CZ2016555A3 - Materiál na bázi biocharu a způsob jeho přípravy - Google Patents
Materiál na bázi biocharu a způsob jeho přípravy Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2016555A3 CZ2016555A3 CZ2016-555A CZ2016555A CZ2016555A3 CZ 2016555 A3 CZ2016555 A3 CZ 2016555A3 CZ 2016555 A CZ2016555 A CZ 2016555A CZ 2016555 A3 CZ2016555 A3 CZ 2016555A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- biochar
- mixture
- graphite
- decanting
- test
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 33
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 36
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 24
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 12
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000012286 potassium permanganate Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 claims abstract description 6
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 6
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 claims abstract description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- -1 sulphate ions Chemical class 0.000 claims abstract description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 10
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims description 7
- 238000005067 remediation Methods 0.000 claims description 5
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 claims description 4
- 230000000845 anti-microbial effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 4
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 3
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 3
- 238000000527 sonication Methods 0.000 claims description 3
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 2
- 239000004599 antimicrobial Substances 0.000 claims description 2
- 229960005070 ascorbic acid Drugs 0.000 claims description 2
- 235000010323 ascorbic acid Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000011668 ascorbic acid Substances 0.000 claims description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 2
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 2
- 238000010306 acid treatment Methods 0.000 claims 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 abstract description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 abstract description 2
- 229910001960 metal nitrate Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910021653 sulphate ion Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 235000011149 sulphuric acid Nutrition 0.000 abstract 1
- 239000001117 sulphuric acid Substances 0.000 abstract 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 29
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 7
- 238000001157 Fourier transform infrared spectrum Methods 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 3
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 3
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 3
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 description 2
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 2
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 2
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 238000010908 decantation Methods 0.000 description 2
- 238000001938 differential scanning calorimetry curve Methods 0.000 description 2
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 2
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 238000001757 thermogravimetry curve Methods 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- 229920003043 Cellulose fiber Polymers 0.000 description 1
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000004566 IR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 1
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 1
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 1
- 230000009435 amidation Effects 0.000 description 1
- 238000007112 amidation reaction Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical group [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 238000004040 coloring Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000645 desinfectant Substances 0.000 description 1
- 238000000113 differential scanning calorimetry Methods 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002638 heterogeneous catalyst Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 239000004462 maize silage Substances 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 1
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 238000006277 sulfonation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001845 vibrational spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
- B01J20/28014—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their form
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/20—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising free carbon; comprising carbon obtained by carbonising processes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/20—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising free carbon; comprising carbon obtained by carbonising processes
- B01J20/205—Carbon nanostructures, e.g. nanotubes, nanohorns, nanocones, nanoballs
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
- B01J20/3078—Thermal treatment, e.g. calcining or pyrolizing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
- B01J20/3085—Chemical treatments not covered by groups B01J20/3007 - B01J20/3078
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/05—Preparation or purification of carbon not covered by groups C01B32/15, C01B32/20, C01B32/25, C01B32/30
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/15—Nano-sized carbon materials
- C01B32/182—Graphene
- C01B32/198—Graphene oxide
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2220/00—Aspects relating to sorbent materials
- B01J2220/40—Aspects relating to the composition of sorbent or filter aid materials
- B01J2220/48—Sorbents characterised by the starting material used for their preparation
- B01J2220/4812—Sorbents characterised by the starting material used for their preparation the starting material being of organic character
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)
Description
Oblast techniky
Předkládaný vynález se týká materiálu na bázi biocharu, vhodného jako absorpčního materiálu, například pro remediaci půd a vod, nebo pro antimikrobiální použití. Materiál je formulovatelný do tvaru fólie.
Dosavadní stav techniky
Biochar je produkt získaný pyrolýzou odpadní biomasy. Připravuje se suchou pyrolýzou za omezeného nebo žádného přístupu vzduchu při teplotách v rozmezí 300 až 600 °C, nebo hydrotermální pyrolýzou při teplotách kolem 200 °C.
