Salamat sa pagbisita sa Nature.com.Gumagamit ka ng bersyon ng browser na may limitadong suporta sa CSS.Para sa pinakamagandang karanasan, inirerekomenda namin na gumamit ka ng na-update na browser (o huwag paganahin ang Compatibility Mode sa Internet Explorer).Bilang karagdagan, upang matiyak ang patuloy na suporta, ipinapakita namin ang site na walang mga istilo at JavaScript.
Nagpapakita ng carousel ng tatlong slide nang sabay-sabay.Gamitin ang Nakaraang at Susunod na mga pindutan upang lumipat sa tatlong mga slide sa isang pagkakataon, o gamitin ang mga pindutan ng slider sa dulo upang lumipat sa tatlong mga slide sa isang pagkakataon.
Ang pagkakaroon ng mga metal na ibinubuga ng microwave radiation ay kontrobersyal dahil ang mga metal ay madaling mag-apoy.Ngunit kung ano ang kawili-wili ay natagpuan ng mga mananaliksik na ang arc discharge phenomenon ay nag-aalok ng isang promising ruta para sa synthesis ng nanomaterials sa pamamagitan ng paghahati ng mga molecule.Ang pag-aaral na ito ay bumubuo ng isang hakbang ngunit abot-kayang synthetic na pamamaraan na pinagsasama ang microwave heating at isang electric arc para i-convert ang krudo na palm oil sa magnetic nanocarbon (MNC), na maaaring ituring bilang isang bagong alternatibo para sa produksyon ng palm oil.Ito ay nagsasangkot ng synthesis ng isang medium na may permanenteng sugat na hindi kinakalawang na asero na kawad (dielectric medium) at ferrocene (catalyst) sa ilalim ng bahagyang hindi gumagalaw na mga kondisyon.Ang pamamaraang ito ay matagumpay na naipakita para sa pagpainit sa hanay ng temperatura mula 190.9 hanggang 472.0°C na may iba't ibang oras ng synthesis (10-20 min).Ang mga bagong handa na MNC ay nagpakita ng mga sphere na may average na laki na 20.38–31.04 nm, isang mesoporous na istraktura (SBET: 14.83–151.95 m2/g) at isang mataas na nilalaman ng fixed carbon (52.79–71.24 wt.%), pati na rin ang D at G mga banda (ID/g) 0.98–0.99.Ang pagbuo ng mga bagong taluktok sa FTIR spectrum (522.29–588.48 cm–1) ay nagpapatotoo na pabor sa pagkakaroon ng FeO compound sa ferrocene.Ang mga magnetometer ay nagpapakita ng mataas na saturation ng magnetization (22.32–26.84 emu/g) sa mga ferromagnetic na materyales.Ang paggamit ng mga MNC sa wastewater treatment ay ipinakita sa pamamagitan ng pagsusuri ng kanilang adsorption capacity gamit ang methylene blue (MB) adsorption test sa iba't ibang konsentrasyon mula 5 hanggang 20 ppm.Ang mga MNC na nakuha sa oras ng synthesis (20 min) ay nagpakita ng pinakamataas na kahusayan ng adsorption (10.36 mg / g) kumpara sa iba, at ang MB dye removal rate ay 87.79%.Samakatuwid, ang mga halaga ng Langmuir ay hindi optimistiko kumpara sa mga halaga ng Freundlich, na ang R2 ay humigit-kumulang 0.80, 0.98 at 0.99 para sa mga MNC na na-synthesize sa 10 min (MNC10), 15 min (MNC15) at 20 min (MNC20) ayon sa pagkakabanggit.Dahil dito, ang sistema ng adsorption ay nasa isang heterogenous na estado.Samakatuwid, ang microwave arcing ay nag-aalok ng isang magandang paraan para sa pag-convert ng CPO sa MNC, na maaaring mag-alis ng mga nakakapinsalang tina.
Ang radiation ng microwave ay maaaring magpainit sa pinakaloob na bahagi ng mga materyales sa pamamagitan ng molecular interaction ng mga electromagnetic field.Ang tugon sa microwave na ito ay natatangi dahil nagtataguyod ito ng mabilis at pare-parehong tugon sa thermal.Kaya, posibleng mapabilis ang proseso ng pag-init at mapahusay ang mga reaksiyong kemikal2.Kasabay nito, dahil sa mas maikling oras ng reaksyon, ang reaksyon ng microwave ay maaaring makabuo ng mga produkto ng mataas na kadalisayan at mataas na ani3,4.Dahil sa mga kamangha-manghang katangian nito, pinapadali ng radiation ng microwave ang mga kagiliw-giliw na synthesis ng microwave na ginagamit sa maraming pag-aaral, kabilang ang mga reaksiyong kemikal at ang synthesis ng mga nanomaterial5,6.Sa panahon ng proseso ng pag-init, ang mga katangian ng dielectric ng acceptor sa loob ng daluyan ay gumaganap ng isang mapagpasyang papel, dahil lumilikha ito ng isang mainit na lugar sa daluyan, na humahantong sa pagbuo ng mga nanocarbon na may iba't ibang mga morpolohiya at katangian.Isang pag-aaral ni Omoriyekomwan et al.Paggawa ng hollow carbon nanofibers mula sa palm kernels gamit ang activated carbon at nitrogen8.Bilang karagdagan, tinukoy nina Fu at Hamid ang paggamit ng isang katalista para sa produksyon ng oil palm fiber activated carbon sa isang 350 W9 microwave oven.Samakatuwid, ang isang katulad na diskarte ay maaaring gamitin upang i-convert ang krudo na langis ng palm sa mga MNC sa pamamagitan ng pagpapakilala ng mga angkop na scavenger.
Isang kawili-wiling phenomenon ang naobserbahan sa pagitan ng microwave radiation at mga metal na may matutulis na gilid, tuldok o submicroscopic na iregularidad10.Ang pagkakaroon ng dalawang bagay na ito ay maaapektuhan ng isang electrical arc o spark (karaniwang tinutukoy bilang arc discharge)11,12.Ang arko ay magsusulong ng pagbuo ng mas maraming naisalokal na mga hot spot at makakaimpluwensya sa reaksyon, sa gayon ay mapabuti ang kemikal na komposisyon ng kapaligiran13.Ang partikular at kawili-wiling kababalaghan na ito ay nakaakit ng iba't ibang pag-aaral tulad ng pag-alis ng kontaminant14,15, biomass tar cracking16, microwave assisted pyrolysis17,18 at material synthesis19,20,21.
