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Die Existenz von Metallen, die durch Mikrowellenstrahlung emittiert werden, ist umstritten, da sich Metalle leicht entzünden.Interessant ist jedoch, dass die Forscher herausfanden, dass das Phänomen der Bogenentladung einen vielversprechenden Weg für die Synthese von Nanomaterialien durch Aufspaltung von Molekülen bietet.Diese Studie entwickelt eine einstufige und dennoch kostengünstige Synthesemethode, die Mikrowellenerwärmung und einen Lichtbogen kombiniert, um rohes Palmöl in magnetischen Nanokohlenstoff (MNC) umzuwandeln, der als neue Alternative für die Palmölproduktion angesehen werden kann.Dabei handelt es sich um die Synthese eines Mediums mit permanent gewickeltem Edelstahldraht (dielektrisches Medium) und Ferrocen (Katalysator) unter teilweise inerten Bedingungen.Diese Methode wurde erfolgreich für das Erhitzen im Temperaturbereich von 190,9 bis 472,0 °C mit verschiedenen Synthesezeiten (10–20 Minuten) demonstriert.Frisch hergestellte MNCs zeigten Kugeln mit einer durchschnittlichen Größe von 20,38–31,04 nm, einer mesoporösen Struktur (SBET: 14,83–151,95 m2/g) und einem hohen Gehalt an fixiertem Kohlenstoff (52,79–71,24 Gew.-%) sowie D und G Banden (ID/g) 0,98–0,99.Die Bildung neuer Peaks im FTIR-Spektrum (522,29–588,48 cm–1) zeugt für das Vorhandensein von FeO-Verbindungen in Ferrocen.Magnetometer zeigen in ferromagnetischen Materialien eine hohe Magnetisierungssättigung (22,32–26,84 emu/g).Die Verwendung von MNCs in der Abwasserbehandlung wurde durch die Bewertung ihrer Adsorptionskapazität mithilfe eines Methylenblau-Adsorptionstests (MB) bei verschiedenen Konzentrationen von 5 bis 20 ppm nachgewiesen.Die zum Synthesezeitpunkt (20 Minuten) erhaltenen MNCs zeigten im Vergleich zu anderen die höchste Adsorptionseffizienz (10,36 mg/g) und die MB-Farbstoffentfernungsrate betrug 87,79 %.Daher sind Langmuir-Werte im Vergleich zu Freundlich-Werten nicht optimistisch, wobei R2 etwa 0,80, 0,98 und 0,99 für MNCs beträgt, die nach 10 Minuten (MNC10), 15 Minuten (MNC15) bzw. 20 Minuten (MNC20) synthetisiert wurden.Folglich befindet sich das Adsorptionssystem in einem heterogenen Zustand.Daher bietet Mikrowellenlichtbogen eine vielversprechende Methode zur Umwandlung von CPO in MNC, mit der schädliche Farbstoffe entfernt werden können.
Mikrowellenstrahlung kann durch die molekulare Wechselwirkung elektromagnetischer Felder das Innerste von Materialien erwärmen.Diese Mikrowellenreaktion ist insofern einzigartig, als sie eine schnelle und gleichmäßige thermische Reaktion fördert.Dadurch ist es möglich, den Erhitzungsprozess zu beschleunigen und chemische Reaktionen zu verstärken2.Gleichzeitig kann die Mikrowellenreaktion aufgrund der kürzeren Reaktionszeit letztendlich Produkte von hoher Reinheit und hoher Ausbeute erzeugen3,4.Aufgrund ihrer erstaunlichen Eigenschaften ermöglicht Mikrowellenstrahlung interessante Mikrowellensynthesen, die in vielen Studien verwendet werden, einschließlich chemischer Reaktionen und der Synthese von Nanomaterialien5,6.Beim Erhitzungsprozess spielen die dielektrischen Eigenschaften des Akzeptors im Inneren des Mediums eine entscheidende Rolle, da dieser einen Hot Spot im Medium erzeugt, der zur Bildung von Nanokohlenstoffen mit unterschiedlichen Morphologien und Eigenschaften führt.Eine Studie von Omoriyekomwan et al.Herstellung hohler Kohlenstoff-Nanofasern aus Palmkernen unter Verwendung von Aktivkohle und Stickstoff8.Darüber hinaus ermittelten Fu und Hamid die Verwendung eines Katalysators für die Herstellung von Ölpalmfaser-Aktivkohle in einem 350 W9-Mikrowellenofen.Daher kann ein ähnlicher Ansatz verwendet werden, um rohes Palmöl durch die Einführung geeigneter Scavenger in MNCs umzuwandeln.
Ein interessantes Phänomen wurde zwischen Mikrowellenstrahlung und Metallen mit scharfen Kanten, Punkten oder submikroskopischen Unregelmäßigkeiten beobachtet10.Das Vorhandensein dieser beiden Objekte wird durch einen Lichtbogen oder Funken (allgemein als Bogenentladung bezeichnet) beeinträchtigt11,12.Der Lichtbogen fördert die Bildung lokalerer Hotspots und beeinflusst die Reaktion, wodurch die chemische Zusammensetzung der Umgebung verbessert wird13.Dieses besondere und interessante Phänomen hat zu verschiedenen Studien geführt, beispielsweise zur Schadstoffentfernung14,15, zum Cracken von Biomasse-Teer16, zur mikrowellenunterstützten Pyrolyse17,18 und zur Materialsynthese19,20,21.
In jüngster Zeit haben Nanokohlenstoffe wie Kohlenstoffnanoröhren, Kohlenstoffnanosphären und modifiziertes reduziertes Graphenoxid aufgrund ihrer Eigenschaften Aufmerksamkeit erregt.Diese Nanokohlenstoffe bergen ein großes Potenzial für Anwendungen, die von der Stromerzeugung bis zur Wasserreinigung oder Dekontamination reichen23.Darüber hinaus sind hervorragende Kohlenstoffeigenschaften, gleichzeitig aber auch gute magnetische Eigenschaften erforderlich.Dies ist sehr nützlich für multifunktionale Anwendungen, einschließlich der hohen Adsorption von Metallionen und Farbstoffen in der Abwasserbehandlung, magnetischen Modifikatoren in Biokraftstoffen und sogar hocheffizienten Mikrowellenabsorbern24,25,26,27,28.Gleichzeitig haben diese Kohlenstoffe einen weiteren Vorteil, unter anderem eine Vergrößerung der Oberfläche des aktiven Zentrums der Probe.
