کاربرد و تولید کربن فعال از پوست پرتقال

بررسی کاربرد و تولید کربن فعال از پوست پرتقال می تواند به شما برای انتخاب بهتر کربن فعال بر پایه پوست پرتقال کمک کند. تهیه کربن فعال از پوست پرتقال (ACO) به عنوان جاذب فنل استفاده می شود. ACO توسط
پراش اشعه ایکس، طیف‌سنجی رامان، میکروسکوپ الکترونیکی روبشی (SEM) و طیف‌سنجی پراکنده انرژی (EDS) انجام شد. با توجه به اینکه برزیل بزرگترین تولید کننده پرتقال در جهان است و چیزی حدود 30 درصد از تولید آب پرتقال جهان از این کشور تامین می شود می تواند ضایعات گسترده ای در زمینه پرتقال ایجاد کند که با تغییر این ضایعات به کربن فعال می توان بهره وری بالاتری از این مساله ایجاد کرد. پرتقال میوه ای است مرکب از 50 درصد (از نظر وزنی) آب میوه و 50 درصد دیگر آن پوست، پالپ، دانه ها و غشاها می باشد. بخشی از این مواد زائد برای تولید غذای حیوانات خانگی، فیبر (پکتین)، سوخت، اسانس، کود، ترکیبات آنتی اکسیدان و جاذب ها استفاده می شوند. بنابراین استراتژی تغییر پوست پرتقال، که یک ضایعات کشاورزی کم هزینه است، به یک ماده مفید، مانند کربن های اکتیو می‌تواند به این پسماند ارزش افزوده اضافه کند و علاوه بر این، به مشکلات زیست محیطی از این امر پایان دهد.

کاربرد کربن فعال از پوست پرتقال

ماده و ملکول فنل می تواند برای برخی از صنایع حیاتی باشد به عنوان مثال فرایندهای صنعتی مانند لاستیک، رنگ،تولید داروسازی و آفت کش ها و پالایش نفت نیاز است از فنل استفاده کنند. اما همین فنل اگر در آب باشد می تواند خطرات زیادی داشته باشد و باعث مرگ آبزیان و موجودات زنده شود. همچنین، می تواند عوارضی در رابطه با سرطان در حیوانات و انسان ها ایجاد کند. به همین دلیل پساب هایی با محتویات فنل باید به دقت کنترل شوند. حداکثر غلظت مجاز به این پساب 002/0 میلی گرم در لیتر می باشد. صنایعی که پساب فاضلابی آنها دارای ماده فنل هست باید فنل را قبل از دور ریختن در محیط حذف کند تا با سطوح ایمنی برسد. اما روش های مختلفی برای حذف فنل در پساب های صنعتی وجود دارد که عبارتند از:

• تصفیه بیولوژیکی
• جذب سطحی با استفاده از کربن فعال
• فرآیند اسمز معکوس
• فرآیندهای تبادل یونی
• استخراج با حلال
• تجزیه با استفاده از  اکسیداسیون TiO2

اما بین همه راهکارهای ارائه شده ارزان ترین، سریع ترین و ساده ترین روش، استفاده از کربن اکتیو است که بتواند ماده فنل را حذف کند. کربن اکتیو به دلیل جذب با سطح بالا، روشی موثر برای حذف فنل از پساب های آلوده می باشد. کربن فعال تولید شده از پوست پرتقال دارای مساحت سطح و حجم منافذ بالا است که در نتیجه کربن فعال پایه پوست پرتقال یک راهکار عالی برای جذب فنل است. با استفاده از این روش، علاوه بر استفاده از یک کربن فعال کم هزینه برای تصفیه پساب های صنعتی می توان مشکلات دفع زباله ها در محیط کاهش داد.

بیشتر بخوانید: کربن فعال خوراکی در صنایع غذا و نوشیدنی

روش تولید کربن اکتیو از پوسته پرتقال

برای تولید کربن فعال از پوسته پرتقال باید مراحل مختلفی پشت سر گذاشته شود. تفاله باقیمانده از پوست پرتقال ابتدا چندین بار با آب مقطر شسته شد و سپس در دمای محیط به مدت 24 ساعت خشک شد. پس از 24 ساعت، این ماده در دمای 50 درجه سانتیگراد به مدت 24 ساعت دیگر خشک شد اگر بخواهیم آن را به ترتیب بررسی کنیم عبارتنداز:

• در مرحله اول شستن با آب مقطر یا آب دیونیزه
• در فر با دمای 100 درجه سانتیگراد خشک کنید تا جرم ثابت شود
• مرحله بعدی آسیاب کردن و الک کردن آن (با مش بندی 4 و 8)
• کربن کردن آن در یک کوره لوله ای تحت جریان آرگون، از 25 درجه سانتی گراد تا 800 درجه سانتی گراد با سرعت گرمایش 30 درجه سانتی گراد بر دقیقه که به مدت 1 ساعت در 1073K نگهداری می شود.
• خاموش کردن جریان آرگون و روشن کردن CO2 در 100 سانتی متر مکعب/ دقیقه نگهداری نمونه ها در این شرایط برای 3 ساعت
• خاموش کردن جریان CO2 و روشن کردن آرگون در 100 سانتی متر مکعب/ دقیقه، خاموش کردن سیستم گرمایش
• آسیاب و الک کردن آن (مش 325). نمونه در این مرحله ACO نام دارد