Kamakailan, ang mga nanocarbon tulad ng carbon nanotubes, carbon nanospheres, at binagong pinababang graphene oxide ay nakakuha ng pansin dahil sa kanilang mga katangian.Ang mga nanocarbon na ito ay may malaking potensyal para sa mga aplikasyon mula sa power generation hanggang sa water purification o decontamination23.Bilang karagdagan, kinakailangan ang mahusay na mga katangian ng carbon, ngunit sa parehong oras, kinakailangan ang mahusay na mga katangian ng magnetic.Ito ay lubhang kapaki-pakinabang para sa mga multifunctional na application kabilang ang mataas na adsorption ng mga metal ions at dyes sa wastewater treatment, magnetic modifiers sa biofuels at kahit na mataas na kahusayan microwave absorbers24,25,26,27,28.Kasabay nito, ang mga carbon na ito ay may isa pang kalamangan, kabilang ang pagtaas sa lugar ng ibabaw ng aktibong site ng sample.
Sa mga nagdaang taon, ang pananaliksik sa mga magnetic nanocarbon na materyales ay tumaas.Karaniwan, ang mga magnetic nanocarbon na ito ay mga multifunctional na materyales na naglalaman ng nanosized na magnetic na materyales na maaaring maging sanhi ng mga panlabas na catalyst na mag-react, tulad ng panlabas na electrostatic o alternating magnetic field29.Dahil sa kanilang mga magnetic na katangian, ang mga magnetic nanocarbon ay maaaring pagsamahin sa isang malawak na hanay ng mga aktibong sangkap at mga kumplikadong istruktura para sa immobilization30.Samantala, ang magnetic nanocarbons (MNCs) ay nagpapakita ng mahusay na kahusayan sa pag-adsorb ng mga pollutant mula sa mga may tubig na solusyon.Bilang karagdagan, ang mataas na tiyak na lugar sa ibabaw at mga pores na nabuo sa mga MNC ay maaaring magpataas ng kapasidad ng adsorption31.Maaaring paghiwalayin ng mga magnetic separator ang mga MNC mula sa mga napaka-reaktibong solusyon, na ginagawa silang isang mabubuhay at napapamahalaang sorbent32.
Ipinakita ng ilang mananaliksik na ang mataas na kalidad na mga nanocarbon ay maaaring gawin gamit ang raw palm oil33,34.Ang langis ng palma, na kilala sa siyensiya bilang Elais Guneensis, ay itinuturing na isa sa mga mahalagang edible oil na may produksyon na humigit-kumulang 76.55 milyong tonelada noong 202135. Ang crude palm oil o CPO ay naglalaman ng balanseng ratio ng unsaturated fatty acids (EFAs) at saturated fatty acids (Singapore Monetary Authority).Karamihan sa mga hydrocarbon sa CPO ay triglyceride, isang glyceride na binubuo ng tatlong triglyceride acetate component at isang glycerol component36.Ang mga hydrocarbon na ito ay maaaring gawing pangkalahatan dahil sa kanilang malaking nilalaman ng carbon, na ginagawa itong mga potensyal na berdeng precursor para sa produksyon ng nanocarbon37.Ayon sa literatura, ang CNT37,38,39,40, carbon nanospheres33,41 at graphene34,42,43 ay karaniwang na-synthesize gamit ang krudo na palm oil o edible oil.Ang mga nanocarbon na ito ay may malaking potensyal sa mga aplikasyon mula sa power generation hanggang sa water purification o decontamination.
Ang thermal synthesis tulad ng CVD38 o pyrolysis33 ay naging isang kanais-nais na paraan para sa agnas ng palm oil.Sa kasamaang palad, ang mataas na temperatura sa proseso ay nagdaragdag sa gastos ng produksyon.Ang paggawa ng gustong materyal 44 ay nangangailangan ng mahaba, nakakapagod na mga pamamaraan at mga pamamaraan ng paglilinis.Gayunpaman, ang pangangailangan para sa pisikal na paghihiwalay at pag-crack ay hindi maikakaila dahil sa magandang katatagan ng krudo na langis ng palma sa mataas na temperatura45.Samakatuwid, ang mas mataas na temperatura ay kinakailangan pa rin upang ma-convert ang krudo na langis ng palma sa mga carbonaceous na materyales.Ang likidong arko ay maaaring ituring bilang ang pinakamahusay na potensyal at bagong paraan para sa synthesis ng magnetic nanocarbon 46 .Ang diskarte na ito ay nagbibigay ng direktang enerhiya para sa mga precursor at mga solusyon sa lubos na nasasabik na mga estado.Ang isang arc discharge ay maaaring maging sanhi ng pagkasira ng mga carbon bond sa crude palm oil.Gayunpaman, maaaring kailanganin ng electrode spacing na ginamit upang matugunan ang mahigpit na mga kinakailangan, na maglilimita sa pang-industriya na sukat, kaya kailangan pa ring bumuo ng isang mahusay na paraan.
Sa abot ng aming kaalaman, limitado ang pagsasaliksik sa arc discharge gamit ang mga microwave bilang paraan para sa pag-synthesize ng nanocarbons.Kasabay nito, ang paggamit ng krudo na langis ng palma bilang pasimula ay hindi pa ganap na ginalugad.Samakatuwid, ang pag-aaral na ito ay naglalayong galugarin ang posibilidad ng paggawa ng mga magnetic nanocarbon mula sa mga hilaw na palm oil precursor gamit ang isang electric arc gamit ang microwave oven.Ang kasaganaan ng langis ng palma ay dapat na maipakita sa mga bagong produkto at aplikasyon.Ang bagong diskarte na ito sa pagpino ng palm oil ay maaaring makatulong sa pagpapalakas ng sektor ng ekonomiya at maging isa pang mapagkukunan ng kita para sa mga producer ng palm oil, lalo na ang mga apektadong plantasyon ng palm oil ng maliliit na magsasaka.Ayon sa isang pag-aaral ng mga maliliit na Aprikano ni Ayompe et al., mas malaki lamang ang kita ng mga smallholder kung sila mismo ang nagpoproseso ng mga sariwang kumpol ng prutas at nagbebenta ng hilaw na palm oil kaysa ibenta ito sa mga middlemen, na isang magastos at nakakapagod na trabaho47.Kasabay nito, ang pagtaas ng mga pagsasara ng pabrika dahil sa COVID-19 ay nakaapekto sa mga produkto ng aplikasyon na nakabatay sa palm oil.Kapansin-pansin, dahil ang karamihan sa mga sambahayan ay may access sa mga microwave oven at ang pamamaraan na iminungkahi sa pag-aaral na ito ay maituturing na magagawa at abot-kaya, ang produksyon ng MNC ay maaaring ituring bilang isang alternatibo sa maliliit na plantasyon ng palm oil.Samantala, sa mas malaking sukat, maaaring mamuhunan ang mga kumpanya sa malalaking reactor para makagawa ng malalaking TNC.