In den letzten Jahren hat die Forschung zu magnetischen Nanokohlenstoffmaterialien zugenommen.Typischerweise handelt es sich bei diesen magnetischen Nanokohlenstoffen um multifunktionale Materialien, die magnetische Materialien in Nanogröße enthalten, die eine Reaktion externer Katalysatoren wie externer elektrostatischer Felder oder magnetischer Wechselfelder auslösen können29.Aufgrund ihrer magnetischen Eigenschaften können magnetische Nanokohlenstoffe mit einer Vielzahl von Wirkstoffen und komplexen Strukturen zur Immobilisierung kombiniert werden30.Unterdessen zeigen magnetische Nanokohlenstoffe (MNCs) eine hervorragende Effizienz bei der Adsorption von Schadstoffen aus wässrigen Lösungen.Darüber hinaus können die hohe spezifische Oberfläche und die in MNCs gebildeten Poren die Adsorptionskapazität erhöhen31.Magnetabscheider können MNCs aus hochreaktiven Lösungen trennen und sie in ein brauchbares und handhabbares Sorptionsmittel umwandeln32.
Mehrere Forscher haben gezeigt, dass aus rohem Palmöl hochwertige Nanokohlenstoffe hergestellt werden können33,34.Palmöl, wissenschaftlich bekannt als Elais Guneensis, gilt als eines der wichtigsten Speiseöle mit einer Produktion von rund 76,55 Millionen Tonnen im Jahr 202135. Rohes Palmöl oder CPO enthält ein ausgewogenes Verhältnis von ungesättigten Fettsäuren (EFAs) und gesättigten Fettsäuren (Singapore Monetary Authority).Die meisten Kohlenwasserstoffe in CPO sind Triglyceride, ein Glycerid, das aus drei Triglyceridacetatkomponenten und einer Glycerinkomponente besteht36.Diese Kohlenwasserstoffe können aufgrund ihres enormen Kohlenstoffgehalts verallgemeinert werden, was sie zu potenziellen grünen Vorläufern für die Nanokohlenstoffproduktion macht37.Der Literatur zufolge werden CNT37,38,39,40, Kohlenstoffnanosphären33,41 und Graphen34,42,43 üblicherweise aus rohem Palmöl oder Speiseöl synthetisiert.Diese Nanokohlenstoffe haben ein großes Potenzial für Anwendungen, die von der Stromerzeugung bis zur Wasserreinigung oder -dekontamination reichen.
Die thermische Synthese wie CVD38 oder Pyrolyse33 hat sich zu einer günstigen Methode für die Zersetzung von Palmöl entwickelt.Leider erhöhen die hohen Temperaturen im Prozess die Produktionskosten.Die Herstellung des bevorzugten Materials 44 erfordert langwierige, langwierige Verfahren und Reinigungsmethoden.Aufgrund der guten Stabilität von Rohpalmöl bei hohen Temperaturen ist jedoch die Notwendigkeit einer physikalischen Trennung und Spaltung unbestreitbar45.Daher sind immer noch höhere Temperaturen erforderlich, um rohes Palmöl in kohlenstoffhaltige Materialien umzuwandeln.Der Flüssigkeitsbogen kann als das beste Potenzial und die neue Methode zur Synthese von magnetischem Nanokohlenstoff angesehen werden 46 .Dieser Ansatz liefert direkte Energie für Vorläufer und Lösungen in hoch angeregten Zuständen.Eine Lichtbogenentladung kann dazu führen, dass die Kohlenstoffbindungen im rohen Palmöl aufbrechen.Der verwendete Elektrodenabstand muss jedoch möglicherweise strengen Anforderungen genügen, was den industriellen Maßstab einschränkt, sodass noch eine effiziente Methode entwickelt werden muss.
Nach unserem besten Wissen ist die Forschung zur Lichtbogenentladung mit Mikrowellen als Methode zur Synthese von Nanokohlenstoffen begrenzt.Gleichzeitig ist die Verwendung von rohem Palmöl als Vorprodukt noch nicht vollständig erforscht.Daher zielt diese Studie darauf ab, die Möglichkeit zu untersuchen, magnetische Nanokohlenstoffe aus rohen Palmölvorläufern mithilfe eines Lichtbogens in einem Mikrowellenherd herzustellen.Der Reichtum an Palmöl soll sich in neuen Produkten und Anwendungen widerspiegeln.Dieser neue Ansatz zur Palmölraffinierung könnte dazu beitragen, den Wirtschaftssektor anzukurbeln und eine weitere Einnahmequelle für Palmölproduzenten zu sein, insbesondere für betroffene Palmölplantagen von Kleinbauern.Laut einer Studie von Ayompe et al. über afrikanische Kleinbauern verdienen Kleinbauern nur dann mehr Geld, wenn sie frische Fruchtbüschel selbst verarbeiten und rohes Palmöl verkaufen, anstatt es an Zwischenhändler zu verkaufen, was eine kostspielige und langwierige Arbeit ist47.Gleichzeitig wirkt sich eine Zunahme der Fabrikschließungen aufgrund von COVID-19 auf Anwendungsprodukte auf Palmölbasis aus.Da die meisten Haushalte Zugang zu Mikrowellenherden haben und die in dieser Studie vorgeschlagene Methode als machbar und erschwinglich angesehen werden kann, kann die MNC-Produktion interessanterweise als Alternative zu kleinen Palmölplantagen in Betracht gezogen werden.Mittlerweile können Unternehmen in größerem Maßstab in große Reaktoren investieren, um große TNCs zu produzieren.
Diese Studie befasst sich hauptsächlich mit dem Syntheseprozess unter Verwendung von Edelstahl als dielektrischem Medium für verschiedene Zeiträume.Die meisten allgemeinen Studien mit Mikrowellen und Nanokohlenstoffen legen eine akzeptable Synthesezeit von 30 Minuten oder mehr nahe33,34.Um eine zugängliche und umsetzbare praktische Idee zu unterstützen, zielte diese Studie darauf ab, MNCs mit unterdurchschnittlichen Synthesezeiten zu erhalten.Gleichzeitig zeichnet die Studie ein Bild der Technologiereifestufe 3, da die Theorie im Labormaßstab nachgewiesen und umgesetzt wird.Später wurden die resultierenden MNCs anhand ihrer physikalischen, chemischen und magnetischen Eigenschaften charakterisiert.Anschließend wurde Methylenblau verwendet, um die Adsorptionskapazität der resultierenden MNCs zu demonstrieren.