Biochar je porézní uhlíkatý produkt s kompaktním hydrofobním jádrem, převážně aromatické struktury, opláštěným skořápkou vykazující hydrofilní vlastnosti, nesoucí kyslíkaté funkční skupiny. Možná využití biocharu zahrnují remediaci půd a vod, použití jako adsorbent pro anorganické a organické polutanty, použití jako heterogenní katalyzátor, použití jako superkapacitátor a mnoho dalších.
Fyzikálně chemické vlastnosti biocharu se upravují a dále zlepšují pro různá konkrétní použití modifikacemi. Modifikace lze provádět před nebo během pyrolýzy, nebo po pyrolýze. Modifikace mohou být chemické, které vedou k změně povrchových funkčních skupin, např. oxidace, sulfonace, amidace, reakcí s dalšími monomery či oligomery za vzniku kompozitních materiálů. Dále se provádějí fyzikální modifikace, zahrnující smísení s dalšími složkami, sonikace, turbo mletí.
Liu a kol. (RSC Adv. 2016. 6. 24314-24319) připravili nanokompozitní materiály obsahující biochar a uhlíkové nanotrubky (biochar-PySA-CNT) nebo grafen oxid (biochar-PySA-GO) modifikací biomasy uhlíkovými nanotrubkami nebo grafen oxidem a následnou pyrolýzou při 600 °C. Tento materiál jeví ve vodní suspenzi dobré sorpční vlastnosti vůči Pb(II) a CD(II), ale nachází se jen ve formě částic.
Z CN 105055897 Aje znám kompozitní materiál tvořený biocharem modifikovaným grafen oxidem, přičemž grafen oxid je na biochar vázán prostřednictvím chitosanu. Kyselý roztok chitosanu se smíchá s grafen oxidem a do roztoku se přidá biochar. Výsledný kompozit má vysokou sorpční schopnost, zejména vůči Pb(II). Neumožňuje však vytvořit fólii.
« · « lil* » < t < * i í « i i t » Ϊ · $ t · · 4 · · «
4 í 4 · <
f 4 4 ♦ · · 4 4· 4 ♦ *
Existuje stálá potřeba hledání nových materiálů, zejména na bázi zpracování odpadních produktů, které jsou vhodné jako adsorbenty pro remediaci vod a půd či jako katalyzátory, s dobře reprodukovatelnou strukturou a ve formě usnadňující použití.
Podstata vynálezu
Předkládaný vynález poskytuje materiál na bázi biocharu a grafen oxidu,· vhodný zejména jako absorbent či katalyzátor, přičemž kompozit biocharu a grafen oxidu připravený společnou oxidací směsi grafitu k biocharu v poměru hmotností 1:2 až 3:1 má na svém povrchu vázány hydroxylové funkční skupiny.
Tento materiál je prvním materiálem na bázi biocharu a grafen oxidu, který lze upravit do formy fólie. Fólie je velmi snadno manipulovatelná forma ve srovnání s dosud obvyklými práškovými nebo suspenzními formami. Ve výhodném provedení má fólie tloušťku alespoň 6 mikrometrů, výhodněji 7 až 100 mikrometrů, ještě výhodněji 7 až 20 mikrometrů.
Předkládaný vynález dále poskytuje způsob přípravy uvedeného materiálu, který obsahuje následující kroky:
Smísí se biochar a grafit a směs se podrobí působení kyseliny sírové a dusičnanu alkalického kovu, následně se přidá manganistan draselný a směs se ponechá v těchto oxidačních podmínkách po dobu alespoň 12 hodin, poté se směs podrobí působení peroxidu vodíku v kyselém prostředí, následně se ze směsi odstraní síranové ionty a pH se upraví na neutrální, s výhodou promýváním vodou, odstřeďováním a dekantací.
S výhodou se grafit a biochar smísí v poměru v rozmezí biochar:grafit 1:2 až 3:1.
» · i « * · « » β · « « · » ·»··« • « · · · ·*····« ·· ··
Ve výhodném provedení se manganistan draselný přidá za teploty nižší než 15 °C, a po přidání manganistanu draselného se směs za stálého míchání zahřeje na teplotu alespoň 50 °C alespoň na 1 hodinu.
