pal Merah, Jakarta Barat, 11480

Katalog Ady Water

http://bit.ly/KatalogAdyWater