Rohes Palmöl wurde von Apas Balung Mill, Sawit Kinabalu Sdn. bezogen.Bhd., Tawau, und wird als Kohlenstoffvorläufer für die Synthese verwendet.Als dielektrisches Medium wurde in diesem Fall ein Edelstahldraht mit einem Durchmesser von 0,90 mm verwendet.Als Katalysator wurde in dieser Arbeit Ferrocen (Reinheit 99 %) von Sigma-Aldrich, USA, gewählt.Methylenblau (Bendosen, 100 g) wurde weiterhin für Adsorptionsexperimente verwendet.
In dieser Studie wurde ein Haushaltsmikrowellenherd (Panasonic: SAM-MG23K3513GK) in einen Mikrowellenreaktor umgewandelt.Im oberen Teil des Mikrowellenherds wurden drei Löcher für den Ein- und Auslass von Gas und einem Thermoelement angebracht.Um Unfälle zu vermeiden, wurden die Thermoelementsonden mit Keramikrohren isoliert und bei jedem Experiment den gleichen Bedingungen ausgesetzt.Zur Unterbringung der Proben und der Luftröhre wurde ein Borosilikatglasreaktor mit Dreilochdeckel verwendet.Ein schematisches Diagramm eines Mikrowellenreaktors finden Sie in der ergänzenden Abbildung 1.
Unter Verwendung von rohem Palmöl als Kohlenstoffvorläufer und Ferrocen als Katalysator wurden magnetische Nanokohlenstoffe synthetisiert.Etwa 5 Gew.-% des Ferrocenkatalysators wurden nach dem Aufschlämmungskatalysatorverfahren hergestellt.Ferrocen wurde mit 20 ml rohem Palmöl 30 Minuten lang bei 60 U/min gemischt.Die Mischung wurde dann in einen Aluminiumoxidtiegel überführt und ein 30 cm langer Edelstahldraht aufgerollt und vertikal in den Tiegel gelegt.Stellen Sie den Aluminiumoxidtiegel in den Glasreaktor und sichern Sie ihn mit einem versiegelten Glasdeckel sicher im Mikrowellenherd.5 Minuten vor Beginn der Reaktion wurde Stickstoff in die Kammer geblasen, um unerwünschte Luft aus der Kammer zu entfernen.Die Mikrowellenleistung wurde auf 800 W erhöht, da dies die maximale Mikrowellenleistung ist, die einen guten Lichtbogenstart aufrechterhalten kann.Daher kann dies zur Schaffung günstiger Bedingungen für synthetische Reaktionen beitragen.Gleichzeitig ist dies auch ein weit verbreiteter Leistungsbereich in Watt für Mikrowellenfusionsreaktionen48,49.Während der Reaktion wurde die Mischung 10, 15 oder 20 Minuten lang erhitzt.Nach Abschluss der Reaktion wurden der Reaktor und die Mikrowelle auf natürliche Weise auf Raumtemperatur abgekühlt.Das Endprodukt im Aluminiumoxidtiegel war ein schwarzer Niederschlag mit spiralförmigen Drähten.
Der schwarze Niederschlag wurde gesammelt und mehrmals abwechselnd mit Ethanol, Isopropanol (70 %) und destilliertem Wasser gewaschen.Nach dem Waschen und Reinigen wird das Produkt über Nacht bei 80 °C in einem herkömmlichen Ofen getrocknet, um unerwünschte Verunreinigungen zu verdampfen.Das Produkt wurde dann zur Charakterisierung gesammelt.Mit MNC10, MNC15 und MNC20 gekennzeichnete Proben wurden zur Synthese magnetischer Nanokohlenstoffe für 10 Minuten, 15 Minuten und 20 Minuten verwendet.
Beobachten Sie die MNC-Morphologie mit einem Feldemissions-Rasterelektronenmikroskop oder FESEM (Zeiss Auriga-Modell) bei 100 bis 150 kX Vergrößerung.Gleichzeitig wurde die Elementzusammensetzung mittels energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDS) analysiert.Die EMF-Analyse wurde bei einem Arbeitsabstand von 2,8 mm und einer Beschleunigungsspannung von 1 kV durchgeführt.Die spezifische Oberfläche und die MNC-Porenwerte wurden mit der Brunauer-Emmett-Teller (BET)-Methode gemessen, einschließlich der Adsorptions-Desorptions-Isotherme von N2 bei 77 K. Die Analyse wurde mit einem Modelloberflächenmessgerät (MICROMERITIC ASAP 2020) durchgeführt. .
Die Kristallinität und Phase der magnetischen Nanokohlenstoffe wurden durch Röntgenpulverbeugung oder XRD (Burker D8 Advance) bei λ = 0,154 nm bestimmt.Diffraktogramme wurden zwischen 2θ = 5 und 85° bei einer Scanrate von 2° min-1 aufgenommen.Darüber hinaus wurde die chemische Struktur von MNCs mittels Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie (FTIR) untersucht.Die Analyse wurde mit einem Perkin Elmer FTIR-Spectrum 400 mit Scangeschwindigkeiten von 4000 bis 400 cm-1 durchgeführt.Bei der Untersuchung der Strukturmerkmale magnetischer Nanokohlenstoffe wurde die Raman-Spektroskopie mit einem Neodym-dotierten Laser (532 nm) in der U-RAMAN-Spektroskopie mit einem 100X-Objektiv durchgeführt.
Zur Messung der magnetischen Sättigung von Eisenoxid in MNCs wurde ein Vibrationsmagnetometer oder VSM (Lake Shore 7400-Serie) verwendet.Es wurde ein Magnetfeld von etwa 8 kOe verwendet und es wurden 200 Punkte erhalten.
Bei der Untersuchung des Potenzials von MNCs als Adsorbentien in Adsorptionsexperimenten wurde der kationische Farbstoff Methylenblau (MB) verwendet.MNCs (20 mg) wurden zu 20 ml einer wässrigen Lösung von Methylenblau mit Standardkonzentrationen im Bereich von 5–20 mg/L50 gegeben.Der pH-Wert der Lösung wurde während der gesamten Studie auf einen neutralen pH-Wert von 7 eingestellt.Die Lösung wurde mechanisch bei 150 U/min und 303,15 K auf einem Rotationsschüttler (Lab Companion: SI-300R) gerührt.Anschließend werden die MNCs mithilfe eines Magneten getrennt.Verwenden Sie ein UV-sichtbares Spektrophotometer (Varian Cary 50 UV-Vis-Spektrophotometer), um die Konzentration der MB-Lösung vor und nach dem Adsorptionsexperiment zu beobachten, und beziehen Sie sich auf die Methylenblau-Standardkurve bei einer maximalen Wellenlänge von 664 nm.Der Versuch wurde dreimal wiederholt und der Durchschnittswert angegeben.Die Entfernung von MG aus der Lösung wurde unter Verwendung der allgemeinen Gleichung für die im Gleichgewicht qe adsorbierte MC-Menge und den Prozentsatz der Entfernung in % berechnet.