Pangunahing sinasaklaw ng pag-aaral na ito ang proseso ng synthesis gamit ang hindi kinakalawang na asero bilang dielectric medium para sa iba't ibang tagal.Karamihan sa mga pangkalahatang pag-aaral gamit ang mga microwave at nanocarbon ay nagmumungkahi ng isang katanggap-tanggap na oras ng synthesis na 30 minuto o higit pa33,34.Upang suportahan ang isang naa-access at magagawa na praktikal na ideya, ang pag-aaral na ito ay naglalayong makakuha ng mga MNC na may mas mababa sa average na oras ng synthesis.Kasabay nito, ang pag-aaral ay nagpinta ng isang larawan ng antas ng pagiging handa ng teknolohiya 3 habang ang teorya ay napatunayan at ipinatupad sa isang sukat ng laboratoryo.Nang maglaon, ang mga nagresultang MNC ay nailalarawan sa pamamagitan ng kanilang pisikal, kemikal, at magnetic na mga katangian.Ang methylene blue ay ginamit noon upang ipakita ang kapasidad ng adsorption ng mga nagresultang MNC.
Ang crude palm oil ay nakuha mula sa Apas Balung Mill, Sawit Kinabalu Sdn.Bhd., Tawau, at ginagamit bilang carbon precursor para sa synthesis.Sa kasong ito, isang hindi kinakalawang na asero na wire na may diameter na 0.90 mm ang ginamit bilang isang dielectric medium.Ang Ferrocene (kadalisayan 99%), na nakuha mula sa Sigma-Aldrich, USA, ay napili bilang isang katalista sa gawaing ito.Ang methylene blue (Bendosen, 100 g) ay karagdagang ginamit para sa mga eksperimento sa adsorption.
Sa pag-aaral na ito, ang isang microwave oven ng sambahayan (Panasonic: SAM-MG23K3513GK) ay na-convert sa isang microwave reactor.Tatlong butas ang ginawa sa itaas na bahagi ng microwave oven para sa inlet at outlet ng gas at isang thermocouple.Ang mga thermocouple probes ay insulated na may ceramic tubes at inilagay sa ilalim ng parehong mga kondisyon para sa bawat eksperimento upang maiwasan ang mga aksidente.Samantala, ginamit ang isang borosilicate glass reactor na may tatlong butas na takip upang ma-accommodate ang mga sample at ang trachea.Ang isang schematic diagram ng isang microwave reactor ay maaaring i-refer sa Karagdagang Larawan 1.
Gamit ang crude palm oil bilang carbon precursor at ferrocene bilang catalyst, ang mga magnetic nanocarbon ay na-synthesize.Humigit-kumulang 5% sa timbang ng ferrocene catalyst ang inihanda ng slurry catalyst method.Ang Ferrocene ay hinalo sa 20 ml ng krudo na langis ng palma sa 60 rpm sa loob ng 30 minuto.Ang halo ay pagkatapos ay inilipat sa isang alumina crucible, at isang 30 cm ang haba na hindi kinakalawang na asero na kawad ay nakapulupot at inilagay nang patayo sa loob ng tunawan.Ilagay ang alumina crucible sa glass reactor at i-secure ito sa loob ng microwave oven na may selyadong glass lid.Ang nitrogen ay hinipan sa silid 5 minuto bago ang simula ng reaksyon upang alisin ang hindi gustong hangin mula sa silid.Ang lakas ng microwave ay nadagdagan sa 800W dahil ito ang pinakamataas na lakas ng microwave na maaaring mapanatili ang isang mahusay na pagsisimula ng arko.Samakatuwid, maaari itong mag-ambag sa paglikha ng mga kanais-nais na kondisyon para sa mga sintetikong reaksyon.Kasabay nito, ito rin ay malawakang ginagamit na hanay ng kapangyarihan sa watts para sa mga reaksyon ng pagsasanib ng microwave48,49.Ang timpla ay pinainit sa loob ng 10, 15 o 20 minuto sa panahon ng reaksyon.Matapos makumpleto ang reaksyon, ang reaktor at microwave ay natural na pinalamig sa temperatura ng silid.Ang huling produkto sa alumina crucible ay isang itim na precipitate na may helical wires.
Ang itim na precipitate ay nakolekta at hugasan ng ilang beses na halili sa ethanol, isopropanol (70%) at distilled water.Pagkatapos hugasan at linisin, ang produkto ay pinatuyong magdamag sa 80°C sa isang kumbensyonal na hurno upang sumingaw ang mga hindi gustong dumi.Pagkatapos ay nakolekta ang produkto para sa paglalarawan.Ang mga sample na may label na MNC10, MNC15, at MNC20 ay ginamit upang synthesize ang mga magnetic nanocarbon sa loob ng 10 min, 15 min, at 20 min.
Obserbahan ang MNC morphology na may field emission scanning electron microscope o FESEM (Zeiss Auriga model) sa 100 hanggang 150 kX magnification.Kasabay nito, ang elemental na komposisyon ay sinuri ng energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS).Ang pagtatasa ng EMF ay isinasagawa sa isang working distance na 2.8 mm at isang accelerating boltahe ng 1 kV.Ang partikular na surface area at MNC pore values ay sinusukat ng Brunauer-Emmett-Teller (BET) na paraan, kasama ang adsorption-desorption isotherm ng N2 sa 77 K. Ang pagsusuri ay isinagawa gamit ang isang modelong surface area meter (MICROMERITIC ASAP 2020) .
Ang crystallinity at phase ng magnetic nanocarbons ay tinutukoy ng X-ray powder diffraction o XRD (Burker D8 Advance) sa λ = 0.154 nm.Ang mga diffractogram ay naitala sa pagitan ng 2θ = 5 at 85° sa rate ng pag-scan na 2° min-1.Bilang karagdagan, ang istruktura ng kemikal ng mga MNC ay sinisiyasat gamit ang Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR).Ang pagsusuri ay isinagawa gamit ang isang Perkin Elmer FTIR-Spectrum 400 na may mga bilis ng pag-scan mula 4000 hanggang 400 cm-1.Sa pag-aaral ng mga tampok na istruktura ng magnetic nanocarbons, isinagawa ang Raman spectroscopy gamit ang isang neodymium-doped laser (532 nm) sa U-RAMAN spectroscopy na may 100X na layunin.
Ang isang vibrating magnetometer o VSM (Lake Shore 7400 series) ay ginamit upang sukatin ang magnetic saturation ng iron oxide sa mga MNC.Isang magnetic field na halos 8 kOe ang ginamit at 200 puntos ang nakuha.
Kapag pinag-aaralan ang potensyal ng mga MNC bilang adsorbents sa mga eksperimento sa adsorption, ginamit ang cationic dye methylene blue (MB).Ang mga MNC (20 mg) ay idinagdag sa 20 ml ng isang may tubig na solusyon ng methylene blue na may karaniwang mga konsentrasyon sa hanay na 5-20 mg/L50.Ang pH ng solusyon ay itinakda sa isang neutral na pH na 7 sa buong pag-aaral.Ang solusyon ay mekanikal na hinalo sa 150 rpm at 303.15 K sa isang rotary shaker (Lab Companion: SI-300R).Ang mga MNC ay pagkatapos ay pinaghihiwalay gamit ang isang magnet.Gumamit ng UV-visible spectrophotometer (Varian Cary 50 UV-Vis Spectrophotometer) upang obserbahan ang konsentrasyon ng MB solution bago at pagkatapos ng eksperimento sa adsorption, at sumangguni sa methylene blue standard curve sa maximum na wavelength na 664 nm.Ang eksperimento ay inulit ng tatlong beses at ang average na halaga ay ibinigay.Ang pag-alis ng MG mula sa solusyon ay kinakalkula gamit ang pangkalahatang equation para sa dami ng MC adsorbed sa equilibrium qe at ang porsyento ng pagtanggal %.
