การสังเคราะห์และวิเคราะห์คุณลักษณะคาร์บอนนาโนสเฟียร์ที่มีรูพรุนจากอนุพันธ์ชีวมวล

ฐิติพร วัฒนกุล; ลลิตา บึงกิจเจริญ; อาทิตย์ อัศวสุขี

doi:10.60136/bas.v11.2022.134

ผู้แต่ง

ฐิติพร วัฒนกุล กรมวิทยาศาสตร์บริการ
ลลิตา บึงกิจเจริญ สาขาเคมีประยุกต์ คณะวิทยาศาสตร์และศิลปศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลอีสาน
อาทิตย์ อัศวสุขี สาขาเคมีประยุกต์ คณะวิทยาศาสตร์และศิลปศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลอีสาน

DOI:

https://doi.org/10.60136/bas.v11.2022.134

คำสำคัญ:

อนุพันธ์สารชีวมวล, คาร์บอนนาโนสเฟียร์ที่มีรูพรุน, กระบวนการไฮโดรเทอร์มอล, สมบัติการดูดซับ

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้ศึกษาการสังเคราะห์คาร์บอนนาโนสเฟียร์ที่มีรูพรุนซึ่งเตรียมได้จากอนุพันธ์สารชีวมวล ได้แก่ กลูโคส ซูโครส กลีเซอรอล และเซลลูโลสด้วยกระบวนการไฮโดรเทอร์มอลร่วมกับการกระตุ้นที่อุณหภูมิสูง โดยวิธีไฮโดรเทอร์มอลสามารถใช้สังเคราะห์วัสดุคาร์บอนนาโนสเฟียร์ให้มีเส้นผ่านศูนย์กลางที่แตกต่างกัน ซึ่งขนาดอนุภาคของวัสดุคาร์บอนนาโนสเฟียร์สามารถปรับแต่งได้ง่ายตั้งแต่ 188-10000 นาโนเมตร โดยเปลี่ยนชนิดของอนุพันธ์สารชีวมวล และความเข้มข้นของตัวทำละลาย ผลการวิเคราะห์คุณลักษณะของหมู่ฟังก์ชันที่พื้นผิว ลักษณะทางสัณฐานวิทยา ความพรุน เสถียรภาพทางความร้อน และค่าพีเอชที่ประจุที่ผิวเป็นศูนย์นำไปใช้อธิบายสมบัติการดูดซับ การศึกษาพฤติกรรมการดูดซับของสีย้อม 3 ชนิด (เมทิลีนบลู คองโกเรด และไดเรกต์สการ์เลต 4บีเอส) บนตัวดูดซับวัสดุคาร์บอนที่มีรูพรุนจากอนุพันธ์สารชีวมวลดำเนินการในระบบแบบกะ ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าประสิทธิภาพการกำจัดสีย้อม 3 ชนิดบนคาร์บอนนาโนสเฟียร์ที่มีรูพรุนมีค่าสูงสุดที่พีเอชเริ่มต้นของสารละลายในช่วง 7-9 (ปริมาณสีย้อมที่ถูกดูดซับบนตัวดูดซับ (q_t) ประมาณ 100 มิลลิกรัมต่อกรัม)

References

YUSUFU, M.I., C.C. ARIAHU, and B.D. IGBABUL. Production and characterization of activated carbon from selected local raw materials. African journal of pure and applied chemistry. 2012, 6(9), 123-131.

SRICHAROENCHAIKAL, V., C. PECHYEN, D. AHLONG , and D. ATONG. Preparation and characterization of activated carbon from the pyrolysis of physic nut (Jatropha curcas L.) waste energy. Fuels. 2007, 22, 31-37.

KRISTIANTO, H., C.D. Putra, A.A. ARIE, M. HALIM, and J.K. LEE. Synthesis and characterization of carbon nanospheres using cooking palm oil as natural precursors onto activated carbon support. Procedia chemistry. 2016, 16, 328-333

CHEN, Y., Y. ZHU, Z. WANG, Y. Li, L. WANG, L. DING, X. GAO, Y. Ma , and Y. GAO. Application studies of activated carbon derived from rice husks produced by chemical-thermal process. A review. Advances in Colloid and Interface Science. 2011, 163, 39-52.

KRISHNAMURTHY, G. and R. NAMITHA, SARIKA AGARWAL. Synthesis of carbon nanotubes and carbon spheres and study of their hydrogen storage property by electrochemical method. Procedia Materials Science. 2014, 5, 1056-1065. ISSN 2211-8128.

MOHAN, D. and C.U. PITTMAN. Activated carbons and low cost adsorbents for remediation of tri- and hexavalent chromium from water. Journal of Hazardous Materials. 2006, 137, 762-811.

อภินันท์ สุทธิธารธวัช, การเตรียมผงคาร์บอนที่มีรูพรุนระดับ 2-50 นาโนเมตรโดยอาศัยกระบวนการอบแห้งแบบพ่นฝอย, งานวิจัยฉบับสมบูรณ์ที่ได้รับทุนสนับสนุนการวิจัยจากสำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัยปี 2557.