Experimente zur Adsorptionsisotherme wurden auch unter Rühren verschiedener Konzentrationen (5–20 mg/l) von MG-Lösungen und 20 mg des Adsorbens bei einer konstanten Temperatur von 293,15 K durchgeführt. mg für alle MNCs.
Eisen und magnetischer Kohlenstoff wurden in den letzten Jahrzehnten umfassend untersucht.Diese magnetischen Materialien auf Kohlenstoffbasis erregen aufgrund ihrer hervorragenden elektromagnetischen Eigenschaften zunehmend Aufmerksamkeit und führen zu verschiedenen potenziellen technologischen Anwendungen, hauptsächlich in Elektrogeräten und der Wasseraufbereitung.In dieser Studie wurden Nanokohlenstoffe durch Cracken von Kohlenwasserstoffen in rohem Palmöl mithilfe einer Mikrowellenentladung synthetisiert.Die Synthese wurde zu unterschiedlichen Zeiten, von 10 bis 20 Minuten, in einem festen Verhältnis (5:1) von Vorläufer und Katalysator unter Verwendung eines Metallstromsammlers (gedrehtes SS) und teilweise inerter (unerwünschte Luft, die mit Stickstoff gespült wurde) durchgeführt Beginn des Experiments).Die resultierenden kohlenstoffhaltigen Ablagerungen liegen in Form eines schwarzen festen Pulvers vor, wie in der ergänzenden Abbildung 2a dargestellt.Die Ausbeuten an ausgefälltem Kohlenstoff betrugen ungefähr 5,57 %, 8,21 % und 11,67 % bei Synthesezeiten von 10 Minuten, 15 Minuten bzw. 20 Minuten.Dieses Szenario legt nahe, dass längere Synthesezeiten zu höheren Ausbeuten beitragen51 – niedrige Ausbeuten, höchstwahrscheinlich aufgrund kurzer Reaktionszeiten und geringer Katalysatoraktivität.
In der ergänzenden Abbildung 2b ist ein Diagramm der Synthesetemperatur über der Zeit für die erhaltenen Nanokohlenstoffe zu finden.Die höchsten Temperaturen für MNC10, MNC15 und MNC20 betrugen 190,9 °C, 434,5 °C bzw. 472 °C.Für jede Kurve ist ein steiler Anstieg zu erkennen, der auf einen konstanten Temperaturanstieg im Reaktorinneren aufgrund der während des Metalllichtbogens erzeugten Wärme hinweist.Dies kann bei 0–2 Minuten, 0–5 Minuten und 0–8 Minuten für MNC10, MNC15 bzw. MNC20 beobachtet werden.Nach Erreichen eines bestimmten Punktes schwebt die Steigung weiter auf der höchsten Temperatur und die Steigung wird moderat.
Mithilfe der Feldemissions-Rasterelektronenmikroskopie (FESEM) wurde die Oberflächentopographie der MNC-Proben beobachtet.Wie in Abb. gezeigt.1 haben magnetische Nanokohlenstoffe zu einem anderen Zeitpunkt der Synthese eine leicht unterschiedliche morphologische Struktur.Bilder von FESEM MNC10 in Abb.1a,b zeigen, dass die Bildung von Kohlenstoffkügelchen aufgrund der hohen Oberflächenspannung aus verschlungenen und anhaftenden Mikro- und Nanokügelchen besteht.Gleichzeitig führt das Vorhandensein von Van-der-Waals-Kräften zur Aggregation von Kohlenstoffkügelchen52.Die Verlängerung der Synthesezeit führte zu kleineren Größen und einer Erhöhung der Anzahl der Kugeln aufgrund längerer Crackreaktionen.Auf Abb.1c zeigt, dass MNC15 eine nahezu perfekte Kugelform hat.Allerdings können die aggregierten Kugeln immer noch Mesoporen bilden, die später gute Orte für die Adsorption von Methylenblau werden können.Bei einer starken 15.000-fachen Vergrößerung sind in Abb. 1d weitere Kohlenstoffkügelchen mit einer durchschnittlichen Größe von 20,38 nm zu erkennen.
FESEM-Bilder synthetisierter Nanokohlenstoffe nach 10 Minuten (a, b), 15 Minuten (c, d) und 20 Minuten (e–g) bei 7000- und 15000-facher Vergrößerung.
Auf Abb.1e–g MNC20 zeigt die Entwicklung von Poren mit kleinen Kugeln auf der Oberfläche von magnetischem Kohlenstoff und stellt die Morphologie von magnetischem Aktivkohle wieder her53.Auf der Oberfläche von magnetischem Kohlenstoff sind Poren unterschiedlicher Durchmesser und Breite zufällig angeordnet.Daher könnte dies erklären, warum MNC20 laut BET-Analyse eine größere Oberfläche und ein größeres Porenvolumen aufwies, da sich auf seiner Oberfläche mehr Poren bildeten als zu anderen Synthesezeiten.Mikroaufnahmen, die bei hoher 15.000-facher Vergrößerung aufgenommen wurden, zeigten inhomogene Partikelgrößen und unregelmäßige Formen, wie in Abb. 1g dargestellt.Wenn die Wachstumszeit auf 20 Minuten erhöht wurde, bildeten sich mehr agglomerierte Kugeln.
Interessanterweise wurden im gleichen Gebiet auch verdrehte Kohlenstoffflocken gefunden.Der Durchmesser der Kugeln variierte zwischen 5,18 und 96,36 nm.Diese Bildung kann auf das Auftreten einer unterschiedlichen Keimbildung zurückzuführen sein, die durch hohe Temperaturen und Mikrowellen begünstigt wird.Die berechnete Kugelgröße der vorbereiteten MNCs betrug durchschnittlich 20,38 nm für MNC10, 24,80 nm für MNC15 und 31,04 nm für MNC20.Die Größenverteilung der Kugeln ist in der ergänzenden Abbildung dargestellt.3.