Ang mga eksperimento sa adsorption isotherm ay isinagawa din sa pamamagitan ng pagpapakilos ng iba't ibang konsentrasyon (5-20 mg/l) ng mga solusyon sa MG at 20 mg ng adsorbent sa pare-parehong temperatura na 293.15 K. mg para sa lahat ng MNC.
Ang bakal at magnetic carbon ay malawakang pinag-aralan sa nakalipas na ilang dekada.Ang mga carbon-based na magnetic na materyales na ito ay nakakaakit ng pagtaas ng pansin dahil sa kanilang mahusay na mga katangian ng electromagnetic, na humahantong sa iba't ibang mga potensyal na teknolohikal na aplikasyon, pangunahin sa mga de-koryenteng kasangkapan at paggamot ng tubig.Sa pag-aaral na ito, ang mga nanocarbon ay na-synthesize sa pamamagitan ng pag-crack ng mga hydrocarbon sa crude palm oil gamit ang microwave discharge.Ang synthesis ay isinagawa sa iba't ibang oras, mula 10 hanggang 20 min, sa isang nakapirming ratio (5:1) ng precursor at catalyst, gamit ang isang metal current collector (twisted SS) at bahagyang inert (hindi kanais-nais na hangin na nalinis ng nitrogen sa simula ng eksperimento).Ang mga nagresultang carbonaceous na deposito ay nasa anyo ng isang itim na solidong pulbos, tulad ng ipinapakita sa Karagdagang Fig. 2a.Ang precipitated carbon yield ay humigit-kumulang 5.57%, 8.21%, at 11.67% sa mga oras ng synthesis na 10 minuto, 15 minuto, at 20 minuto, ayon sa pagkakabanggit.Iminumungkahi ng sitwasyong ito na ang mas mahabang oras ng synthesis ay nag-aambag sa mas mataas na ani51—mababang ani, malamang na dahil sa maikling oras ng reaksyon at mababang aktibidad ng catalyst.
Samantala, ang isang balangkas ng temperatura ng synthesis kumpara sa oras para sa nakuha na mga nanocarbon ay maaaring tukuyin sa Karagdagang Larawan 2b.Ang pinakamataas na temperatura na nakuha para sa MNC10, MNC15 at MNC20 ay 190.9°C, 434.5°C at 472°C, ayon sa pagkakabanggit.Para sa bawat kurba, makikita ang isang matarik na dalisdis, na nagpapahiwatig ng patuloy na pagtaas ng temperatura sa loob ng reaktor dahil sa init na nabuo sa panahon ng metal arc.Ito ay makikita sa 0–2 min, 0–5 min, at 0–8 min para sa MNC10, MNC15, at MNC20, ayon sa pagkakabanggit.Matapos maabot ang isang tiyak na punto, ang slope ay patuloy na nag-hover sa pinakamataas na temperatura, at ang slope ay nagiging katamtaman.
Ang field emission scanning electron microscopy (FESEM) ay ginamit upang obserbahan ang topograpiya ng ibabaw ng mga sample ng MNC.Gaya ng ipinapakita sa fig.1, ang mga magnetic nanocarbon ay may bahagyang naiibang morphological na istraktura sa ibang oras ng synthesis.Mga larawan ng FESEM MNC10 sa fig.Ipinapakita ng 1a,b na ang pagbuo ng mga carbon sphere ay binubuo ng gusot at nakakabit na micro- at nanospheres dahil sa mataas na pag-igting sa ibabaw.Kasabay nito, ang pagkakaroon ng mga puwersa ng van der Waals ay humahantong sa pagsasama-sama ng mga carbon sphere52.Ang pagtaas sa oras ng synthesis ay nagresulta sa mas maliliit na laki at pagtaas ng bilang ng mga sphere dahil sa mas mahabang mga reaksyon ng pag-crack.Sa fig.Ipinapakita ng 1c na ang MNC15 ay may halos perpektong spherical na hugis.Gayunpaman, ang pinagsama-samang mga sphere ay maaari pa ring bumuo ng mga mesopores, na sa kalaunan ay maaaring maging magandang site para sa methylene blue adsorption.Sa mataas na pag-magnify na 15,000 beses sa Fig. 1d mas maraming carbon sphere ang makikitang pinagsama-sama na may average na laki na 20.38 nm.
Ang mga imahe ng FESEM ng synthesized nanocarbons pagkatapos ng 10 min (a, b), 15 min (c, d) at 20 min (e-g) sa 7000 at 15000 beses na pag-magnify.
Sa fig.Inilalarawan ng 1e–g MNC20 ang pagbuo ng mga pores na may maliliit na sphere sa ibabaw ng magnetic carbon at muling pinagsama ang morpolohiya ng magnetic activated carbon53.Ang mga pores ng iba't ibang diameter at lapad ay random na matatagpuan sa ibabaw ng magnetic carbon.Samakatuwid, maaaring ipaliwanag nito kung bakit nagpakita ang MNC20 ng mas malaking lugar sa ibabaw at dami ng pore gaya ng ipinapakita ng pagsusuri sa BET, dahil mas maraming pores ang nabuo sa ibabaw nito kaysa sa iba pang mga synthetic na oras.Ang mga mikrograp na kinuha sa isang mataas na pag-magnify na 15,000 beses ay nagpakita ng hindi magkakatulad na laki ng butil at hindi regular na mga hugis, tulad ng ipinapakita sa Fig. 1g.Kapag ang oras ng paglago ay nadagdagan sa 20 minuto, mas maraming agglomerated spheres ang nabuo.
Kapansin-pansin, ang mga twisted carbon flakes ay natagpuan din sa parehong lugar.Ang diameter ng mga sphere ay nag-iba mula 5.18 hanggang 96.36 nm.Ang pagbuo na ito ay maaaring dahil sa paglitaw ng differential nucleation, na pinadali ng mataas na temperatura at microwave.Ang kinakalkula na laki ng sphere ng mga inihandang MNC ay may average na 20.38 nm para sa MNC10, 24.80 nm para sa MNC15, at 31.04 nm para sa MNC20.Ang laki ng pamamahagi ng mga sphere ay ipinapakita sa pandagdag na fig.3.