Postup přípravy materiálu tedy zahrnuje smísení biocharu s grafitem a společnou oxidaci této směsi metodou, která je odborníkům v oboru známa jako oxidace podle Hummerse (Hummers, William S.; Offeman, Richard E. (March 20, 1958). Preparation of Graphitic Oxide. Joumal of the Američan Chemical Society 80(6): 1339). Použití oxidace podle Hummerse, zahrnující reakci s kyselinou sírovou a dusičnanem, vede k odstranění těžkých kovů.
S výhodou se zpracování na fólii provede odstraněním kapaliny z materiálu ve formě suspenze a vysušením do formy fólie. Suspenze je s výhodou vodná suspenze. Kapalina je s výhodou odstraněna filtrací, s výhodou na teflonovém filtru. Alternativně lze zpracování na fólii provést odstřeďováním materiálu ve formě suspenze a dekantací, pevná fáze po dekantaci se pak rovnoměrně rozprostře po podložce a ponechá vysušit na fólie. Další možností je lití suspenze a vysušení do formy fólie.
V jednom výhodném provedení vynálezu lze biochar před smícháním s grafitem podrobit sonikaci, ošetření H2O2 nebo ošetření organickou kyselinou, např. kyselinou askorbovou. Toto ošetření zvyšuje teplotní stabilitu biocharu. Sonikace navíc odstraní polyaromatické látky.
Předkládaný vynález dále zahrnuje použití materiálu podle předkládaného vynálezu jako absorpčního materiálu pro remediaci vod a půd, jako přídavek do půdních substrátů, nebo jako antimikrobiálního (dezinfekčního) materiálu.
Materiály podle předkládaného vynálezu, připravené popisovaným způsobem, mají jedinečnou strukturu obsahující volné hydroxylové skupiny na povrchu produktu oxidace. Ve srovnávacím testu, kdy byl oxidaci podroben pouze biochar, bez smísení s grafitem, nebyla na produktu oxidace zaznamenána přítomnost -OH skupin (měřením infračervené spektroskopie). Přítomnost hydroxylových skupin dovoluje výrobu fólie z materiálu podle vynálezu, zajišťuje vytvoření filtrovatelné suspenze mající takové povrchové vlastnosti, které dovolí vytvoření filmu. Nepřítomnost hydroxylových skupin nedovolí vytvoření filtrovatelné suspenze tvořící film.
Objasnění výkresů
Obr. 1 znázorňuje FT-IR spektrum vzorku TEST 7.
Obr. 2 znázorňuje FT-IR spektrum vzorku TEST 6.
Obr. 3 znázorňuje FT-IR spektrum vzorku TEST 8.
Obr. 4 znázorňuje FT-IR spektrum vzorku TEST 9.
uáubccn&n\
Příklady provedeni vynálezu
Příklad 1: Příprava a charakterizace materiálu
Biochar a grafit byly smíseny. Navážka v součtu biochar a grafit byla 2,25 g. Ke směsi biocharu a grafitu bylo přidáno 52 ml konc. kyseliny sírové a 3 g NaNO3. Po ochlazení směsi na 10 °C byl postupně přidán KMnO4 v množství 7 g. Poté byla reakční směs pozvolna ohřátá na teplotu 55 °C, při které byla směs intenzivně míchána 2 až 3 hodiny. Následně byla směs ponechána při laboratorní teplotě 3 až 4 dny. Následně byla směs zředěna destilovanou vodou, dekantována, a byl přidán H2O2 a HC1. Odstřeďování s dekantací bylo opakováno do neutrálního pH a negativní reakce na síranové ionty. Odstředěný produkt byl přefiltrován a zpracován na fólie rovnoměrným rozprostřením na podložce a vysušením.
Ve výše popsaném postupu byly použity dva typy biocharu, vzniklé pyrolýzou biomasy o složení 80 % hm. kukuřičné siláže a 20% hm. celulozního vlákna při 470 °C po dobu 17 minut. Byl použit biochar z kondenzátu a biochar z úletu.
Byly připraveny následující materiály:
Vzorek TEST 7 (srovnávací vzorek) - biochar oxidovaný bez přítomnosti grafitu (tj. poměr grafitu k biocharu je 0:1), biochar z kondenzátu.
Vzorek TEST 6 - poměr grafitu k biocharu 2:1, biochar z kondenzátu.