Ergänzende Abbildung 4 zeigt die EDS-Spektren und Zusammenfassungen der Elementzusammensetzung von MNC10, MNC15 bzw. MNC20.Den Spektren zufolge wurde festgestellt, dass jeder Nanokohlenstoff eine unterschiedliche Menge an C, O und Fe enthält.Dies ist auf die verschiedenen Oxidations- und Crackreaktionen zurückzuführen, die während der zusätzlichen Synthesezeit ablaufen.Es wird angenommen, dass eine große Menge C aus dem Kohlenstoffvorläufer Rohpalmöl stammt.Der geringe O-Anteil ist hingegen auf den Oxidationsprozess während der Synthese zurückzuführen.Gleichzeitig wird Fe auf Eisenoxid zurückgeführt, das sich nach der Ferrocenzersetzung auf der Nanokohlenstoffoberfläche ablagert.Darüber hinaus zeigt die ergänzende Abbildung 5a – c die Zuordnung der Elemente MNC10, MNC15 und MNC20.Basierend auf der Grundlagenkartierung wurde beobachtet, dass Fe gut über die MNC-Oberfläche verteilt ist.
Die Stickstoffadsorptions-Desorptionsanalyse liefert Informationen über den Adsorptionsmechanismus und die poröse Struktur des Materials.N2-Adsorptionsisothermen und Diagramme der MNC-BET-Oberfläche sind in den Abbildungen dargestellt.2. Basierend auf den FESEM-Bildern wird erwartet, dass das Adsorptionsverhalten aufgrund der Aggregation eine Kombination aus mikroporösen und mesoporösen Strukturen aufweist.Das Diagramm in Abb. 2 zeigt jedoch, dass das Adsorptionsmittel der Typ-IV-Isotherme und der Typ-H2-Hystereseschleife von IUPAC55 ähnelt.Diese Art von Isotherme ähnelt oft der von mesoporösen Materialien.Das Adsorptionsverhalten von Mesoporen wird üblicherweise durch die Wechselwirkung von Adsorptions-Adsorptions-Reaktionen mit den Molekülen der kondensierten Materie bestimmt.S-förmige oder S-förmige Adsorptionsisothermen werden normalerweise durch Einzelschicht-Mehrschicht-Adsorption verursacht, gefolgt von einem Phänomen, bei dem Gas in Poren bei Drücken unterhalb des Sättigungsdrucks der Hauptflüssigkeit zu einer flüssigen Phase kondensiert, was als Porenkondensation 56 bekannt ist. Kapillarkondensation in Poren tritt bei relativen Drücken (p/po) über 0,50 auf.Unterdessen weist die komplexe Porenstruktur eine Hysterese vom H2-Typ auf, die auf Porenverstopfung oder -leckage in einem engen Porenbereich zurückzuführen ist.
Die aus den BET-Tests erhaltenen physikalischen Parameter der Oberfläche sind in Tabelle 1 aufgeführt. Die BET-Oberfläche und das Gesamtporenvolumen nahmen mit zunehmender Synthesezeit deutlich zu.Die durchschnittlichen Porengrößen von MNC10, MNC15 und MNC20 betragen 7,2779 nm, 7,6275 nm bzw. 7,8223 nm.Gemäß den IUPAC-Empfehlungen können diese Zwischenporen als mesoporöse Materialien klassifiziert werden.Die mesoporöse Struktur kann Methylenblau für MNC57 leichter durchlässig und adsorbierbar machen.Maximum Synthesis Time (MNC20) zeigte die höchste Oberfläche, gefolgt von MNC15 und MNC10.Eine größere BET-Oberfläche kann die Adsorptionsleistung verbessern, da mehr Tensidstellen verfügbar sind.
Röntgenbeugungsmuster der synthetisierten MNCs sind in Abb. 3 dargestellt. Bei hohen Temperaturen bricht Ferrocen auch und bildet Eisenoxid.Auf Abb.3a zeigt das XRD-Muster von MNC10.Es zeigt zwei Peaks bei 2θ, 43,0° und 62,32°, die ɣ-Fe2O3 (JCPDS #39–1346) zugeordnet werden.Gleichzeitig weist Fe3O4 einen Spannungspeak bei 2θ: 35,27° auf.Andererseits zeigt das MHC15-Beugungsmuster in Abb. 3b neue Peaks, die höchstwahrscheinlich mit einem Anstieg der Temperatur und der Synthesezeit verbunden sind.Obwohl der 2θ: 26,202°-Peak weniger intensiv ist, stimmt das Beugungsmuster mit der Graphit-JCPDS-Datei (JCPDS Nr. 75–1621) überein, was auf das Vorhandensein von Graphitkristallen im Nanokohlenstoff hinweist.Dieser Peak fehlt in MNC10, möglicherweise aufgrund der niedrigen Lichtbogentemperatur während der Synthese.Bei 2θ gibt es drei Zeitspitzen: 30,082°, 35,502°, 57,422°, die Fe3O4 zugeschrieben werden.Es zeigt auch zwei Peaks, die auf das Vorhandensein von ɣ-Fe2O3 bei 2θ hinweisen: 43,102° und 62,632°.Für MNC, das 20 Minuten lang synthetisiert wurde (MNC20), wie in Abb. 3c gezeigt, kann in MNK15 ein ähnliches Beugungsmuster beobachtet werden.Der grafische Peak bei 26,382° ist auch im MNC20 zu sehen.Die drei scharfen Peaks bei 2θ: 30,102°, 35,612°, 57,402° gelten für Fe3O4.Darüber hinaus wird das Vorhandensein von ε-Fe2O3 bei 2θ gezeigt: 42,972° und 62,61.Das Vorhandensein von Eisenoxidverbindungen in den resultierenden MNCs kann sich in Zukunft positiv auf die Fähigkeit zur Adsorption von Methylenblau auswirken.
Die chemischen Bindungseigenschaften in den MNC- und CPO-Proben wurden anhand der FTIR-Reflexionsspektren in der ergänzenden Abbildung 6 bestimmt. Ursprünglich stellten die sechs wichtigen Peaks von Rohpalmöl vier verschiedene chemische Komponenten dar, wie in der ergänzenden Tabelle 1 beschrieben. Die in CPO identifizierten grundlegenden Peaks sind 2913,81 cm-1, 2840 cm-1 und 1463,34 cm-1, was sich auf die CH-Streckschwingungen von Alkanen und anderen aliphatischen CH2- oder CH3-Gruppen bezieht.Die identifizierten Spitzenförster liegen bei 1740,85 cm-1 und 1160,83 cm-1.Der Peak bei 1740,85 cm-1 ist eine C=O-Bindung, die durch das Estercarbonyl der funktionellen Triglyceridgruppe verlängert wird.Der Peak bei 1160,83 cm-1 ist der Abdruck der erweiterten CO58,59-Estergruppe.Der Peak bei 813,54 cm-1 ist hingegen die Prägung der Alkangruppe.