Ang Karagdagang Larawan 4 ay nagpapakita ng EDS spectra at elemental na mga buod ng komposisyon ng MNC10, MNC15, at MNC20, ayon sa pagkakabanggit.Ayon sa spectra, nabanggit na ang bawat nanocarbon ay naglalaman ng ibang halaga ng C, O, at Fe.Ito ay dahil sa iba't ibang mga reaksyon ng oksihenasyon at pag-crack na nagaganap sa panahon ng karagdagang oras ng synthesis.Ang malaking halaga ng C ay pinaniniwalaang nagmumula sa carbon precursor, crude palm oil.Samantala, ang mababang porsyento ng O ay dahil sa proseso ng oksihenasyon sa panahon ng synthesis.Kasabay nito, ang Fe ay iniuugnay sa iron oxide na idineposito sa ibabaw ng nanocarbon pagkatapos ng ferrocene decomposition.Bilang karagdagan, ipinapakita ng Karagdagang Larawan 5a–c ang pagmamapa ng mga elemento ng MNC10, MNC15, at MNC20.Batay sa pangunahing pagmamapa, napansin na ang Fe ay mahusay na ipinamamahagi sa ibabaw ng MNC.
Ang nitrogen adsorption-desorption analysis ay nagbibigay ng impormasyon tungkol sa mekanismo ng adsorption at ang porous na istraktura ng materyal.Ang N2 adsorption isotherms at mga graph ng MNC BET surface ay ipinapakita sa Fig.2. Batay sa mga larawan ng FESEM, ang pag-uugali ng adsorption ay inaasahang magpapakita ng kumbinasyon ng mga microporous at mesoporous na istruktura dahil sa pagsasama-sama.Gayunpaman, ang graph sa Fig. 2 ay nagpapakita na ang adsorbent ay kahawig ng uri IV isotherm at ang uri ng H2 hysteresis loop ng IUPAC55.Ang ganitong uri ng isotherm ay kadalasang katulad ng sa mga mesoporous na materyales.Ang pag-uugali ng adsorption ng mga mesopores ay karaniwang tinutukoy ng pakikipag-ugnayan ng mga reaksyon ng adsorption-adsorption sa mga molekula ng condensed matter.Ang hugis-S o hugis-S na mga isotherm ng adsorption ay kadalasang sanhi ng single-layer-multlayer adsorption na sinusundan ng isang phenomenon kung saan ang gas ay namumuo sa isang liquid phase sa mga pores sa mga pressure na mas mababa sa saturation pressure ng bulk liquid, na kilala bilang pore condensation 56. Ang condensation ng capillary sa mga pores ay nangyayari sa mga relatibong presyon (p/po) sa itaas ng 0.50.Samantala, ang kumplikadong istraktura ng butas ay nagpapakita ng H2-type na hysteresis, na iniuugnay sa pore plugging o leakage sa isang makitid na hanay ng mga pores.
Ang mga pisikal na parameter ng ibabaw na nakuha mula sa mga pagsubok sa BET ay ipinapakita sa Talahanayan 1. Ang lugar ng ibabaw ng BET at kabuuang dami ng butas ay tumaas nang malaki sa pagtaas ng oras ng synthesis.Ang average na laki ng butas ng MNC10, MNC15, at MNC20 ay 7.2779 nm, 7.6275 nm, at 7.8223 nm, ayon sa pagkakabanggit.Ayon sa mga rekomendasyon ng IUPAC, ang mga intermediate pores na ito ay maaaring mauri bilang mga mesoporous na materyales.Ang mesoporous na istraktura ay maaaring gawing mas madaling permeable at adsorbable ng MNC57 ang methylene blue.Ang Maximum Synthesis Time (MNC20) ay nagpakita ng pinakamataas na surface area, na sinusundan ng MNC15 at MNC10.Maaaring mapabuti ng mas mataas na lugar sa ibabaw ng BET ang pagganap ng adsorption dahil mas maraming surfactant site ang available.
Ang mga pattern ng X-ray diffraction ng mga synthesized na MNC ay ipinapakita sa Fig. 3. Sa mataas na temperatura, ang ferrocene ay nagbibitak din at bumubuo ng iron oxide.Sa fig.3a ay nagpapakita ng XRD pattern ng MNC10.Nagpapakita ito ng dalawang peak sa 2θ, 43.0° at 62.32°, na nakatalaga sa ɣ-Fe2O3 (JCPDS #39–1346).Kasabay nito, ang Fe3O4 ay may strained peak sa 2θ: 35.27°.Sa kabilang banda, sa pattern ng diffraction ng MHC15 sa Fig. 3b ay nagpapakita ng mga bagong peak, na malamang na nauugnay sa pagtaas ng temperatura at oras ng synthesis.Kahit na ang 2θ: 26.202° peak ay hindi gaanong matindi, ang diffraction pattern ay pare-pareho sa graphite JCPDS file (JCPDS #75–1621), na nagpapahiwatig ng pagkakaroon ng mga graphite crystal sa loob ng nanocarbon.Ang peak na ito ay wala sa MNC10, posibleng dahil sa mababang temperatura ng arko sa panahon ng synthesis.Sa 2θ mayroong tatlong oras na peak: 30.082°, 35.502°, 57.422° na naiugnay sa Fe3O4.Nagpapakita rin ito ng dalawang taluktok na nagpapahiwatig ng pagkakaroon ng ɣ-Fe2O3 sa 2θ: 43.102° at 62.632°.Para sa MNC na synthesize para sa 20 min (MNC20), tulad ng ipinapakita sa Fig. 3c, ang isang katulad na pattern ng diffraction ay maaaring maobserbahan sa MNK15.Ang graphical na peak sa 26.382° ay makikita rin sa MNC20.Ang tatlong matalim na taluktok na ipinakita sa 2θ: 30.102°, 35.612°, 57.402° ay para sa Fe3O4.Bilang karagdagan, ang pagkakaroon ng ε-Fe2O3 ay ipinapakita sa 2θ: 42.972° at 62.61.Ang pagkakaroon ng mga iron oxide compound sa mga nagreresultang MNC ay maaaring magkaroon ng positibong epekto sa kakayahang mag-adsorb ng methylene blue sa hinaharap.
Ang mga katangian ng kemikal na bono sa mga sample ng MNC at CPO ay natukoy mula sa FTIR reflectance spectra sa Karagdagang Larawan 6. Sa una, ang anim na mahahalagang taluktok ng krudo na langis ng palma ay kumakatawan sa apat na magkakaibang sangkap ng kemikal tulad ng inilarawan sa Karagdagang Talahanayan 1. Ang mga pangunahing taluktok na natukoy sa CPO ay 2913.81 cm-1, 2840 cm-1 at 1463.34 cm-1, na tumutukoy sa CH stretching vibrations ng alkanes at iba pang aliphatic CH2 o CH3 group.Ang natukoy na peak foresters ay 1740.85 cm-1 at 1160.83 cm-1.Ang peak sa 1740.85 cm-1 ay isang C=O bond na pinalawig ng ester carbonyl ng triglyceride functional group.Samantala, ang peak sa 1160.83 cm-1 ay ang imprint ng pinalawig na CO58.59 ester group.Samantala, ang peak sa 813.54 cm-1 ay ang imprint ng alkane group.