Vzorek TEST 8 - poměr grafitu k biocharu 1:1, biochar z kondenzátu. Vzorek TEST 9 - poměr grafitu k biocharu 1:2, biochar z kondenzátu.
» ·
Vzorek TEST 10 - poměr grafitu k biocharu 2:1, biochar z úletu.
U připravených vzorků byla změřena FT-IR spektra. Měření bylo provedeno na spektrometru Brucker Alpha/FT-IR, software OPUS 6.5, rozsah 375 až 4000 cm1.
ύ
U vzorku TEST 7 nebyly identifikovány vibrace charakteristické pro skupiny -OH (viz $br.
1). Slabé vibrace spektru při 2670 cm'1, 2604 cm1 lze přiřadit C-H, střední vibrace 1719 cm'1, 1702 cm karbonylu, a 1560 cm’1 aromatickému skeletu (vazby C=C), vibrace 2000+2300 cm'1 ’ odpovídají aromatickému kruhu. Nejsilnější absorbance byla pozorována s maximem při 1074 cm'1 a odpovídá funkčním skupinám C-O, asymetrickému a symetrickému C-O-C, =CO-C či jejich strukturním seskupením. Absence -OH skupin se projevila při zpracování produktu dekantací a odstřeďováním, kdy se nepodařilo vytvořit hustou olejovitou suspenzi (kvůli absenci propojení vodíkovými můstky), která umožní tvorbu filmu. Vodná suspenze tohoto vzorku měla charakter nepravého roztoku, byla homogenně rozptýlena a z velké části procházela filtrem.
U ostatních vzorků byl identifikován pás charakterizující -OH vibrace v oblasti 3200 až 3700 . ď cm (FT-IR spektra viz SJbr. 2-4). U těchto vzorků se vytvářel film a bylo možno vytvořit fólie. Vyrobené fólie měly tloušťku v rozmezí 9 až 14 mikrometrů.
U připravených vzorků byla také provedena TG-DTA a TG-DSC analýza: STA i 1500 (Instrument Specialists Incorporated - THASS), degradační metlium vzduch, průtok vzduchu 20 ml/min., teplotní režim 25 » 600°C, rychlost ohřevu vzorku l^C/min, navážky vzorků TEST 6 2,62 mg, TEST 7 9,64 mg, TEST 8 1,76 mg, TEST 9 1,89 mg, TEST 10 4,06 mg. Teplotní intervaly TGA křivek vymezené průsečíky tečen vedených na příslušném oblouku TGA křivky jsou uvedeny v následující tabulce:
Vzorek č. | interval ¢. | rozmezí teplot (°C) | hmot, úbytek (%) |
TEST 7 | 1 | 12,2-40,1 | 0,6 |
2 | 40,1 - 120,9 | 11,3 | |
3 | 120,9-431,7 | 19,6 | |
4 | 437,1 -599,9 | 61,9 | |
TEST 6 | 1 | 15,1 -45,3 | nárůst o 3,9 |
2 | 45,3 - 108,1 | 12,7 | |
3 | 108,1 - 182,9 | 10,7 | |
4 | 182,9-230,9 | 24,7 |
5 | 230,9-491,8 | 22,9 | |
6 | 491,8-543,5 | 36,4 | |
TEST 8 | 1 | 12,9-42,1 | 0,5 |
2 | 42,1 - 107,3 | 14,9 | |
3 | 107,3- 183,8 | 9,9 | |
4 | 183,8-227,3 | 29,2 | |
5 | 227,3-487,3 | 27,9 | |
6 | 487,3 - 520,0 | 22,4 | |
TEST 9 | 1 | 12,2-30,8 | nárůst o 6,6 |
2 | 30,8-112,2 | 14,4 | |
3 | 112,2-199,9 | 7,5 | |
4 | 199,9-243,3 | 23,0 | |
5 | 243,3-450,8 | 20,8 | |
6 | 450,8-516,2 | 38,5 | |
7 | 516,2-533,6 | 2,1 | |
TEST 10 | 1 | 13,6-45,2 | 1,5 |
2 | 45,2-116,1 | 12,8 | |
3 | 116,1-189,8 | 7,1 | |
4 | 189,8-241,4 | 26,1 | |
5 | 241,4 - 462,5 | 17,2 | |
6 | 462,5 - 479,2 | +1,6 | |
7 | 479,2 - 543,3 | 36,6 |