Daher verschwanden einige Absorptionsspitzen im rohen Palmöl mit zunehmender Synthesezeit.In MNC10 sind immer noch Peaks bei 2913,81 cm-1 und 2840 cm-1 zu beobachten, aber es ist interessant, dass die Peaks in MNC15 und MNC20 aufgrund der Oxidation tendenziell verschwinden.Unterdessen ergab die FTIR-Analyse magnetischer Nanokohlenstoffe neu gebildete Absorptionspeaks, die fünf verschiedene funktionelle Gruppen von MNC10-20 repräsentieren.Diese Peaks sind auch in der Ergänzungstabelle 1 aufgeführt. Der Peak bei 2325,91 cm-1 ist die asymmetrische CH-Strecke der aliphatischen CH360-Gruppe.Der Peak bei 1463,34–1443,47 cm-1 zeigt die CH2- und CH-Biegung von aliphatischen Gruppen wie Palmöl, der Peak beginnt jedoch mit der Zeit abzunehmen.Der Peak bei 813,54–875,35 cm–1 ist ein Abdruck der aromatischen CH-Alkangruppe.
Unterdessen stellen die Peaks bei 2101,74 cm-1 und 1589,18 cm-1 CC 61-Bindungen dar, die C=C-Alkine bzw. aromatische Ringe bilden.Ein kleiner Peak bei 1695,15 cm-1 zeigt die C=O-Bindung der freien Fettsäure aus der Carbonylgruppe.Es wird bei der Synthese aus CPO-Carbonyl und Ferrocen gewonnen.Die neu gebildeten Peaks im Bereich von 539,04 bis 588,48 cm-1 gehören zur Fe-O-Schwingungsbindung von Ferrocen.Anhand der in der ergänzenden Abbildung 4 gezeigten Peaks ist ersichtlich, dass die Synthesezeit mehrere Peaks und die Neubindung in magnetischen Nanokohlenstoffen reduzieren kann.
Die spektroskopische Analyse der Raman-Streuung magnetischer Nanokohlenstoffe, die zu verschiedenen Zeitpunkten der Synthese unter Verwendung eines einfallenden Lasers mit einer Wellenlänge von 514 nm erhalten wurde, ist in Abbildung 4 dargestellt. Alle Spektren von MNC10, MNC15 und MNC20 bestehen aus zwei intensiven Banden, die üblicherweise mit Kohlenstoff mit niedrigem sp3-Wert verbunden sind gefunden in Nanographitkristalliten mit Defekten in den Schwingungsmoden der Kohlenstoffspezies sp262.Der erste Peak liegt im Bereich von 1333–1354 cm–1 und stellt die D-Bande dar, die für idealen Graphit ungünstig ist und struktureller Unordnung und anderen Verunreinigungen entspricht63,64.Der zweitwichtigste Peak um 1537–1595 cm-1 entsteht durch Bindungsdehnung in der Ebene oder durch kristalline und geordnete Graphitformen.Allerdings verschob sich der Peak um etwa 10 cm-1 im Vergleich zur Graphit-G-Bande, was darauf hindeutet, dass die MNCs eine niedrige Schichtstapelordnung und eine fehlerhafte Struktur aufweisen.Die relativen Intensitäten der D- und G-Banden (ID/IG) werden zur Bewertung der Reinheit von Kristalliten und Graphitproben verwendet.Laut Raman-spektroskopischer Analyse wiesen alle MNCs ID/IG-Werte im Bereich von 0,98–0,99 auf, was auf strukturelle Defekte aufgrund der Sp3-Hybridisierung hinweist.Diese Situation kann das Vorhandensein weniger intensiver 2θ-Peaks in den XPA-Spektren erklären: 26,20° für MNK15 und 26,28° für MNK20, wie in Abb. 4 gezeigt, die dem Graphitpeak in der JCPDS-Datei zugeordnet ist.Die in dieser Arbeit erhaltenen ID/IG-MNC-Verhältnisse liegen im Bereich anderer magnetischer Nanokohlenstoffe, beispielsweise 0,85–1,03 für die hydrothermale Methode und 0,78–0,9665,66 für die pyrolytische Methode.Daher zeigt dieses Verhältnis, dass die vorliegende Synthesemethode weit verbreitet eingesetzt werden kann.
Die magnetischen Eigenschaften der MNCs wurden mit einem Vibrationsmagnetometer analysiert.Die resultierende Hysterese ist in Abb.5 dargestellt.In der Regel erhalten MNCs ihren Magnetismus während der Synthese aus Ferrocen.Diese zusätzlichen magnetischen Eigenschaften könnten in Zukunft die Adsorptionskapazität von Nanokohlenstoffen erhöhen.Wie in Abbildung 5 dargestellt, können die Proben als superparamagnetische Materialien identifiziert werden.Nach Wahajuddin und Arora67 besteht der superparamagnetische Zustand darin, dass die Probe bei Anlegen eines externen Magnetfelds bis zur Sättigungsmagnetisierung (MS) magnetisiert wird.Später treten in den Proben keine verbleibenden magnetischen Wechselwirkungen mehr auf67.Bemerkenswert ist, dass die Sättigungsmagnetisierung mit der Synthesezeit zunimmt.Interessanterweise weist MNC15 die höchste magnetische Sättigung auf, da durch eine optimale Synthesezeit in Gegenwart eines externen Magneten eine starke magnetische Bildung (Magnetisierung) verursacht werden kann.Dies kann auf das Vorhandensein von Fe3O4 zurückzuführen sein, das im Vergleich zu anderen Eisenoxiden wie ɣ-Fe2O bessere magnetische Eigenschaften aufweist.Die Reihenfolge des Adsorptionssättigungsmoments pro Masseneinheit der MNCs ist MNC15>MNC10>MNC20.Die erhaltenen magnetischen Parameter sind in der Tabelle angegeben.2.
Der Mindestwert der magnetischen Sättigung bei Verwendung herkömmlicher Magnete zur magnetischen Trennung beträgt etwa 16,3 emu g-1.Die Fähigkeit von MNCs, Verunreinigungen wie Farbstoffe in der aquatischen Umwelt zu entfernen, und die einfache Entfernung von MNCs sind zu zusätzlichen Faktoren für die gewonnenen Nanokohlenstoffe geworden.Studien haben gezeigt, dass die magnetische Sättigung des LSM als hoch gilt.Somit erreichten alle Proben magnetische Sättigungswerte, die für das magnetische Trennverfahren mehr als ausreichend waren.
