การดูดซับยูเรียในสารละลายโดยใช้คาร์บอนโมโนลิทที่มีรูพรุนแบบลำดับขั้น

ADSORPTION OF UREA FROM AQUEOUS SOLUTION BY USING HIERARCHICAL POROUS CARBON MONOLITH

Name: ณัฐพล นิลประดับแก้ว

ThaSH: ยูเรีย - ฟอร์มาลดีไฮด์เรซิน

ThaSH: การดูดซับทางเคมี

Abstract: งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาการดูดซับยูเรียในสารละลายโดยใช้คาร์บอนโมโนลิทที่มีรูพรุนแบบลำดับขั้นเป็นตัวดูดซับ ในขั้นแรกทำการเตรียมตัวดูดซับซึ่งสังเคราะห์จากริซอร์ซินอลและฟอร์มัลดีไฮด์ในรูปของคาร์บอนเจลลักษณะเป็นแท่งซึ่งมีรูพรุนแบบแมคโครพอร์ที่เชื่อมทะลุถึงกัน โดยการเตรียมคาร์บอนเจลจะไม่ใช้เทมเพลตและคลื่นอัลตร้าโซนิก แต่จะควบคุมขนาดรูพรุนแมคโครพอร์จากความเข้มข้นของตัวเร่งปฏิกิริยา คาร์บอนเจลที่ได้จะนำไปกระตุ้นด้วยความร้อน 3 วิธี (การคาร์บอไนเซชัน กระตุ้นทางกายภาพ และการกระตุ้นทางเคมี) เพื่อปรับปรุงพื้นที่ผิว เพิ่มรูพรุน และหมู่ฟังก์ชันให้เกิดขึ้นภายในพื้นผิวโครงสร้างรูพรุนขนาดแมคโครพอร์ ซึ่งจะเพิ่มความสามารถในการดูดซับ เมื่อนำไปศึกษาสมดุลการดูดซับ พบว่าคาร์บอนโมโนลิทที่กระตุ้นทางเคมีจะมีความสามารถในการดูดซับยูเรียสูงที่สุด เนื่องจากมีรูพรุนขนาดเมโซพอร์ผสมกับไมโครพอร์และหมู่ฟังก์ชันที่เกิดจากการกระตุ้น การดูดซับยูเรียของคาร์บอนโมโนลิทที่กระตุ้นด้วยวิธีคาร์บอไนเซชันมีความสอดคล้องกับแบบจำลองการดูดซับแบบแลงก์เมียร์ แค่คาร์บอนโมโนลิทที่กระตุ้นทางกายภาพและกระตุ้นทางเคมีจะมีความสอดคล้องกับแบบจำลองการดูดซับแบบแลงก์เมียร์และแบบฟรุนดิช โดยคาร์บอนโมโนลิทที่คาร์บอไนเซชัน กระตุ้นทางกายภาพและกระตุ้นทางเคมี มีค่าความสามารถในการดูดซับยูเรียสูงสุด เท่ากับ 3.14, 66.23 และ 212.77 มิลลิกรัมต่อกรัม ตามลำดับ การศึกษาจลนศาสตร์การดูดซับโดยใช้วิธีการไหลวนสารละลายยูเรียผ่านคอลัมน์ที่บรรจุคาร์บอนโมโนลิททั้ง 3 ชนิด พบว่าที่อัตราไหล 5 มิลลิลิตรต่อนาที การดูดซับยูเรียของคาร์บอนโมโนลิททั้ง 3 ชนิดจะเข้าสู่สมดุลที่เวลา 120 นาที คาร์บอนโมโนลิทจากการคาร์บอไนเซชันจะมีความสอดคล้องกับจลนศาสตร์การดูดซับอันดับหนึ่งเสมือน ต่างจากคาร์บอนโมโนลิทที่กระตุ้นทางกายภาพและกระตุ้นทางเคมีซึ่งมีความสอดคล้องกับจลนศาสตร์การดูดซับอันดับสองเสมือน ซึ่งเป็นผลเนื่องมาจากความแตกต่างของหมู่ฟังก์ชันบนพื้นผิว และอิทธิผลของอัตราไหลที่เพิ่มขึ้นในระบบส่งผลให้การดูดซับเข้าสู่สมดุลเร็วขึ้นแต่ไม่ส่งผลต่อความสามารถในการดูดซับ

Abstract: This research aims to study the adsorption of urea in aqueous solution using hierarchical porous carbon monolith as adsorbents. Initially, the adsorbent synthesized from resorcinol and formaldehyde in the rod form, which contained interconnected macroporous. This research, preparation of carbon gel without using any templates and ultrasonic wave but the interconnected macroporous texture depends on the catalyst concentration. Carbon gels were activated with three methods (carbonization, physical activation and chemical activation) in order to improve the surface area, porosity and functional group within the macroporous structure for increasing urea adsorption capacity. The equilibrium adsorption, carbon monolith prepared by chemical activation is able to absorb highest amount of urea because of micro-mesoporous and functional groups. Urea adsorption of carbon monolith prepared by carbonization was well fitted to Langmuir model but physical activation and chemical activation were well fitted to both Langmuir and Freundlich model. The maximum adsorption capacities of carbon monolith prepared by carbonization, physical activation and chemical activation were 3.14, 66.23 and 212.77 mg/g, respectively. The adsorption kinetics study, the flow solution through a column packed carbon monolith was used at 5 ml/min. All of these carbon monoliths, reaching equilibrium point at 120 minutes, Adsorption kinetic of carbon monolith prepared by carbonization was followed the pseudo-first-order kinetic model but carbon monolith prepared by physical and chemical activation were followed the pseudo-second-order kinetic model. Surface functional group from activation affected on adsorption and the increasing of flow rate in the system causes the adsorption to reach equilibrium faster, but do not affect the efficiency of absorption.

จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. สำนักงานวิทยทรัพยากร

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: cuir@car.chula.ac.th

Name: ณัฐพร โทณานนท์

Role: ที่ปรึกษา

Created: 2557

Modified: 2559-03-15

Issued: 2559-03-15

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

tha

DegreeName: วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: วิศวกรรมเคมี

Grantor: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

©copyrights จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	5570190921.pdf	3.2 MB	22	2026-09-07 15:40:17

ใช้เวลา

0.043254 วินาที