در اصل کربن فعال به دنبال یک روش اصلاح شده پوست پرتقال و لیمو که تازه جمع آوری شده، به طور کامل با آب دیونیزه شسته شد و به طور جداگانه در فر در دمای 110 درجه سانتیگراد به مدت 24 ساعت خشک شد. سپس پوست های خشک شده به ذرات کوچک با اندازه های 200 تا 400 میکرومتر تبدیل شدند. مقادیر مساوی از پوست پرتقال و لیمو قبل از آغشته سازی با حجم مساوی 85 % H 3 PO 4 مخلوط و به درستی همگن شدند . مایع اضافی خارج شد و مواد به مدت 24 ساعت در فر با دمای 110 درجه سانتیگراد خشک شد. سپس کربن به مدت 3 ساعت در یک کوره در دمای 600 درجه سانتیگراد قرار داده شد. کربن فعال شیمیایی با استفاده از آب مقطر تمیز و در دمای 110 درجه سانتی گراد خشک شد. کربن فعال شده با پوست پرتقال لیمو از این پس OLPAC نامیده می شود.

مطالعه جذب در کربن فعال از پوسته پرتقال

مطالعات جذب در فلاسک های شیشه ای کهربایی 100 سانتی متر مکعب انجام شد جایی که ACO به محلول آبی فنل مخلوط شد (50 سانتی متر مکعب) در یک تکان دهنده ترموستاتیک هم زده می شود. محلول رویی با فیلتراسیون از جاذب جدا شد. این غلظت فنل در مایع رویی به روش اسپکتروفتومتری با استفاده از جذب UV-VIS تعیین شد. اسپکتروفتومتری در 269 نانومتر محلول هایی با غلظت بالاتر از آنهایی که توسط اسپکتروفتومتر شناسایی می شوند،با رقیق سازی تعیین شدند. سینتیک جذب با استفاده از 0.1 گرم ACO، در بازه زمانی 0 تا 24 ساعت، بدون انجام شد. تنظیم pH ، بیست و پنج درجه سانتی گراد  و غلظت اولیه فنل 1000 mg/dm3 اثر pH با استفاده از 0.1 گرم ACO انجام شد. در مدت 3 ساعت، با محدوده pH بین 2 تا 12، در دمای 25 سانتی گراد و غلظت اولیه فنل 1000 میلی گرم بر دسی متر مکعب است. اثر دوز با استفاده از محدوده جرمی ACO بین 0.1 تا 0.5 گرم، زمان حمام 3 ساعت، بدون تنظیم آن انجام شد. pH در دمای 25درجه سانتی گراد و غلظت اولیه فنل 1000 mg/dm3 جذب ایزوترم به دست آمد. با استفاده از 0.1 گرم ACO، زمان حمام 3 ساعت، بدون تنظیم pH، در دمای 25 سانتی گراد و غلظت اولیه فنل بین 50 تا 1000 میلی گرم در لیتر است.

جدول مشخصات کربن فعال پایه پوست پرتقال 

کربن فعال به دست آمده از پوست پرتقال
برخی مطالعات برای تهیه کربن فعال از پوست پرتقال انجام شده است، جدول گزارش ها را نشان می دهد و می توان عوامل فعال کننده مختلف مورد استفاده، دما و زمان کربن شدن و همچنین سطح گزارش شده برای آن مواد را ارزیابی کرد

بررسی هزینه کربن فعال پایه پرتقال 

با توجه به اینکه کربن های فعال پایه پرتقال نشات گرفته از زباله های پرتقال هستند که ارزان قیمت می باشند. به همین نسبت قیمت کربن فعال پایه پرتقال نیز ارزان تر از کربن های دیگر است. این کربن فعال با داشتن ویژگی های خاص می تواند برای رفع برخی از آلاینده ها مناسب باشد. به صورت کلی، قیمت کربن های فعال بر اساس پارامترهای مختلف می تواند تحت تاثیر قرار بگیرید برخی از این پارامترها عبارتند از منبع اولیه آن، ساختار و میزان تخلخل، برند و نوع کربن (گرانولی، میله ای و پودری) ، نوع فرایند فعال سازی و … می باشد که همگی نقش موثری در قیمت و هزینه کربن فعال دارند. اگر شما نیازمند مشاهده لیست قیمت کربن فعال هستید می توانید از طریق همین لینک اقدام کنید.

بیشتر بخوانید: بررسی 11 عامل موثر بر هزینه زغال فعال در بازار

نتیجه گیری:

پوست پرتقال جایگزین خوبی به عنوان مواد اولیه برای تولید کربن فعال است. کربن‌های فعال به‌دست‌آمده از این پیش‌ساز، در مقایسه با مواد تجاری مورد استفاده برای تصفیه آب، دارای سطح بالایی و ظرفیت جذب بالایی هستند.کربن فعال شده با پوست پرتقال یک جایگزین پایدار برای جایگزینی کربن های فعال به دست آمده از مواد زغال سنگ قهوه ای است که از منابع تجدید ناپذیر می آیند.