In jüngster Zeit haben Metallstreifen oder -drähte als Katalysatoren oder Dielektrika in Mikrowellenfusionsprozessen Aufmerksamkeit erregt.Mikrowellenreaktionen von Metallen verursachen hohe Temperaturen oder Reaktionen im Reaktor.In dieser Studie wird behauptet, dass die Spitze und der konditionierte (gewickelte) Edelstahldraht die Mikrowellenentladung und die Metallerwärmung erleichtern.Edelstahl weist an der Spitze eine ausgeprägte Rauheit auf, was zu hohen Werten der Oberflächenladungsdichte und des externen elektrischen Feldes führt.Wenn die Ladung ausreichend kinetische Energie erreicht hat, springen die geladenen Teilchen aus dem Edelstahl, wodurch die Umgebung ionisiert wird und eine Entladung oder ein Funke entsteht 68 .Die Metallentladung trägt wesentlich zu Lösungsrissreaktionen bei, die mit Hotspots bei hoher Temperatur einhergehen.Laut der Temperaturkarte in der ergänzenden Abbildung 2b steigt die Temperatur schnell an, was zusätzlich zum starken Entladungsphänomen auf das Vorhandensein von Hochtemperatur-Hotspots hinweist.
In diesem Fall wird ein thermischer Effekt beobachtet, da sich schwach gebundene Elektronen bewegen und an der Oberfläche und an der Spitze konzentrieren können69.Wenn Edelstahl gewickelt wird, trägt die große Oberfläche des gelösten Metalls dazu bei, Wirbelströme auf der Oberfläche des Materials zu induzieren und den Heizeffekt aufrechtzuerhalten.Dieser Zustand trägt wirksam dazu bei, die langen Kohlenstoffketten von CPO und Ferrocen und Ferrocen zu spalten.Wie in der ergänzenden Abbildung 2b gezeigt, zeigt eine konstante Temperaturrate an, dass in der Lösung ein gleichmäßiger Heizeffekt beobachtet wird.
Ein vorgeschlagener Mechanismus für die Bildung von MNCs ist in der ergänzenden Abbildung 7 dargestellt. Die langen Kohlenstoffketten von CPO und Ferrocen beginnen bei hoher Temperatur zu reißen.Das Öl zerfällt und bildet gespaltene Kohlenwasserstoffe, die zu Kohlenstoffvorläufern werden, die im FESEM MNC1070-Bild als Kügelchen bekannt sind.Aufgrund der Energie der Umgebung und des Drucks 71 unter atmosphärischen Bedingungen.Gleichzeitig spaltet sich auch Ferrocen und bildet einen Katalysator aus auf Fe abgelagerten Kohlenstoffatomen.Dann kommt es zu einer schnellen Keimbildung und der Kohlenstoffkern oxidiert, um eine amorphe und graphitische Kohlenstoffschicht auf dem Kern zu bilden.Mit zunehmender Zeit wird die Größe der Kugel präziser und gleichmäßiger.Gleichzeitig führen die vorhandenen Van-der-Waals-Kräfte auch zur Kugelagglomeration52.Bei der Reduktion von Fe-Ionen zu Fe3O4 und ɣ-Fe2O3 (gemäß Röntgenphasenanalyse) entstehen auf der Oberfläche von Nanokohlenstoffen verschiedene Arten von Eisenoxiden, was zur Bildung magnetischer Nanokohlenstoffe führt.Die EDS-Kartierung zeigte, dass die Fe-Atome stark über die MNC-Oberfläche verteilt waren, wie in den ergänzenden Abbildungen 5a-c dargestellt.
Der Unterschied besteht darin, dass bei einer Synthesezeit von 20 Minuten eine Kohlenstoffaggregation auftritt.Es bildet größere Poren auf der Oberfläche von MNCs, was darauf hindeutet, dass MNCs als Aktivkohle betrachtet werden können, wie in den FESEM-Bildern in Abb. 1e–g gezeigt.Dieser Unterschied in der Porengröße hängt möglicherweise mit dem Beitrag von Eisenoxid aus Ferrocen zusammen.Gleichzeitig kommt es aufgrund der erreichten hohen Temperaturen zu deformierten Schuppen.Magnetische Nanokohlenstoffe weisen zu unterschiedlichen Synthesezeiten unterschiedliche Morphologien auf.Nanokohlenstoffe bilden bei kürzeren Synthesezeiten eher Kugelformen.Gleichzeitig sind Poren und Schuppen erreichbar, obwohl der Unterschied in der Synthesezeit nur innerhalb von 5 Minuten liegt.
Magnetische Nanokohlenstoffe können Schadstoffe aus der aquatischen Umwelt entfernen.Ihre Fähigkeit, sich nach Gebrauch leicht entfernen zu lassen, ist ein weiterer Faktor für die Verwendung der in dieser Arbeit gewonnenen Nanokohlenstoffe als Adsorbentien.Bei der Untersuchung der Adsorptionseigenschaften magnetischer Nanokohlenstoffe untersuchten wir die Fähigkeit von MNCs, Methylenblau (MB)-Lösungen bei 30 °C ohne pH-Anpassung zu entfärben.Mehrere Studien kamen zu dem Schluss, dass die Leistung von Kohlenstoffabsorbern im Temperaturbereich von 25–40 °C keine wichtige Rolle bei der MC-Entfernung spielt.Obwohl extreme pH-Werte eine wichtige Rolle spielen, können sich an den Oberflächenfunktionsgruppen Ladungen bilden, die zu einer Störung der Adsorbat-Adsorbens-Wechselwirkung führen und die Adsorption beeinträchtigen.Daher wurden in dieser Studie die oben genannten Bedingungen unter Berücksichtigung dieser Situationen und der Notwendigkeit einer typischen Abwasserbehandlung ausgewählt.