Parametry probíhajících tepelných dějů (DSC) jsou uvedeny v následující tabulce:
Vzorek č. | tepelný děj č. | rozmezí teplot (°C) | AH(kJ/kg) | Hfl (mW) | Tmin/max (°C) |
TEST 7 | 1 | 12,2-148,9 | 712,8 | 12,2 | 90,7 |
2 | 375,5 - 599,9 | -2418,3 | 58,6 | 576,2 | |
TEST 6 | 1 | 15,1 -47,9 | 286,2 | 2,9 | 30,7 |
2 | 177,3-263,0 | -1005,6 | 16,9 | 212,2 | |
3 | 458,3-591,8 | -4001,8 | 47,7 | 519,9 | |
TEST 8 | 1 | 179,7-246,2 | -1319,2 | 20,7 | 217,1 |
2 | 453,9 - 564,7 | -4273,3 | 44,1 | 524,2 | |
TEST 9 | 1 | 183,3-255,9 | -1033,3 | 17,7 | 230,2 |
2 | 423,2 - 546,8 | -3640,7 | 26,3 | 488,2 | |
TEST 10 | 1 | 13,6-178,1 | 1953,1 | 9,1 | 72,5 |
2 | 192,3-254,6 | -865,5 | 29,2 | 226,7 | |
3 | 450,9 - 559,5 | -3762,2 | 53,6 | 530,3 |
ΔΗ = tepelné zbarvení děje podle DSC křivek. (ΔΗ > 0 endotermní děj, ΔΗ < 0 exotermní děj); Hfl = výška píku tepelného děje na DSC křivce v absolutní hodnotě vztažená k bodu, který odpovídá počátku tepelného děje.
Příklad 2: Antimikrobiální účinek
Do 900 μΐ zákalu Escherichia coli (E. coli Esco 3954 CNCTC), přibližná hodnota 108, v destilované vodě, bylo přidáno 100 μΐ suspenze vzorků materiálu na bázi biocharu a grafenoxidu, připravených podle příkladu 1. Jako kontrolní vzorek byl použit 1 ml čisté bakterii suspenze. Vzorky byiy unustény „a .fepaěku a poneehány po dobua 2| pří laboratorní teplotě. Z takto připravených vzorků bylo na Petriho misku odebráno 100 μΐ a následně byl stanoven kolonií na 1 ml.
Výsledky jsou shrnuty v tabulce:
Počet bakterií E. coli v 1 ml | ||||
čas | kontrola | TEST 6 | TEST 8 | TEST 9 |
1 hodina | 1,2.108 | 2.107 | 3.107 | 6.107 |
6 hodin | 1,2.108 | 1,5.106 | 1,8.106 | 6.107 |
24 hodin | 0,9.108 | 4.105 | 4,5.105 | 4.107 |
Claims (8)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Materiál na bázi biocharu a grafen oxidu, vhodný zejména jako absorbent či katalyzátor, vyznacei že kompozit biocharu a grafen oxidu připravený společnou oxidací směsi grafitu k biocharu v poměru hmotností 1:2 až 3:1 má na svém povrchu vázány hydroxylové funkční skupiny.’ijíc4 sc-
- 2. Materiál podle nároku 1. vyznačený tím, že je zpracován ve formě fólie, s výhodou o tloušťce alespoň 6 mikrometrů.
- 3. Způsob přípravy materiálu podle nároku 1 nebo 2, vyznačený tím, že ^ahmuje-mstedujtel ?e. kroky]Imisí Sé biochar a grafit a směs se podrobí působení kyseliny sírové a dusičnanu alkalického kovu, následně se přidá manganistan draselný a směs se ponechá v těchto oxidačních podmínkách po dobu alespoň 12 hodin, poté se směs podrobí působení peroxidu vodíku v kyselém prostředí, následně se ze směsi odstraní síranové ionty a pH se upraví na neutrální, s výhodou promýváním vodou, odstřeďováním a dekantací.ajicť SZ'
- 4. Způsob podle nároku 3, vyznačený tím. že se grafit a biochar smísí v hmotnostním poměru biochar:grafit v rozmezí 1:2 až 3:1.