Samakatuwid, nawala ang ilang mga sumisipsip na peak sa crude palm oil habang tumaas ang oras ng synthesis.Ang mga taluktok sa 2913.81 cm-1 at 2840 cm-1 ay maaari pa ring maobserbahan sa MNC10, ngunit ito ay kagiliw-giliw na sa MNC15 at MNC20 ang mga taluktok ay may posibilidad na mawala dahil sa oksihenasyon.Samantala, ang pagsusuri ng FTIR ng mga magnetic nanocarbon ay nagsiwalat ng mga bagong nabuo na mga taluktok ng pagsipsip na kumakatawan sa limang magkakaibang mga functional na grupo ng MNC10-20.Ang mga taluktok na ito ay nakalista din sa Karagdagang Talahanayan 1. Ang rurok sa 2325.91 cm-1 ay ang asymmetric CH stretch ng CH360 aliphatic group.Ang peak sa 1463.34-1443.47 cm-1 ay nagpapakita ng CH2 at CH bending ng aliphatic group gaya ng palm oil, ngunit ang peak ay nagsisimulang bumaba sa paglipas ng panahon.Ang peak sa 813.54–875.35 cm–1 ay isang imprint ng aromatic CH-alkane group.
Samantala, ang mga taluktok sa 2101.74 cm-1 at 1589.18 cm-1 ay kumakatawan sa CC 61 na mga bono na bumubuo ng C=C alkyne at aromatic ring, ayon sa pagkakabanggit.Ang isang maliit na peak sa 1695.15 cm-1 ay nagpapakita ng C=O bond ng libreng fatty acid mula sa carbonyl group.Ito ay nakuha mula sa CPO carbonyl at ferrocene sa panahon ng synthesis.Ang mga bagong nabuong taluktok sa hanay mula 539.04 hanggang 588.48 cm-1 ay kabilang sa Fe-O vibrational bond ng ferrocene.Batay sa mga taluktok na ipinakita sa Karagdagang Larawan 4, makikita na ang oras ng synthesis ay maaaring mabawasan ang ilang mga taluktok at muling pagbubuklod sa magnetic nanocarbons.
Ang spectroscopic analysis ng Raman scattering ng magnetic nanocarbons na nakuha sa iba't ibang oras ng synthesis gamit ang isang incident laser na may wavelength na 514 nm ay ipinapakita sa Figure 4. Ang lahat ng spectra ng MNC10, MNC15 at MNC20 ay binubuo ng dalawang matinding banda na nauugnay sa mababang sp3 carbon, karaniwang natagpuan sa nanographite crystallites na may mga depekto sa vibrational mode ng carbon species sp262.Ang unang rurok, na matatagpuan sa rehiyon ng 1333–1354 cm–1, ay kumakatawan sa D band, na hindi kanais-nais para sa perpektong graphite at tumutugma sa structural disorder at iba pang mga impurities63,64.Ang pangalawang pinakamahalagang peak sa paligid ng 1537–1595 cm-1 ay nagmumula sa in-plane bond stretching o crystalline at ordered graphite forms.Gayunpaman, ang rurok ay lumipat ng humigit-kumulang 10 cm-1 kumpara sa graphite G band, na nagpapahiwatig na ang mga MNC ay may mababang sheet stacking order at isang may sira na istraktura.Ang mga relatibong intensity ng D at G bands (ID/IG) ay ginagamit upang suriin ang kadalisayan ng mga crystallites at graphite sample.Ayon sa pagsusuri ng spectroscopic ng Raman, lahat ng MNC ay mayroong mga halaga ng ID/IG sa hanay na 0.98–0.99, na nagpapahiwatig ng mga depekto sa istruktura dahil sa Sp3 hybridization.Maaaring ipaliwanag ng sitwasyong ito ang pagkakaroon ng hindi gaanong matinding 2θ peak sa XPA spectra: 26.20° para sa MNK15 at 26.28° para sa MNK20, tulad ng ipinapakita sa Fig. 4, na nakatalaga sa graphite peak sa JCPDS file.Ang ID/IG MNC ratios na nakuha sa gawaing ito ay nasa hanay ng iba pang magnetic nanocarbon, halimbawa, 0.85–1.03 para sa hydrothermal method at 0.78–0.9665.66 para sa pyrolytic method.Samakatuwid, ang ratio na ito ay nagpapahiwatig na ang kasalukuyang sintetikong pamamaraan ay maaaring malawakang gamitin.
Ang mga magnetic na katangian ng mga MNC ay nasuri gamit ang isang vibrating magnetometer.Ang resultang hysteresis ay ipinapakita sa Fig.5.Bilang isang patakaran, nakukuha ng mga MNC ang kanilang magnetism mula sa ferrocene sa panahon ng synthesis.Ang mga karagdagang magnetic properties na ito ay maaaring tumaas ang adsorption capacity ng nanocarbons sa hinaharap.Tulad ng ipinapakita sa Figure 5, ang mga sample ay maaaring makilala bilang mga superparamagnetic na materyales.Ayon kay Wahajuddin & Arora67, ang superparamagnetic na estado ay ang sample ay na-magnetize sa saturation magnetization (MS) kapag inilapat ang isang panlabas na magnetic field.Nang maglaon, hindi na lumilitaw ang mga natitirang magnetic interaction sa mga sample67.Kapansin-pansin na ang saturation magnetization ay tumataas sa oras ng synthesis.Kapansin-pansin, ang MNC15 ay may pinakamataas na magnetic saturation dahil ang malakas na magnetic formation (magnetization) ay maaaring sanhi ng pinakamainam na oras ng synthesis sa pagkakaroon ng isang panlabas na magnet.Ito ay maaaring dahil sa pagkakaroon ng Fe3O4, na may mas mahusay na magnetic properties kumpara sa iba pang mga iron oxide tulad ng ɣ-Fe2O.Ang pagkakasunud-sunod ng adsorption moment ng saturation sa bawat unit mass ng MNCs ay MNC15>MNC10>MNC20.Ang nakuha na mga magnetic parameter ay ibinibigay sa talahanayan.2.
Ang pinakamababang halaga ng magnetic saturation kapag gumagamit ng conventional magnets sa magnetic separation ay humigit-kumulang 16.3 emu g-1.Ang kakayahan ng mga MNC na mag-alis ng mga kontaminant tulad ng mga tina sa kapaligiran ng tubig at ang kadalian ng pag-alis ng mga MNC ay naging karagdagang mga kadahilanan para sa mga nakuha na nanocarbon.Ipinakita ng mga pag-aaral na ang magnetic saturation ng LSM ay itinuturing na mataas.Kaya, ang lahat ng mga sample ay umabot sa mga halaga ng magnetic saturation nang higit sa sapat para sa pamamaraan ng magnetic separation.