In dieser Arbeit wurde ein Batch-Adsorptionsexperiment durchgeführt, indem 20 mg MNCs zu 20 ml einer wässrigen Lösung von Methylenblau mit verschiedenen Standard-Anfangskonzentrationen (5–20 ppm) bei einer festen Kontaktzeit zugegeben wurden60.Ergänzende Abbildung 8 zeigt den Status verschiedener Konzentrationen (5–20 ppm) von Methylenblaulösungen vor und nach der Behandlung mit MNC10, MNC15 und MNC20.Bei Verwendung verschiedener MNCs verringerte sich das Farbniveau der MB-Lösungen.Interessanterweise wurde festgestellt, dass MNC20 MB-Lösungen bei einer Konzentration von 5 ppm leicht verfärbte.Mittlerweile hat der MNC20 im Vergleich zu anderen MNCs auch die Farbstufe der MB-Lösung gesenkt.Das UV-sichtbare Spektrum von MNC10-20 ist in der ergänzenden Abbildung 9 dargestellt. Die Entfernungsrate und Adsorptionsinformationen sind in Abbildung 9.6 bzw. in Tabelle 3 dargestellt.
Starke Methylenblau-Peaks finden sich bei 664 nm und 600 nm.In der Regel nimmt die Intensität des Peaks mit abnehmender Anfangskonzentration der MG-Lösung allmählich ab.In der zusätzlichen Abbildung 9a sind die UV-sichtbaren Spektren von MB-Lösungen verschiedener Konzentrationen nach Behandlung mit MNC10 dargestellt, wodurch sich die Intensität der Peaks nur geringfügig veränderte.Andererseits nahmen die Absorptionspeaks von MB-Lösungen nach der Behandlung mit MNC15 und MNC20 signifikant ab, wie in den ergänzenden Abbildungen 9b bzw. c dargestellt.Diese Veränderungen sind deutlich zu erkennen, wenn die Konzentration der MG-Lösung abnimmt.Allerdings reichten die spektralen Veränderungen aller drei magnetischen Kohlenstoffe aus, um den Methylenblau-Farbstoff zu entfernen.
Basierend auf Tabelle 3 sind die Ergebnisse für die Menge an adsorbiertem MC und den Prozentsatz an adsorbiertem MC in Abb. 3 dargestellt. 6. Die Adsorption von MG nahm mit der Verwendung höherer Anfangskonzentrationen für alle MNCs zu.Unterdessen zeigte der Adsorptionsprozentsatz oder die MB-Entfernungsrate (MBR) einen gegenteiligen Trend, als die Anfangskonzentration anstieg.Bei niedrigeren anfänglichen MC-Konzentrationen blieben unbesetzte aktive Stellen auf der Adsorptionsmitteloberfläche.Mit steigender Farbstoffkonzentration nimmt die Zahl der unbesetzten aktiven Zentren ab, die für die Adsorption von Farbstoffmolekülen zur Verfügung stehen.Andere sind zu dem Schluss gekommen, dass unter diesen Bedingungen eine Sättigung der aktiven Biosorptionsstellen erreicht wird72.
Unglücklicherweise stieg bei MNC10 der MBR nach 10 ppm MB-Lösung an und ab.Gleichzeitig wird nur ein sehr geringer Teil des MG adsorbiert.Dies weist darauf hin, dass 10 ppm die optimale Konzentration für die MNC10-Adsorption ist.Für alle in dieser Arbeit untersuchten MNCs war die Reihenfolge der Adsorptionskapazitäten wie folgt: MNC20 > MNC15 > MNC10, die Durchschnittswerte betrugen 10,36 mg/g, 6,85 mg/g und 0,71 mg/g, die durchschnittlichen Entfernungsraten von MG betrug 87, 79 %, 62,26 % und 5,75 %.Somit zeigte MNC20 unter Berücksichtigung der Adsorptionskapazität und des UV-sichtbaren Spektrums die besten Adsorptionseigenschaften unter den synthetisierten magnetischen Nanokohlenstoffen.Obwohl die Adsorptionskapazität im Vergleich zu anderen magnetischen Nanokohlenstoffen wie MWCNT-Magnetkomposit (11,86 mg/g) und Halloysit-Nanoröhren-magnetischen Fe3O4-Nanopartikeln (18,44 mg/g) geringer ist, erfordert diese Studie nicht die zusätzliche Verwendung eines Stimulans.Chemikalien wirken als Katalysatoren.Bereitstellung sauberer und praktikabler Synthesemethoden73,74.
Wie die SBET-Werte der MNCs zeigen, bietet eine hohe spezifische Oberfläche mehr aktive Stellen für die Adsorption der MB-Lösung.Dies wird zu einem der grundlegenden Merkmale synthetischer Nanokohlenstoffe.Gleichzeitig ist die Synthesezeit aufgrund der geringen Größe von MNCs kurz und akzeptabel, was den Haupteigenschaften vielversprechender Adsorbentien entspricht75.Im Vergleich zu herkömmlichen natürlichen Adsorbentien sind die synthetisierten MNCs magnetisch gesättigt und können unter Einwirkung eines externen Magnetfelds leicht aus der Lösung entfernt werden76.Dadurch wird der Zeitaufwand für den gesamten Behandlungsprozess verkürzt.
Adsorptionsisothermen sind wichtig, um den Adsorptionsprozess zu verstehen und um dann zu zeigen, wie sich das Adsorbat bei Erreichen des Gleichgewichts zwischen der flüssigen und der festen Phase verteilt.Die Langmuir- und Freundlich-Gleichungen werden als Standard-Isothermengleichungen verwendet, die den Adsorptionsmechanismus erklären, wie in Abbildung 7 dargestellt. Das Langmuir-Modell zeigt gut die Bildung einer einzelnen Adsorbatschicht auf der Außenfläche des Adsorbens.Isothermen lassen sich am besten als homogene Adsorptionsflächen beschreiben.Gleichzeitig gibt die Freundlich-Isotherme am besten die Beteiligung mehrerer Adsorberregionen und die Adsorptionsenergie beim Pressen des Adsorbats an eine inhomogene Oberfläche wieder.
Modellisotherme für Langmuir-Isotherme (a–c) und Freundlich-Isotherme (d–f) für MNC10, MNC15 und MNC20.
Adsorptionsisothermen bei niedrigen Konzentrationen gelöster Stoffe sind normalerweise linear77.Die lineare Darstellung des Langmuir-Isothermenmodells kann in einer Gleichung ausgedrückt werden.1 Adsorptionsparameter bestimmen.
KL (l/mg) ist eine Langmuir-Konstante, die die Bindungsaffinität von MB zu MNC darstellt.Dabei ist qmax die maximale Adsorptionskapazität (mg/g), qe die adsorbierte Konzentration von MC (mg/g) und Ce die Gleichgewichtskonzentration der MC-Lösung.Der lineare Ausdruck des Freundlich-Isothermenmodells kann wie folgt beschrieben werden:
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 16. Februar 2023