- 5. Způsob podle nároku 3 nebo 4. vyznačéňý tím, že se manganistan draselný přidá za teploty nižší než 1 ÍC· a po přidání manganistanu draselného se směs za stálého míchání zahřeje na teplotu alespoň 5oFc alespoň na 1 hodinu.
- 6. Způsob podle nároku 3. vyznačený tím. že se směs podrobí zpracování na fólii, které se provede odstraněním kapaliny z materiálu ve formě suspenze, s výhodou filtrací na polytetrafluorethylenovém filtru, a vysušením do formy fólie.• 44 444 4 4« ·«4 · · ·4 •»44921VΊ. Způsob podle nároku 3, vyznačený tím, že se směs podrobí zpracování na fólii, které se provede tak, že se materiálu ve formě suspenze odstředí a dekantuje, pevná fáze po dekantaci se pak rovnoměrně rozprostře po podložce a ponechá vysušit na fólie.
- 8. Způsob podle nároku 3, vyznačený tím, že se biochar před smícháním s grafitem podrobí sonikaci, ošetření H2O2 nebo ošetření organickou kyselinou, zejména kyselinou askorbovou.
- 9. Použití materiálu podle nároku 1 nebo 2 jako absorpčního materiálu pro remediaci vod a půd, jako přídavku do půdních substrátů, nebo jako antimikrobiálního materiálu.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ2016-555A CZ307022B6 (cs) | 2016-09-12 | 2016-09-12 | Materiál na bázi biocharu a způsob jeho přípravy |
PCT/IB2017/001286 WO2018047010A1 (en) | 2016-09-12 | 2017-10-25 | Biochar-based material and method of its preparation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ2016-555A CZ307022B6 (cs) | 2016-09-12 | 2016-09-12 | Materiál na bázi biocharu a způsob jeho přípravy |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CZ2016555A3 true CZ2016555A3 (cs) | 2017-11-15 |
CZ307022B6 CZ307022B6 (cs) | 2017-11-15 |
Family
ID=60265118
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CZ2016-555A CZ307022B6 (cs) | 2016-09-12 | 2016-09-12 | Materiál na bázi biocharu a způsob jeho přípravy |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
CZ (1) | CZ307022B6 (cs) |
WO (1) | WO2018047010A1 (cs) |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109835881B (zh) * | 2019-04-12 | 2020-06-23 | 青岛农业大学 | 一种改性生物炭、生物炭基有机肥及其制备方法及其应用 |
CN110639471B (zh) * | 2019-09-24 | 2021-10-22 | 南开大学 | 一种球磨氧化-巯基化改性生物炭及其制备方法和应用 |
CN111530413B (zh) * | 2020-04-15 | 2022-09-02 | 广东省微生物研究所(广东省微生物分析检测中心) | 一种增强土壤自修复的生物炭及其制备方法与应用 |
CN111495330B (zh) * | 2020-04-27 | 2023-03-28 | 中南林业科技大学 | 一种高比表面多维生物碳吸附基质及其制备方法 |
CN114249480B (zh) * | 2021-12-25 | 2022-09-30 | 江苏同禾药业有限公司 | 一种6,8-二氯辛酸乙酯的生产废水处理方法 |
CN114749148B (zh) * | 2022-04-15 | 2023-10-27 | 中南大学 | 一种复合改性香蕉皮生物炭及其制备方法和应用 |
CN114749150A (zh) * | 2022-04-28 | 2022-07-15 | 南开大学 | 一种生物炭负载锰氧化物复合材料及其制备方法和应用 |
CN115893396A (zh) * | 2022-10-25 | 2023-04-04 | 哈尔滨工业大学 | 一种木薯渣衍生的氧化石墨烯膜制备方法 |
CN115920842A (zh) * | 2022-12-13 | 2023-04-07 | 聊城大学 | 改性生物炭及其制备方法和在制备四环素吸附材料中的应用 |
CN119524828A (zh) * | 2025-01-23 | 2025-02-28 | 湘湖实验室(农业浙江省实验室) | 多壁碳纳米管功能化的污泥生物炭及其制备方法和应用 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CZ305666B6 (cs) * | 2014-08-15 | 2016-01-27 | TESORO Spin off, s.r.o. | Způsob výroby přípravku na bázi biouhlu pro podporu růstu rostlin |
CN105055897B (zh) | 2015-07-13 | 2018-08-10 | 陈树杰 | 一种防治糖尿病的保健茶片及其制备方法 |