เกรียงศักดิ์ ไกรวัฒนวงศ์ และ ปิยะสาร ประเสริฐธรรม. การเตรียมเมสโซพอร์รัสคาร์บอนซีโรเจลจากรีซอร์ซีนอลและฟอร์มัลดีไฮด์. งานวิจัยฉบับสมบูรณ์ที่ได้รับทุนสนับสนุนการวิจัยจากสำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัยปี 2552.

เกรียงศักดิ์ ไกรวัฒนวงศ์, สุรีย์ภรณ์ ตันติธัญญกุล, ชนิดา เวสนุสิทธิ์ และ ธัชพล ภักดีอาษา. เมโซพอรัส คาร์บอนเจล: ปัจจุบันและอนาคต, วิศวสาร ลาดกระบัง. 2551, 25(1), 37-41.

ZHU, Y., H. HU, W. LI, and X. ZHANG. Resorcinolformaldehyde based porous carbon as an electrode material for upercapacitors. Carbon. 2007, 45(1), 160-165.

MACIAS, C., G. RASINES, T.E. GARCIA, M.C. ZAFRA, P. LAVELA, J.L. TIRADO, and C.O. ANIA. Synthesis of porous and mechanically compliant carbon aerogels using conductive and structural additives. Gels. 2016, 2(4), 1-16.

CHEN, F., M. XU, L. WANG, and J. LI. Preparation and characterization of organic aerogels from a lignin-resorcinol-formaldehyde copolymer. Bioresources. 2011, 6(2), 1262-1272.

RIVERA-UTRILLA, J., I. BAUTISTA-TOLEDO, M.A. Ferro-Garcia, and C. MORENO-CASTILLA. Activated carbon surface modifications by adsorption of bacteria and their effect on aqueous lead adsorption. J. Chem. Technol. Biotechnol. 2001, 76, 1209-1215.

ZHAO, H., H. ZHONG, Y. JIANG, H. LI, P. TANG, D. LI, and Y. FENG. Porous ZnCl2-activated carbon from shaddock peel: methylene blue adsorption behavior. Materials, 2022, 15(3), 895.

FALCO, C., N. BACCILE, and M.-M. TITIRICI. Morphological and structural differences between glucose, cellulose and lignocellulosic biomass derived hydrothermal carbons. Green Chemistry. 2011, 13(11), 3273-3281.

AUSAVASUKHI, A., S. SOMBATSRI, P. KUMBOONMA, and T. SOOKNOI. Catalytic behavior of Cr-modified zeolites in the conversion of glucose to 5-hydroxymethylfurfural. Burapha Science Journal. 2015, 20(1), 1-14.

SHEN, L., H. YIN, A. WANG, Y. FENG, Y. SHEN, Z. WU and T. Jiang. Liquid phase dehydration of glycerol to acrolein catalyzed by silicotungstic, phosphotungstic, and phosphomolybdic acids. Chemical Engineering Journal, 2011, 180, 277-283.

RUIZ-CABRERA, M.A., C. RIVERA-BAUTISTA, A. GRAJALES-LAGUNES, R. GONZÁLEZ-GARCÍA, and S.J. SCHMIDT. State diagrams for mixtures of low molecular weight carbohydrates. Journal of Food Engineering. 2016, 171(1), 185-193.

GÓMEZ-SIURANA, A., A. MARCILLA, M. BELTRÁN, D. BERENGUER, I. MARTÍNEZ-CASTELLANOS, and S. MENARGUES. TGA/FTIR study of tobacco and glycerol-tobacco mixtures.Thermochimica Acta. 2013, 573(1), 146-157.

LEE, C.Y., M.U. WAHIT, and N. OTHMAN. Thermal and flexural properties of regenerated cellulose(RC)/poly(3-hydroxybutyrate)(PHB) biocomposites. Jurnal Teknologi. 2015, 75(11), 107-112.

KIM, J.R., B. SANTIANO, H. KIM, and E. KAN. Heterogeneous oxidation of methylene blue with surface-modified iron-amended activated carbon. American Journal of Analytical Chemistry. 2013, 4(1), 115-122.

AUSAVASUKHI, A., C. KAMPOOSAEN, and O. KENGNOK Adsorption characteristics of Congo red on carbonized leonardite. Journal of Cleaner Production. 2016, 134(1), 506-514.

SUN, D., Z. ZHANG, M. WANG, and Y. WU Adsorption of reactive dyes on activated carbon developed from Enteromorpha prolifera. American Journal of Analytical Chemistry. 2013, 4(1), 17-26.

KOUOTOU, D., H.N. MANGA, A. BACAOUI, A. YAACOUBI, and J.K. MBADCAM. Optimization of activated carbons prepared by H3PO4 and steam activation of oil palm shells. Journal of Chemistry. 2013, 2013(1), 1-10.