Kamakailan, ang mga metal strip o wire ay nakakuha ng pansin bilang mga catalyst o dielectrics sa mga proseso ng microwave fusion.Ang mga reaksyon sa microwave ng mga metal ay nagdudulot ng mataas na temperatura o reaksyon sa loob ng reaktor.Sinasabi ng pag-aaral na ito na ang dulo at nakakondisyon (nakapulupot) na hindi kinakalawang na asero na wire ay nagpapadali sa paglabas ng microwave at pag-init ng metal.Ang hindi kinakalawang na asero ay binibigkas ang pagkamagaspang sa dulo, na humahantong sa mataas na halaga ng density ng singil sa ibabaw at panlabas na larangan ng kuryente.Kapag ang singil ay nakakuha ng sapat na kinetic energy, ang mga naka-charge na particle ay lalabas mula sa hindi kinakalawang na asero, na nagiging sanhi ng pag-ionize ng kapaligiran, na gumagawa ng discharge o spark 68 .Ang paglabas ng metal ay gumagawa ng malaking kontribusyon sa mga reaksyon ng pag-crack ng solusyon na sinamahan ng mataas na temperatura ng mga hot spot.Ayon sa mapa ng temperatura sa Karagdagang Fig. 2b, ang temperatura ay mabilis na tumataas, na nagpapahiwatig ng pagkakaroon ng mataas na temperatura na mga hot spot bilang karagdagan sa malakas na discharge phenomenon.
Sa kasong ito, ang isang thermal effect ay sinusunod, dahil ang mahinang nakagapos na mga electron ay maaaring gumalaw at tumutok sa ibabaw at sa tip69.Kapag ang hindi kinakalawang na asero ay nasugatan, ang malaking lugar sa ibabaw ng metal sa solusyon ay nakakatulong sa pag-udyok ng mga eddy na alon sa ibabaw ng materyal at pinapanatili ang epekto ng pag-init.Ang kundisyong ito ay epektibong nakakatulong upang maputol ang mahabang carbon chain ng CPO at ferrocene at ferrocene.Tulad ng ipinapakita sa Karagdagang Fig. 2b, ang isang pare-pareho na rate ng temperatura ay nagpapahiwatig na ang isang pare-parehong epekto ng pag-init ay sinusunod sa solusyon.
Ang isang iminungkahing mekanismo para sa pagbuo ng mga MNC ay ipinapakita sa Karagdagang Larawan 7. Ang mahabang carbon chain ng CPO at ferrocene ay nagsisimulang mag-crack sa mataas na temperatura.Nasira ang langis upang bumuo ng mga split hydrocarbon na nagiging carbon precursor na kilala bilang globules sa imahe ng FESEM MNC1070.Dahil sa enerhiya ng kapaligiran at presyon 71 sa mga kondisyon ng atmospera.Kasabay nito, ang ferrocene ay nagbitak din, na bumubuo ng isang katalista mula sa mga atomo ng carbon na idineposito sa Fe.Ang mabilis na nucleation ay nangyayari at ang carbon core ay nag-oxidize upang bumuo ng isang amorphous at graphitic na carbon layer sa ibabaw ng core.Habang tumataas ang oras, nagiging mas tumpak at pare-pareho ang laki ng globo.Kasabay nito, ang umiiral na mga puwersa ng van der Waals ay humahantong din sa pagsasama-sama ng mga sphere52.Sa panahon ng pagbabawas ng Fe ions sa Fe3O4 at ɣ-Fe2O3 (ayon sa X-ray phase analysis), ang iba't ibang uri ng iron oxides ay nabuo sa ibabaw ng nanocarbons, na humahantong sa pagbuo ng magnetic nanocarbons.Ang pagmamapa ng EDS ay nagpakita na ang mga Fe atom ay malakas na ipinamamahagi sa ibabaw ng MNC, tulad ng ipinapakita sa Mga Karagdagang Mga Figure 5a-c.
Ang pagkakaiba ay na sa isang synthesis time na 20 minuto, nangyayari ang carbon aggregation.Ito ay bumubuo ng mas malalaking pores sa ibabaw ng mga MNC, na nagmumungkahi na ang mga MNC ay maaaring ituring na activated carbon, tulad ng ipinapakita sa mga imahe ng FESEM sa Fig. 1e–g.Ang pagkakaibang ito sa laki ng butas ay maaaring nauugnay sa kontribusyon ng iron oxide mula sa ferrocene.Kasabay nito, dahil sa naabot na mataas na temperatura, may mga deformed na kaliskis.Ang mga magnetic nanocarbon ay nagpapakita ng iba't ibang mga morpolohiya sa iba't ibang oras ng synthesis.Ang mga nanocarbon ay mas malamang na bumuo ng mga spherical na hugis na may mas maikling oras ng synthesis.Kasabay nito, ang mga pores at kaliskis ay makakamit, kahit na ang pagkakaiba sa oras ng synthesis ay nasa loob lamang ng 5 minuto.
Maaaring alisin ng magnetic nanocarbons ang mga pollutant mula sa aquatic environment.Ang kanilang kakayahang madaling matanggal pagkatapos gamitin ay isang karagdagang kadahilanan para sa paggamit ng mga nanocarbon na nakuha sa gawaing ito bilang mga adsorbents.Sa pag-aaral ng mga katangian ng adsorption ng magnetic nanocarbons, sinisiyasat namin ang kakayahan ng mga MNC na mag-decolorize ng mga solusyon sa methylene blue (MB) sa 30 ° C nang walang anumang pagsasaayos ng pH.Napagpasyahan ng ilang mga pag-aaral na ang pagganap ng mga sumisipsip ng carbon sa hanay ng temperatura na 25-40 ° C ay hindi gumaganap ng isang mahalagang papel sa pagtukoy ng pag-alis ng MC.Bagama't may mahalagang papel ang matinding pH value, maaaring mabuo ang mga charge sa surface functional group, na humahantong sa pagkagambala sa interaksyon ng adsorbate-adsorbent at nakakaapekto sa adsorption.Samakatuwid, ang mga kundisyon sa itaas ay pinili sa pag-aaral na ito na isinasaalang-alang ang mga sitwasyong ito at ang pangangailangan para sa tipikal na paggamot ng wastewater.
Sa gawaing ito, ang isang batch adsorption experiment ay isinagawa sa pamamagitan ng pagdaragdag ng 20 mg ng MNCs sa 20 ml ng isang may tubig na solusyon ng methylene blue na may iba't ibang karaniwang paunang konsentrasyon (5-20 ppm) sa isang nakapirming oras ng pakikipag-ugnay60.Ipinapakita ng Karagdagang Larawan 8 ang katayuan ng iba't ibang mga konsentrasyon (5–20 ppm) ng mga solusyon sa methylene blue bago at pagkatapos ng paggamot sa MNC10, MNC15, at MNC20.Kapag gumagamit ng iba't ibang MNC, bumaba ang antas ng kulay ng mga solusyon sa MB.Kapansin-pansin, natagpuan na ang MNC20 ay madaling nag-discolored ng mga solusyon sa MB sa isang konsentrasyon ng 5 ppm.Samantala, ibinaba rin ng MNC20 ang color level ng MB solution kumpara sa ibang MNCs.Ang nakikitang UV spectrum ng MNC10-20 ay ipinapakita sa Karagdagang Larawan 9. Samantala, ang rate ng pagtanggal at impormasyon ng adsorption ay ipinapakita sa Figure 9. 6 at sa talahanayan 3, ayon sa pagkakabanggit.