CN105056897B (zh) * | 2015-07-16 | 2017-06-23 | 湖南大学 | 氧化石墨烯修饰的生物炭复合材料及其制备方法和应用 |
-
2016
- 2016-09-12 CZ CZ2016-555A patent/CZ307022B6/cs unknown
-
2017
- 2017-10-25 WO PCT/IB2017/001286 patent/WO2018047010A1/en active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CZ307022B6 (cs) | 2017-11-15 |
WO2018047010A1 (en) | 2018-03-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CZ2016555A3 (cs) | Materiál na bázi biocharu a způsob jeho přípravy | |
Raeiszadeh et al. | Nanodiamond-filled chitosan as an efficient adsorbent for anionic dye removal from aqueous solutions | |
Mohammadnejad et al. | Graphene oxide/silver nanohybrid: Optimization, antibacterial activity and its impregnation on bacterial cellulose as a potential wound dressing based on GO‐Ag nanocomposite‐coated BC | |
Joshi et al. | Preparation and characterization of activated carbon from lapsi (Choerospondias axillaris) seed stone by chemical activation with potassium hydroxide | |
EP1966260B1 (fr) | Procede de preparation de particules composites, particules composites obtenues et leur utilisation dans un test diagnostic | |
Klapiszewski et al. | Preparation and characterization of multifunctional chitin/lignin materials | |
CN109880363B (zh) | 聚吡咯@zif-8/石墨烯纳米复合材料的制备方法及应用 | |
Brandes et al. | Spherical bacterial cellulose/TiO2 nanocomposite with potential application in contaminants removal from wastewater by photocatalysis | |
US20170225951A1 (en) | Process for Exfoliation and Dispersion of Boron Nitride | |
Pourjavadi et al. | Adsorption characteristics of malachite green dye onto novel kappa-carrageenan-g-polyacrylic acid/TiO2–NH2 hydrogel nanocomposite | |
Pavlovic et al. | Horseradish peroxidase-nanoclay hybrid particles of high functional and colloidal stability | |
Kato et al. | Effective encapsulation of laccase in an aluminium silicate nanotube hydrogel | |
Van Eynde et al. | Effect of pretreatment and temperature on the properties of Pinnularia biosilica frustules | |
KR101477015B1 (ko) | 폴리도파민이 코팅된 탄소나노튜브의 제조방법 및 그에 의하여 제조된 폴리도파민이 코팅된 탄소나노튜브 | |
CN102847531A (zh) | 一种凹土/二氧化锰纳米复合材料的制备方法 | |
Milczarek et al. | Deposition of silver nanoparticles on organically-modified silica in the presence of lignosulfonate | |
KR101701238B1 (ko) | 금속산화물 나노입자가 코팅된 그래핀 옥사이드/고분자 복합체 및 그 제조방법 | |
CN112695521B (zh) | 一种卤胺改性抗菌介孔材料及合成方法 | |
Tabesh et al. | Fabrication of MXene integrated superabsorbent polymers composites hydrogels for bacterial enrichment | |
Zhang et al. | Tannic acid/ethylenediamine/succinic acid graft modified PVDF anti-pollution membrane and its application in the field of organic pollutant separation | |
Zhao et al. | Molecularly imprinted nanocomposite membranes based on GO/PVDF blended membranes with an organic–inorganic structure for selective separation of norfloxacin | |
Liu et al. | EGCG mildly reduced single atom Co-MXene catalytic membrane: Catalytic and antioxidant properties | |
Diyuk et al. | Luminescent carbon nanoparticles immobilized in polymer hydrogels for pH sensing | |
CN108772109B (zh) | 一种纳米线球状钼钨杂多酸盐类催化剂及其制备方法与应用 | |
CN104609574B (zh) | 用于降解苯酚的微生物与纳米粒子复合体系的制备方法 |