Chemical composition of lignocellulose materials and porous structure of activated carbons

• Autorzy: Babel K. , Janasik D. , Waliszewska B. , Pradzynski B.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Chemical composition of lignocellulose materials and porous structure of activated carbons. Chemical and elemental compositions of selected lignocellulose materials were determined and next a series of activated carbons was produced from these materials under strictly repeatable conditions. The chemical activation method (900oC) using KOH (4:1) was applied for the development of the porous structure. Prior to activation all raw materials were subjected to pyrolysis at 700oC using a slight temperature increase rate (3oC/min). Produced activated carbons had varied porous structure parameters and considerable BET surface areas ranging from 2026 to 2884 m2/g. It was shown that the type of the applied precursor has a significant effect on the development of the porous structure.

PL

Na wydajność i jakość produktów termicznego rozkładu surowców lignocelulozowych istotny wpływ ma ich skład chemiczny. Proces ten przechodził i przechodzi ciągle zmiany, choć został w sposób naukowy opracowany jednak jest ciągle modyfikowany. Różnorodność budowy chemicznej naturalnych kompozytów lignocelulozowych powoduje, że w konkretnych warunkach pirolizy i aktywacji otrzymuje się produkt o określonych właściwościach. Do badań wytypowano drewno sosny i buka oraz okrywy łupiny (skorupy) orzecha kokosowego, orzecha włoskiego oraz pestki owoców tamaryndowca. Skład chemiczny surowców wyznaczono według metod charakterystycznych dla drzewnych materiałów lignocelulozowych. Pirolizę surowców prowadzono metodą okresową w atmosferze beztlenowej do temperatury 700°C stosując szybkość wzrostu temperatury 3°C/min. Próbki aktywowano w atmosferze gazu obojętnego (argon) przez 30min. w temperaturze 900°C. Strukturę porowatą charakteryzowano na podstawie izoterm adsorpcji i desorpcji azotu w temp. 77K. Wykazano, że rodzaj zastosowanego prekursora ma istotny wpływ na rozwinięcie struktury porowatej. Zaprezentowany przegląd efektów aktywacji surowców różnego pochodzenia wytworzonych w ściśle powtarzalnych warunkach nie daje jednak odpowiedzi, jaki jest udział poszczególnych komponentów w masie uzyskanych węgli oraz jaki jest ich bezpośredni wkład w formowanie określonego typu struktury. Duży stopień chemicznego zróżnicowania jest bowiem mocno zredukowany już w początkowym etapie formowania węgli podczas termolizy a dalej polikondensacji, aromatyzacji i karbonizacji materiału. Nie ulega wątpliwości, że osobliwy skład chemiczny pestek owoców tamaryndowca był jedną z przyczyn uzyskania po aktywacji WA o znacznej pojemności Vc = 1,557cm2 i strukturze zdominowanej przez mezopory. Dalsze badania będą kontynuowane z uwzględnieniem wielu wariantów temperatury, modułu oraz czasu i pozwolą odpowiedzieć na pytanie, czy różnice wynikające ze składu chemicznego mogą być częściowo zniwelowane w innych warunkach aktywacji.

Słowa kluczowe

EN

beech wood; pine wood; coconut; tamarind; walnut; lignocellulose material; lignocellulose raw material; activated carbon; chemical composition; adsorption; thermal decomposition; pyrolysis; activation; porosity; porous structure

• Wydawca: -
• Czasopismo: Annals of Warsaw University of Life Sciences - SGGW. Forestry and Wood Technology
• Rocznik: 2012
• Tom: 77
• Opis fizyczny: p.33-40,fig.,ref.

Twórcy

autor

Babel K.

• Institute of Chemical Wood Technology, Poznan University of Life Sciences, ul.Wojska Polskiego 28, 60-637 Poznan, Poland

autor

Janasik D.

• Institute of Chemical Wood Technology, Poznan University of Life Sciences, ul.Wojska Polskiego 28, 60-637 Poznan, Poland

autor

Waliszewska B.

• Institute of Chemical Wood Technology, Poznan University of Life Sciences, ul.Wojska Polskiego 28, 60-637 Poznan, Poland

autor

Pradzynski B.

• Institute of Chemical Wood Technology, Poznan University of Life Sciences, ul.Wojska Polskiego 28, 60-637 Poznan, Poland

Bibliografia

• 1. Prosiński S.,1984: Chemia drewna.
• 2. Zhonghua Hu, M.P. Srinivasan, 1999: Preparation of high-surface-area activated carbons from coconut shell, Microporous and Mesoporous Materiale 27, 11-18
• 3. Nasim Ahmad Khan, Shaliza Ibrahim, Piarapakaran Subramanian, 2004: Elimination of Heavy Metals from Wastewater Using Argicultural Wastes as Adsorbents, Malaysian Journa of Science 23, 43-51
• 4. A.C.Lua i J.Guo, 2000: Activated carbon prepared from oilpalm stone by one-step CO2 activation for gaseous pollutant removal, Carbon 38, 1089-1097
• 5. Janasiak D., Babeł K., Jurewicz K., 2009: Hydrogen storage in active carbons from dense lignocellulosic precursors pyrolysed at various temperatures. Extended Abstracts, Carbon’09, ID794, 721 Biarritz,
• 6. Turgay Tay, Suat Ucar, Selhan Karagoz, 2009: Preparation and characterization of activated carbon from waste biomas, Journal of Hazardous Materials 165, 481-485
• 7. V. Fierro. V. Torné-Fernández, A. Celzard, 2007: Methodical study of the chemical activation of Kraft lignin with KOH and NaOH, Microporous and Mesoporous Materiale 101, 419-431
• 8. J. Díaza-Terán, D.M. Nevskaia, J.L.G. Fierro, A.J. López-Peinado, A. Jerez, 2003: Study of chemical activation process of a lignocellulosic material with KOH by XPS and XRD, Microporous and Mesoporous Materials 60,173-181
• 9. M.A. Lillo-Ródenas, J.P. Marco-Lozar, D. Cazorla-Amorós, A.Linares-Solano, 2007: Activated carbons prepared by pyrolysis of mixtures of carbon precursor/alkaline hydroxide, J.Anal. Appl. Pyrolysis 80, 166-174,
• 10. Ramesh K. Sharama, Jan B. Wooten, Vicki L. Baliga, Xuehao Lin, W. Geoffrey Chan, Mohammad R. Hajaligol, 2004: Charakteryzation of chars from pyrolysis of lignin, Fuel 83, 1469-1482,
• 11. Benoî Cagnon, Xavier Py, André Guillot, Fritz Stoeckli, Gérard Chambat, 2009: Contributions of hemicellulose, cellulose and lignin to the mass and the porous properties of chars and steam activated carbons from various lignocellulosic precursors, Bioresource Technology 100, 292-298