Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/123456789/6566
Title: Activated Carbon from local Sudanese Agricultural waste: Preparation and Characterization.
Authors: Nazar Abdulaziz Elnasri Hamza
Keywords: agricultural waste
Issue Date: 2014
Publisher: alneelain
Citation: sudan
Abstract: Abstract Activated carbon was prepared from agricultural waste of three Sudanese plants, mesquite trees (ACM), corn maize seeds (ACC1) for chemical activation and (ACC) for physical activation and Doum fruit(ACD). Three samples were chemically activated and only one was physically activated. Proximate analysis of the activated carbon including determination of the concentration of inorganic elements through XRF technique, determination of functional groups on activated carbon samples by (FT-IR) technique, Crystalline structure of minerals on activated carbon prepared from a sample by (XRD)technique and adsorption kinetic were studied. The result showed that the carbon percentage of mesquite tree and doum fruit were 40.65% and 35.13% respectively. The carbon content of corn maize prepared by physical and chemical activation was (44.26%) and (49.42%) respectively. Ash content of samples were 3.90, 4.20 and 4.90% for ACM, ACC1, and ACD respectively low ash content was reported for ACC sample (3.60%) Results showed that the total iodine number of ACM and ACD were (13.22 mg I2/g and 15.42 mg I2/g), whereas for ACC and ACC1were 16.06, 13.0 mg I2 /g respectively. The number and type of porous in activated carbon in all the samples was measured using methylene blue test. ACD sample had methylene blue value of (200 mg/gm) compared to 166.6 and 190.6 for ACM and ACC1 samples respectively. On the other hand ACC had a methylene blue value of (150.9 mg/gm). Porosity of the samples were in range between 54-60%, ACC have a porosity percentage of 52.20%. Fourier- Transform Infrared Spectroscopy was used to determine the functional groups of all samples. The result showed a strong and broad adsorption peak at 1577.66 cm-1, which corresponds to the lactone in ACD samples, Conjugate carbonyl was observed at 1595.20 cm-1 for the same sample. The main functional groups in ACC were quinone, carboxyl and aromatic C-H, phenol lactone, C-O and aliphatic CH2 were found in samples ACM and ACC1. Concentration of inorganic elements presents in the material play an important role during the adsorption process. Therefore the measurement of elements is required. XRF results showed that the major elements in ACD sample are potassium (1.04%), calcium (1.25%) and zinc(5.26%) while for ACM sample have the concentration of potassium ,calcium and iron were (0.301%),(0.357%) and (0.687%) respectively . Comparative analysis between physical and chemical activated form of corn maize sample showed significant difference between ACC and ACC1 samples. The concentration of calcium, strontium were (4.34%) , (3.66%), (0.023%) and (0.0075%) respectively. XRD analysis showed the presence of a highly organized crystalline structure of raw activated carbon for ACD sample. Carbon with crystalline structure rhombohedral and carbon supplied with crystalline structure orthorhombic were detected. ACM yield highly organized crystalline structure such as orthorhombic, cubic and monoclinic, while ACC sample had more crystalline structure of rhombohedral , orthorhombic and cubic than that detected for ACC1 sample which had one crystalline structure of monoclinic for potassium carbonate (K2CO3). The kinetics of adsorption of metal ions Fe2+, Cr3+ and Co2+ from aqueous solutions has also been investigated. The adsorption process was carried out in an isothermal container at 30OC.The effect of a dose of activated carbon prepared from the samples on removal of metals form solution indicate that the maximum dose of adsorbent was at a concentration of 0.8 g/L for samples of ACM , ACC1 and ACD, while for the sample prepared by physical activation (ACC) the dose was 1.0 g/L activated carbon . The contact time was in the range between 80-100 min for the samples. The adsorption decreased as the pH increase, the optimum pH was found at 6 for all samples. The experimental