Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Beredning av aktivt kol från Karibisk tall
KTH, School of Chemical Science and Engineering (CHE).
2014 (Swedish)Independent thesis Basic level (professional degree), 10 credits / 15 HE creditsStudent thesisAlternative title
Preperation of Activated Carbon from Caribbean Pine (English)
Abstract [sv]

Uppgiften var att framställa aktivt kol (AK) med kemisk aktivering och undersöka hur de olika reaktionsbetingelserna påverkar dess kvalitetet. Parametrarna som reglerades var: temperatur 400, 450 och 500(°C), impregneringsbas KOH och NaCO3 och mängd impregneringsbas i förhållande till biomassan 1, 1,5 och 2 *mbio. mbio betyder vikten av biomassan och viktförhållandena var alltså 1:1-, 1:1,5- och 1:2 (mbio : mlösning). Vidare hade lösningen en koncentration på 20 vikts-%.

I Kuba identifierades 2007-2010 de största miljöproblemen av CITMA (El Ministerio de Ciencia, Tecnología y Medio Ambiente de Cuba) som jobbar för att motverka dessa. Bland miljöproblemen fanns förorening av vatten, luft och land samt bristen på vatten till jordbruket, industrier och privatpersoner på grund av saltintrång och andra kontaminationer.

Aktivt kol (AK) är ett högporöst material som används för att separera hydrofoba molekyler från vätske-, och gasströmmar för att rena dessa eller återanvända adsorbatet. AK används i köksfläktar, inom livsmedelsindustrin, vattenrening, medicin och mycket mer. Den goda adsorptionsförmågan AK har är en effekt av den hydrofoba ytan på kolet och dess höga porositet. AK påminner om en tvättsvamp med massa kanaler och porer vars väggar sammanlagt ger materialet en stor yta per viktsenhet, ca 800-1500 m2/g. Porerna i AK delas in i tre grupper beroende på pordiametern och dessa är: mikroporer, mesoporer och makroporer i stigande storleksordning. Beroende på vad det aktiva kolet ska användas till kan förhållandet mellan dessa porer regleras.

Porositeten fås genom aktiveringen av kol när vissa kemikalier reagerar med kolet under höga temperaturer. De två metoderna för att framställa aktivt kol är fysikalisk- och kemisk aktivering. Fysikalisk aktivering sker i två steg genom oxidation av kolet med t.ex. CO2 (g) eller vattenånga under hög temperatur.

Kemisk framställning sker i ett enda steg med en impregneringskemikalie (ofta syra eller bas) istället för en gas och under något lägre temperaturer än för fysikalisk aktivering.Kemisk framställning användes för att ta fram 18 prover med hjälp av olika reaktionsbetingelser. Variablerna som reglerades för att skapa betingelserna var temperatur, val av kemikalie och mängd kemikalie i förhållande till biomassan. Därefter gjordes tre vanliga analysmetoder för AK som skulle demonstrera dess kvalitet i avseende på gas- och vätskeadsorption. Adsorption av ammoniak och bensin i gasform gjordes separat för att jämföra adsorptionsförmågan i vikts-%. Genom beräkning av jodtal kunde också adsorptionsförmågan i vätska bestämmas.

För AK med god gasadsorptionsförmåga är det fördelaktigt att använda ”mjuka” betingelser. Det bästa AK för gasadsorption erhölls med betingelserna 400°C och ett förhållande KOH-lösning/ biomassa = 1. Det gav 45 vikts-% adsorption av ammoniak och 63 vikts-% adsorption av bensin. Aktiva kol framställt med betingelserna 450°C och ett förhållande mKOH-lösning/ biomassa = 1,5 hade bra vätskeadsorption och gav ett jodtal på 241 mg/g. Spridningen undersöktes inte vilket innebär att resultatet inte garanterat kan upprepas.

Abstract [en]

The assignment was to produce activated Carbon (AC) using chemical activation and determine how the reaction conditions affect its quality. The parameters were: temperature 400, 450 and 500(°C), the impregnation base KOH and NaCO3 as well as the impregnation ratio of these bases in relation to the biomass 1, 1.5 and 2 *mbio. Mbio is the weight of the biomass and thus the weight relationship was 1:1-, 1:1,5- and 1:2 (mbio : msolution). The concentration of the solution was 20 % by weight.

In Cuba 2007-2010, the biggest environmental problems were identified by CITMA, an organization working to prevent and neutralize environmental threats. Among these problems were pollution of water, air and land and the shortage of water owing to salt infringement and other contaminations.AC is a porous material used to separate hydrophobic molecules from liquid- or gaseous flows in order to purify these or to reuse the adsorbate.

AC is used in kitchen fans, in the food industry, for water treatment, medicine and much more. AC’s ability to adsorb is due to the porosity of the material in combination with the hydrophobicity of its surface. Like a sponge, AC has many pores and canals running through the material and the sum of all the walls within the canals has an incredible surface area; 800-1500 m2/g. The pores are divided into three groups based on their diameter. These are, in order from smallest to biggest: micropores, mesopores and macropores. The ratio of these pores can be adjusted to fit the purpose of the AC.

AC gets its porosity from the activation during which the biomass is reacting with chemicals in high temperatures. The two methods for producing AC are physical/thermal activation and chemical activation of which the former needs higher a temperature and uses gaseous impregnation agents in a two-step mechanism. The chemical activation however uses lower temperatures, liquid impregnation agents (such as an acid or base) and uses only a one-step mechanism.

During the project chemical activation was used to produce 18 samples, all using different parameters. The parameters adjusted were the temperature, the choice of chemical and the impregnation ration of that chemical. After producing the samples three tests were conducted in terms of adsorption of gaseous ammonia, gaseous gasoline and dissolved iodine to confirm the quality of adsorption of both gases and liquids. The gaseous adsorptions were weighed before and after adsorption to get the weight-% of the AC. Using the equation for the iodine number the capacity of liquid adsorption was assured.

To obtain AC with good gas adsorption capacity low levels of temperature and impregnation ratio were preferred. The best result was reached with T = 400°C and 1*(mbio) KOH (20 weight-%) and that meant a gas adsorption of 45 weight-% ammonia and 63 weight-% gasoline. The best liquid adsorption was reached with an activated carbon produced with T = 450°C and an impregnation ratio mKOH-solution/ biomass = 1.5. This activated carbon gave an iodine number of 241 mg/g. The distribution was not investigated and thus the result may not be repeatable.

Place, publisher, year, edition, pages
2014.
National Category
Chemical Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-170106OAI: oai:DiVA.org:kth-170106DiVA: diva2:827212
Educational program
Bachelor of Science in Engineering - Chemical Engineering
Available from: 2015-06-26 Created: 2015-06-26 Last updated: 2015-06-26Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(1001 kB)70 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 1001 kBChecksum SHA-512
a78f3eab792c936e12c40af5369676a5a4ec8693a943b625a4b6aadb25498a726608cc61d05097e84b468e287e825c03b10a536911253d3dbb9f9c1ca4a507c6
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
School of Chemical Science and Engineering (CHE)
Chemical Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 70 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 79 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf