Bio-based mesopore material production under Hydrothermal Carbonization and its activation

การผลิตวัสดุชีวภาพรูพรุนขนาดกลางด้วยกระบวนการไฮโดรเทอร์มอลคาร์บอไนเซชั่นและการกระตุ้น

Name: Nongnoot Srilek

LCSH: Biomedical materials

LCSH: Hydrothermal carbonization

Abstract: The thesis aims to study the production of corncob derived bio-based mesopore material through hydrothermal carbonization and physical activation. The hydrothermal carbonzation using 2 types of ionic salt include calcium propionate (Ca propionate) and sodium chloride (NaCl) dissolve with deionized (DI) water for the vapor pressure lowering of subcritical water while invariant reation temperature. The hydrothermal medium with ratio of Ca propionate and DI water as 1:20, 1:15 and 1:10 w/w represent the molality of 0.33, 0.43 and 0.65 mole/kg respectively. The ratio of NaCl and DI water as 1:20, 1:15 and 1:10 w/w represent the molality of 0.86, 1.14 and 1.71 mole/kg respectively. rights reserved At the 240 °C reaction temperature, the 1.71 mole/kg hydrothermal medium shown the lowest vapor pressure lowering of 12%. The lowest vapor pressure lowering of hydrothermal system included corncob biomass, NaCl and DI water with ratio of 1:1:10 by weight was 7.33%. The remaining hemicellulose relate to the process severity that is colligated the factors of vapor pressure lowering, ionic salt concentration and biomass to water ratio. The increase of severity result in the decrease of hemicellulose in the exponential pattern with the R2=0.8115. The tendency of hydrochar produced with the higher concentration are smaller pore diameter. The hydrochar and mesopore material that activated via CO2 from this study are the mesopore material (2-50 nm). The O/C and H/C molar element ratio of hydrochar were 0.78-0.84 and 1.60-1.88 while 0.90 and 2.00 belong to the O/C and H/C of corncob. The BET surface area of AC-CC:CaPro:DI (1:1:10) mesopore material is the highest with 7.5885 m2 g-1 occupied with the mean pore diameter of 5.2404 nm. The hydrochar shown significantly high ash content of 72-75 %. The yield of hydrochar and activated mesopore material of Ca propionate ionic liquid ,AC-CC:CaPro:DI (1:1:10), were 57.7 and 31.8 % respectively. The capacity of its bio- based mesopore material was 426. 14 kg/year with unit cost of 212.44 Baht/kg that lowest among this study.

