Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)
Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)
การเตรียมถ่านที่มีรูพรุนจากข้าวตอกโดยการทำให้ชุ่มน้ำร่วมกับกระบวนการฟรีซดราย
Year (A.D.)
2017
Document Type
Thesis
First Advisor
Sanong Ekgasit
Second Advisor
Chuchaat Thammacharoen
Faculty/College
Faculty of Science (คณะวิทยาศาสตร์)
Degree Name
Master of Science
Degree Level
Master's Degree
Degree Discipline
Petrochemistry and Polymer Science
DOI
10.58837/CHULA.THE.2017.421
Abstract
Activated carbon is an interesting material due to its high surface area derived from the highly porous structure. This material is suitable for using as a good adsorbent in various applications such as wastewater treatment, gas absorption and medicine. Production of activated carbon typically consists of two steps which are carbonization and activation. Agricultural wastes are used as carbon sources. This research focuses on the production of activated carbon from popped rice due to its appropriate chemical and structural characteristics, including highly starch content and connected-pore structure. Therefore, it should potentially be applied to produce activated carbon if the surface of popped rice is activated properly. Herein, this work aims to study the feasibility of an alternative way to produce activated carbon, which is activation-then-carbonization method. Water impregnation coupled with freeze-drying method is as used an activation technique. The results show that the proposed activation method can create small pores on the surface of the carbon derived from popped rice. The pores appear after the freeze-drying process. Adsorption capacity of methylene blue on the popped rice-derived carbon was less than that of the commercial activated carbon. Brunauer-Emmett-Teller (BET) indicates that the surface area and pore volume of the popped rice-derived carbon is smaller than the one without activation despite having additionally generated pores on the surface. Again, both types of the popped rice-derived carbon have much smaller surface area and pore volume than the commercial product. The reason is that, the structure of the popped rice with water impregnation collapsed and became overlapped, resulting in overall decreased surface area. Therefore, although the proposed activation method can induce the formation of small pore, the obtained carbon black cannot provide adsorption capacity comparable to the commercial product. This research may be useful for further developing procedures that use water activation before carbonization in the future.
Other Abstract (Other language abstract of ETD)
ถ่านกัมมันต์เป็นวัสดุที่มีความน่าสนใจ เนื่องจากมีพื้นที่ผิวสูงจากโครงสร้างที่มีรูพรุนสูงจึงทำให้เหมาะสำหรับใช้เป็นสารดูดซับที่ดี เหมาะสำหรับการประยุกต์ใช้ในงานที่หลากหลาย เช่น การบำบัดน้ำเสีย การดูดซับแก็สต่างๆ หรือใช้เป็นยา วิธีการผลิตถ่านกัมมันต์โดยทั่วไปนั้นประกอบด้วย 2 ขั้นตอน คือ การเผาถ่าน และ การกระตุ้น ตามลำดับ โดยใช้วัตถุดิบเหลือทิ้งจากภาคการเกษตรเป็นแหล่งคาร์บอน งานวิจัยนี้สนใจศึกษาการผลิตถ่านกัมมันต์จากข้าวตอก เพราะข้าวตอกมีแป้งเป็นองค์ประกอบหลัก และภายในโครงสร้างที่รูพรุนสูง จึงมีศักยภาพในการประยุกต์ใช้ผลิตถ่านกัมมันต์หากได้รับการกระตุ้นผิวอย่างเหมาะสม นอกจากนี้งานวิจัยนี้ได้ศึกษาความเป็นไปได้ของวิธีทางเลือกในการผลิตถ่านกัมมันต์โดยการกระตุ้นผิวก่อนแล้วจึงค่อยเผาเป็นถ่าน โดยใช้วิธีการจุ่มชุ่มข้าวตอกด้วยน้ำควบคู่กับการทำแห้งแบบแช่เยือกแข็งเป็นการกระตุ้นผิวให้รูพรุน ผลการทดลองพบว่าวิธีนี้ ทำให้เกิดรูขนาดเล็กขึ้นบนพื้นผิวของคาร์บอนที่ได้จากข้าวตอก ซึ่งรูที่เกิดขึ้นนี้จะเกิดในเฉพาะวิธีการทำแห้งแบบแช่แข็งเท่านั้น เมื่อนำข้าวตอกที่ได้จากการเผาไปทดสอบประสิทธิภาพการดูดซับสีย้อมเมทิลีนบลูพบว่ามีประสิทธิภาพการดูดซับด้อยกว่าถ่านกัมมันต์เชิงพาณิชย์ จากผลของพื้นที่ผิวและปริมาตรของรูที่วิเคราะห์ด้วยวิธีบลูเนอร์ เอลเม็ท เทลเลอร์ พบว่าคาร์บอนของข้าวตอกที่ผ่านกระบวนการกระตุ้นผิวด้วยวิธีจุ่มชุ่มด้วยน้ำควบคู่กับการทำแห้งแบบแช่เยือกแข็งกลับมีค่าต่ำกว่าแบบไม่ผ่านกระบวนการทั้งๆที่ผิวของคาร์บอนที่ได้มีรูเกิดขึ้น ถ่านกัมมันต์ที่ผลิตขึ้นทั้งสองแบบมีประสิทธิภาพต่ำกว่าถ่านกัมมันต์ที่มีจำหน่ายเชิงพาณิชย์ เมื่อวิเคราะห์โครงสร้างของข้าวตอกที่ผ่านกระบวนการจุ่มชุ่มควบคู่กับการทำแห้งแบบแช่เยือกแข็งก่อนเผาเป็นคาร์บอนพบว่าการเติมน้ำเข้าไปในระบบส่งผลให้โครงสร้างของข้าวตอกเกิดการพังและเป็นโครงสร้างที่ซ้อนทับกันทำให้พื้นที่ผิวของข้าวตอกลดลงเป็นอย่างมากตั้งแต่ก่อนขั้นตอนเผาถ่าน ทำให้ถึงแม้เมื่อเผาแล้วคาร์บอนที่ได้มีพื้นที่ผิวเพิ่มขึ้นจากรูที่เกิดขึ้นแต่คาร์บอนที่ได้ยังไม่สามารถเทียบเท่ากับถ่านกัมมันต์ในเชิงพาณิชย์ได้ งานวิจัยนี้น่าจะเป็นประโยชน์สำหรับการพัฒนาวิธีการผลิตถ่านกัมมันต์โดยการกระตุ้นให้เกิดรูก่อนที่จะทำการเผาในอนาคตต่อไป
Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-No Derivative Works 4.0 International License.
Recommended Citation
Nisawa-anutaraphan, Purichaya, "PREPARATION OF POROUS CARBON FROM POPPED RICE VIA IMPREGNATED WATER COUPLED WITH FREEZE-DRYING PROCESS" (2017). Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD). 911.
https://digital.car.chula.ac.th/chulaetd/911