تهیۀ کربن فعال از چوب نخل خرما با استفاده از تجزیۀ حرارتی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد بخش مهندسی مکانیک ماشین های کشاورزی

2 استاد پژوهشکده باغبانی دانشگاه شهید باهنر کرمان

3 دانشیار بخش مهندسی شیمی دانشگاه شهیدباهنر کرمان

چکیده

کربن فعال نوعی زغال است که از تجزیۀ حرارتی مواد آلی به­دست می­آید.  کربن فعال دارای تخلخل بسیار زیادی است و از آن به عنوان فیلتر سیالات استفاده می­شود.  اخیراً از مواد کشاورزی مختلفی برای تهیۀ کربن فعال استفاده شده است.  چوب نخل خرما با چگالی پایین و تخلخل بالا، پتانسیل خوبی برای تهیۀ این ماده دارد.  در این پژوهش، با تجزیۀ حرارتی این چوب در دمای 450 درجه سلسیوس و به مدت 60 دقیقه، کربن فعال تهیه شد.  نتایج نشان می­دهد که از هر 100 گرم چوب، حدود 30 گرم کربن فعال با چگالی 12/0 گرم بر سانتی­مترمکعب با عدد یدی 585 میلی­گرم بر گرم
به دست می­آید.  فرایند کاهش جرم چوب در حین تجزیۀ حرارتی با یک مدل تحلیلی بررسی شد و با استفاده از آن ضریب انتشار مواد فرار چوب 8-10 ×29/4 مترمربع بر ثانیه تخمین زده شد.  پیشرفت تجزیۀ حرارتی نیز با استفاده از روش اجزای محدود مدل­سازی و این مدل به خوبی (98/0=R2) در داده­های آزمایشگاهی برازش شد.  مدل اجزای محدود برای فرایند تجزیۀ حرارتی به دلیل در اختیار گذاشتن جزئیات بیشتری از روند تغییرات جرم بر مدل تحلیلی برتری داشت.

Anon. 2011. Date. J. Baghdar. Hortic. Sci. Related Industries. 37(5). (in Farsi)

Berruti, F. M. Klaas, M. Briens, C. and Berruti, F. 2009. Model for convective drying of carrots for pyrolysis. J. Food Eng. 92(2): 196-201.

Fu, P., Hu, S., Sun, L. Xiang, J., Yang, T., Zhang, A. and Zhang, J. 2009. Structural evolution of maize stalk/char particles during pyrolysis. Bioresour. Technol. 100(20): 4877-4883

Gergova, K., Petrov, N. and Eser, S. 1994. Adsorption properties and microstructure of activated carbons produced from agricultural by-products by steam pyrolysis. Carbon. 32, 693-702.

Guillain, M. Fairouz, K. Mar, S. R. Monique, F. and Jacques, L. 2009. Attrition -free pyrolysis to produce bio- oil and char. Bioresour. Technol. 100(23): 6069-6075.

Hared, I. A., Dirion, J. L., Salvador, S., Lacroix, M. and Rio, S. 2007. Pyrolysis of wood impregnated with phosphoric acid for the production of activated carbon: Kinetics and porosity development studies. J. Anal. Appl. Pyrolysis. 79(1-2): 101-105.

Ioannidou, O. and Zabaniatou, A. 2007. Agricultural residues as precursors for activated carbon production -A review. Renew. Sust. Energ. Rev. 11(9): 1966-2005

Kalderis, D., Bethanis, S., Paraskeva, P. and Diamadopoulos, E. 2008. Production of activated carbon from bagasse and rice husk by a single-stage chemical activation method at low retention times. Bioresour. Technol. 99(15): 6809-6819.

Khosroanjom, F. and Ghazanfari, A. 2009. Investigation of prepare charcoal from date wood by pyrolysis. Proceedings of the 2th Agricultural Biotechnology Conference. Jul. 15-16. (in Farsi)

Krzesinska, M., Zachariasz, J., Muszynski, J. and Czajkowska, S. 2008. The thermal decomposition studies of solid iron bamboo (dendrocalamus strictus) -potential precursor for eco- materials. Bioresour. Technol. 99(11): 5110-5114

Larfeldt, J., Leckner, B. and Melaaen, M. C. 2000. Modelling and measurements of the pyrolysis of large wood particles. Fuel. 79, 1637-1643

Li, W., Yang, K., Peng, J., Zhang, L., Guo, S. and Xia, H. 2008. Effects of carbonization temperatures on characteristics of porosity in coconut shell chars and activated carbons derived from carbonized coconut shell chars. Ind. Crops Prod. 28, 190-198.

Przepiorski, J. 2006. Activated Carbon Filters and Their Industrial Applications. In: Bandosz, T. J. (Ed.) Interface Science and Technology. Activated Carbon Surfaces in Environmental Remediation. 421-474.

Sadhukhan, A. K., Gupta, P. and Saha, R. K. 2008. Modeling and experimental studies on pyrolysis of biomass particles. J. Anal. Appl. Pyrolysis. 81(2): 183-192.

Shen, D. K., Fang, M. X., Luo, Z. Y. and Cen, K. F. 2007. Modeling pyrolysis of wet wood under external heat flux. Fire Safety J. 42(3): 210-217.

Sun, L., Chen, J. Y., Negulescu, I. I., Moore, M. A. and Collier B. J. 2010. Kinetic modeling of dynamic pyrolysis of bagasse fiber. Bioresour. Technol. 102(2) 1951-1958. 

Suzuki, R. M., Anddrade, A. D., Sousa, J. C. and Rollemberg, M. C. 2007. Preparation and characterization of activated carbon from rice bran. Bioresour. Technol. 98(10): 1985-1991.

Vega-Galves, A., Miranda, M., Diaz, L. P., Lopez, L., Rodriguez, K. and  Di Scala, K. 2010. Effective moisture diffusivity determination and mathematical modeling of the drying curves of the olive-waste cake. Bioresour. Technol. 101(19): 7265-7270.

Zhang, J., Shi, Q., Zhang, C., Xu, J., Zhai, B. and Zhang, B. 2008. Adsorption of Neutral Red onto Mn-impregnated activated carbons prepared from Typha Orientals. Bioresour. technol. 99(18): 8974-8980.