Abstract: งานวิจัยเรื่องนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาการผลิตวัสดุชีวภาพรูพรุนขนาดกลางจากซังข้าวโพดด้วย กระบวนการไฮโดรเทอร์คาร์บอไนเซชั่นและการกระตุ้น โดยใช้สารประกอบประเภทเกลือ 2 ชนิด คือ เกลือโซเดียมโพรพิโอเนต และ เกลือโซเดียมคลอไรด์ ละลายในตัวกลางน้ำ เพื่อลดความดันของ น้ำสภาวะกึ่งวิกฤตลง โดยอุณหภูมิที่เกิดปฏิกิริยาไม่เปลี่ยนแปลง ตัวกลางไฮโดรเทอร์มอลมีความ เข้มข้นเกลือโซเดียมโพรพิโอเนต เป็น 0.33. 0.43 และ 0.65 โมล/กิโลกรัม หรือ เป็นอัตราส่วนโดย น้ำหนักของเกลือและน้ำ 1:20, 1:15 และ 1:10 โดยน้ำหนัก และกรณีของเกลือโซเดียมคลอไรด์ มี ความเข้มข้นเป็น 0.86, 1.14 และ 1.71 โมล/กิโลกรัมตามลำดับ ผลการทคลองพบว่า ณ อุณหภูมิที่เกิดปฎิกิริยา 240 °C กรณีของตัวกลางไฮโดรเทอร์มอลที่มีความ เข้มข้นเป็น 1.71 โมล/กิโลกรัม มีการลดลงของความดันไอของระบบไฮโดรเทอร์มอลสูงสุดเป็น 12% และ ระบบไฮโดรเทอร์มอลที่ประกอบด้วยชีวมวลซังข้าวโพด เกลือโซเดียมคลอไรด์ และ น้ำที่ อัตราส่วน 1:1:10 โดยน้ำหนัก มีการลดลงของความดันไอมากที่สุดเป็น 7.33% ความรุนแรง (Process severity) ของกระบวนการไฮโดรเทอร์มอลมีความสัมพันธ์กับปริมาณเฮมิเซลลูโลสที่ คงเหลือในไฮโดรชาร์ โดยมีปัจจัยด้านการลดลงของความดัน ความเข้มข้นของเกลือ และ สัดส่วนของ ซังข้าวโพดในตัวกลางไฮโดรเทอร์มอล เมื่อความรุนแรงของกระบวนการเพิ่มขึ้นส่งผลให้ปริมาณ คงเหลือของเฮมิเซลลูโลส ลดลงในรูปเอกซ์ โปเนนเชียล โดยความสัมพันธ์ มีค่า R2=0.8115 ไฮโครชาร์ที่ผลิตจากตัวกลางไฮโครเทอร์มอลที่มีความเข้มข้นสูงขึ้น มีแนวโน้มของรูพรุนเล็กลง ใน การย่อยสลายของซังข้าวโพดด้วยกระบวนการไฮโครเทอร์มอลคาร์บอไนซ์เซชั่น ไฮโครชาร์และวัสดุ ชีวภาพรูพรุนขนาดกลางที่กระตุ้นด้วยการ์บอนไดออกไซด์ เป็นวัสดุชีวภาพรูพรุนขนาดกลางหรือมี โซพอร์ (2-50 nm) ไฮโครชาร์มีองค์ประกอบธาตุโดยโมล (O/C และ H/C) โดยมี O/C เป็น 0.78 - 0.84 และ H/C เป็น 1.60-1.88 โดยซังข้าวโพดมีค่า O/C และ H/C เป็น 0.90 และ 2.00 ตามลำดับ พื้นที่ผิวบีอี ทีของวัสดุรูพรุนขนาคกลาง (AC-CC:CaPro:DI (1: 1: 10) มีพื้นผิวจำเพาะสูงสุดเป็น 7.5885 ตาราง เมตรต่อกรัม และมีปริมาตรรูพรุนเป็น 5.2404 นาโนเมตร ไฮโดรชาร์จากตัวกลางไฮโครเทอร์มอลที่มี เกลือเป็นองค์ประกอบมีปริมาณเถ้าสูงอย่างมีนัยสำคัญ เป็นร้อยละ 72-75 ปริมาณผลผลิตได้ ของไฮโดรชาร์และวัสดุชีวภาพรูพรุนขนาดกลาง ของตัวอย่าง AC-CC:CaPro:DI (1:1:10) เป็นร้อยละ 57.7 และ 31.8 ตามลำดับ. ความสามารถในการผลิตของวัสดุชีวภาพรูพรุนขนาด กลางนี้ เป็น 426.14 กิโลกรัมปี และต้นทุนเป็น 414.44 บาท/กิโลกรัม ซึ่งเป็นต้นทุนการผลิตต่อหน่วย ที่ต่ำสุดในงานวิจัยนี้

Chiang Mai University. Library

Address: CHIANG MAI

Email: cmulibref@cmu.ac.th

Name: Pruk Aggarangsi

Role: Advisor

Name: Tanongkiat Kiatsiriroat

Role: Advisor

Name: Nakorn Tippayawong

Role: Advisor

Created: 2021

Modified: 2024-01-06

Issued: 2023-09-09

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

eng

DegreeName: Doctor of Engineering

Level: Doctor's degree

Descipline: Energy Engineering

Grantor: Chiang Mai University

©copyrights Chiang Mai University

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	590651005.pdf	5.25 MB	1	2024-10-26 16:44:40

ใช้เวลา

0.037243 วินาที