isotherm data were analyzed using Freundlich equations. The adsorption process for samples ACM,ACC1 and ACD follows the Freundlich kinetic order, having a correlation coefficient (R2) in the range between 0.80 -0.98. Adsorption capacity depends on the K value. The higher the K value, the higher the adsorption. The results showed that the adsorption of Fe2+by ACM, ACC and ACC1 was 8.104 and 1.826 and 0.63 respectively. المستخلص : هدف البحث الى انتاج الكربون النشط من بعض المخلفات الزراعية بالسودان وهي نبات الدوم ، شجرة المسكيت و الذرة الشامية ، تم القيام بعملية التنشيط الكيميائي لثلاث عينات هي شجرة المسكيت ، ثمرة الدوم وبذور الذرة الشامية فيما تم التنشيط الفيزيائي لعينة الذرة الشامية و مقارنتها بتلك المنشطة كيميائيا.كما هدفت الدراسة الى اجراء التحليل الكيميائي التقريبي للكربون المنتج ، وتحديد العناصر الغير عضوية باستخدام تقنيات استشعاع الأشعة السينية و تحديد الإشكال البلورية بتقنيات انحراف الأشعة السينية و الزمر الوظيفية لكل عينة بتطبيق التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء. كما تمت دراسة حركية الامتزاز لتقييم ملائمة الكربون المنتج في امتزاز الفلزات من محاليلها المائية. أظهرت نتائج التحليل الكيميائي إن نسبة كربون (%49.42) للكربون النشط المحضر من نبات الذرة الشامية بطريقة التنشيط الكيميائي مقارنة (%35.13) للكربون النشط المحضر من نبات الدوم ، نسبة الكربون النشط لعينة الذرة الشامية باستخدام طريقة التنشيط الفيزيائي هي (%44,26), هنالك فرق احصائي للعينات ، سجلت عينة الكربون النشط المنتج من شجرة المسكيت قيمة لمحتوى الرماد هي (3,9%) مقارنة ب (4,9%) لعينة الدوم. نتائج التحليل الكيميائي اظهرت ان الرقم اليودي لعينتي الكربون المنشط من شجرة المسكيت و نبات الدوم قيم 13.22و15.42ملغ يود/غ على التوالي فيما سجلت عينات الذرة الشامية 16.06 و 13.0 ملغ يود/غ على التوالي. يعتبر تحديد و نوع المسامات الموجودة بالكربون النشط عامل اساسي لتقييم كفاءته كمادة امتزاز لذا تم تقدير عدد و نوع المسامات الكلية الموجودة بالكربون النشط المتحصل عليه من العينات باجراء اختبار صبغة الميثيل الازرق ،حيث اظهرت نتائج الاختبار احتواء عينة كربون الدوم على قيم 200ملجم/جم مقارنة بـ 166.60ملجم/جم و 190.60ملجم/جم لعينات الكربون المنتجة من شجرة المسكيت و بذور الذرة الشامية المنشطة كيميائيا على التوالي. نتائج تحديد نسبة المسامات الكلية اظهرت احتواء عينة الدوم على نسبة مسامات تقدر ب (60%) مقارنة ب(54,95%) لعينة كربون شجرة المسكيت. لاهمية معرفة الزمر الوظيفية في الكربون المنتج ، تم تحديد الزمر الوظيفية الموجودة بالكربون النشط المنتج من جميع العينات باستخدام جهاز الاشعة تحت الحمراء و أظهرت نتائج التحليل وجود زمر وظيفية مختلفة و اهمها كربون –اوكسجين و لاكتون و كربون –هيدروجين ، و الالكيل هاليد. اظهرت نتائج تحليل العناصر الغير العضوية الموجودة بالكربون المنتج من العينات باستخدام جهاز الاشعة السينية احتواء العينات على انواع و كميات مختلفة من العناصر الغير العضوية وغالبية العناصر المتوفرة هي الكالسيوم و البوتاسيوم و الزنك ، فيما سجلت بعض العينات تراكيز منحفضة لعنصر الربديوم ، تم استخدام جهاز انحراف الاشعة السينية لتحديد الشكل البلوري للاملاح المعدنية الموجودة بالكربون النشط المتحصل عليه من العينات المختلفة وتأثيرها على عملية الامتزاز، وبالاعتماد على نتائج التحليل يحتوي الكربون المنتج على اشكال بلورية تكعيبي ، احادي الميل ، الميل القائم و السداسي ، عينة الذرة الشامية المنشطة فيزيائية تحتوي على عدد من الاشكال البلورية غير المتوفرة في عينة الذرة الشامية المنشطة كيميائيا. تم اجراء تجارب الامتزاز عند درجة حرارة 30 درجة مئوية ، ودراسة تأثير تغيير تركيز الكربون النشط على نسبة امتزاز الفلزات من المحاليل . اظهرت نتائج التجارب المعلمية ان تركيز الكربون النشط المناسب لعملية الامتزاز هي عند تركيز 0,8 ملغم/لتر لعينات الكربون النشط المتحصل عليها بطريقة التنشيط الكيميائي و تركيز 1ملغم/لتر لعينة التنشيط الفيزيائية ، قيمة الاس الهيدروجيني القصوى لعملية الامتزاز سجلت عند 6 ، ثابت الامتزاز ترواح بين 0,8-0.98 ، سعة الامتزاز سجلت قيمة عالية (8.104) لامتزاز الحديد باستخدام كربون شجرة المسكيت ، و قيمة (1.826) لامتزاز الحديد باستخدام كربون الذرة الشامية المنشط كيميائيا ، سعة الامتزاز لعينة الذرة الشامية المنشطة فيزيائيا بلغت (0.63). أظهرت نتائج عملية الامتزاز ملائمة نموذج معادلة فروندلش للعينات المنشطة كيميائيا.
URI: http://hdl.handle.net/123456789/6566
Appears in Collections:علوم - ماجستير

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
البحث.pdf18.18 MBAdobe PDFView/Open    Request a copy


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.