Ang malakas na methylene blue peak ay matatagpuan sa 664 nm at 600 nm.Bilang isang patakaran, ang intensity ng peak ay unti-unting bumababa sa pagbaba ng paunang konsentrasyon ng solusyon ng MG.Sa karagdagang Fig. 9a ay nagpapakita ng UV-visible spectra ng mga solusyon sa MB ng iba't ibang mga konsentrasyon pagkatapos ng paggamot sa MNC10, na bahagyang nagbago lamang sa intensity ng mga taluktok.Sa kabilang banda, ang mga taluktok ng pagsipsip ng mga solusyon sa MB ay bumaba nang malaki pagkatapos ng paggamot sa MNC15 at MNC20, tulad ng ipinapakita sa Mga Pandagdag na Mga Larawan 9b at c, ayon sa pagkakabanggit.Ang mga pagbabagong ito ay malinaw na nakikita habang bumababa ang konsentrasyon ng solusyon sa MG.Gayunpaman, ang mga pagbabagong parang multo na nakamit ng lahat ng tatlong magnetic carbon ay sapat upang alisin ang methylene blue dye.
Batay sa Talahanayan 3, ang mga resulta para sa dami ng MC adsorbed at ang porsyento ng MC adsorbed ay ipinapakita sa Fig. 3. 6. Ang adsorption ng MG ay tumaas sa paggamit ng mas mataas na paunang konsentrasyon para sa lahat ng MNC.Samantala, ang porsyento ng adsorption o MB removal rate (MBR) ay nagpakita ng kabaligtaran na kalakaran nang tumaas ang paunang konsentrasyon.Sa mas mababang paunang mga konsentrasyon ng MC, ang mga walang tao na aktibong site ay nanatili sa ibabaw ng adsorbent.Habang tumataas ang konsentrasyon ng dye, bababa ang bilang ng mga walang tao na aktibong site na magagamit para sa adsorption ng mga molekula ng dye.Napagpasyahan ng iba na sa ilalim ng mga kundisyong ito ang saturation ng mga aktibong site ng biosorption ay makakamit72.
Sa kasamaang palad para sa MNC10, tumaas at bumaba ang MBR pagkatapos ng 10 ppm ng solusyon sa MB.Kasabay nito, isang napakaliit na bahagi lamang ng MG ang na-adsorbed.Ipinapahiwatig nito na ang 10 ppm ay ang pinakamainam na konsentrasyon para sa adsorption ng MNC10.Para sa lahat ng MNC na pinag-aralan sa gawaing ito, ang pagkakasunud-sunod ng mga kapasidad ng adsorption ay ang mga sumusunod: MNC20 > MNC15 > MNC10, ang average na halaga ay 10.36 mg/g, 6.85 mg/g at 0.71 mg/g, ang average na pag-alis ng mga rate ng MG ay 87, 79%, 62.26% at 5.75%.Kaya, ipinakita ng MNC20 ang pinakamahusay na mga katangian ng adsorption sa mga synthesized magnetic nanocarbon, na isinasaalang-alang ang kapasidad ng adsorption at ang UV-visible spectrum.Bagama't mas mababa ang kapasidad ng adsorption kumpara sa iba pang magnetic nanocarbon tulad ng MWCNT magnetic composite (11.86 mg/g) at halloysite nanotube-magnetic Fe3O4 nanoparticle (18.44 mg/g), ang pag-aaral na ito ay hindi nangangailangan ng karagdagang paggamit ng stimulant.Ang mga kemikal ay kumikilos bilang mga katalista.pagbibigay ng malinis at magagawang sintetikong pamamaraan73,74.
Tulad ng ipinapakita ng mga halaga ng SBET ng MNCs, ang isang mataas na partikular na ibabaw ay nagbibigay ng mas aktibong mga site para sa adsorption ng MB solution.Ito ay nagiging isa sa mga pangunahing tampok ng synthetic nanocarbons.Kasabay nito, dahil sa maliit na sukat ng mga MNC, ang oras ng synthesis ay maikli at katanggap-tanggap, na tumutugma sa mga pangunahing katangian ng mga promising adsorbents75.Kung ikukumpara sa mga nakasanayang natural na adsorbents, ang mga synthesized na MNC ay magnetically saturated at madaling maalis mula sa solusyon sa ilalim ng pagkilos ng isang panlabas na magnetic field76.Kaya, ang oras na kinakailangan para sa buong proseso ng paggamot ay nabawasan.
Ang mga isotherm ng adsorption ay mahalaga upang maunawaan ang proseso ng adsorption at pagkatapos ay maipakita kung paano ang mga partisyon ng adsorbate sa pagitan ng likido at solidong mga phase kapag naabot ang equilibrium.Ang Langmuir at Freundlich equation ay ginagamit bilang standard isotherm equation, na nagpapaliwanag sa mekanismo ng adsorption, tulad ng ipinapakita sa Figure 7. Ang modelo ng Langmuir ay mahusay na nagpapakita ng pagbuo ng isang solong adsorbate layer sa panlabas na ibabaw ng adsorbent.Ang mga isotherm ay pinakamahusay na inilarawan bilang mga homogenous na adsorption na ibabaw.Kasabay nito, ang Freundlich isotherm ay pinakamahusay na nagsasaad ng pakikilahok ng ilang mga adsorbent na rehiyon at ang enerhiya ng adsorption sa pagpindot sa adsorbate sa isang hindi magkakatulad na ibabaw.
Model isotherm para sa Langmuir isotherm (a–c) at Freundlich isotherm (d–f) para sa MNC10, MNC15 at MNC20.
Ang mga isotherm ng adsorption sa mababang konsentrasyon ng solute ay karaniwang linear77.Ang linear na representasyon ng Langmuir isotherm model ay maaaring ipahayag sa isang equation.1 Tukuyin ang mga parameter ng adsorption.
Ang KL (l/mg) ay isang pare-parehong Langmuir na kumakatawan sa nagbubuklod na pagkakaugnay ng MB sa MNC.Samantala, ang qmax ay ang maximum na kapasidad ng adsorption (mg/g), qe ay ang adsorbed na konsentrasyon ng MC (mg/g), at ang Ce ay ang equilibrium na konsentrasyon ng MC solution.Ang linear expression ng Freundlich isotherm model ay maaaring ilarawan bilang mga sumusunod:
Oras ng post: Peb-16-2023