استخدام زيت النخيل كمادة خضراء، تصنيع القوس من الكربونات النانوية المغناطيسية باستخدام فرن الميكروويف لمعالجة مياه الصرف الصحي.

شكرا لكم لزيارة Nature.com.أنت تستخدم إصدار متصفح مع دعم محدود لـ CSS.للحصول على أفضل تجربة، نوصي باستخدام متصفح محدث (أو تعطيل وضع التوافق في Internet Explorer).بالإضافة إلى ذلك، ولضمان الدعم المستمر، نعرض الموقع بدون أنماط وجافا سكريبت.
يعرض دائريًا مكونًا من ثلاث شرائح في وقت واحد.استخدم الزرين السابق والتالي للتنقل عبر ثلاث شرائح في المرة الواحدة، أو استخدم أزرار التمرير الموجودة في النهاية للتنقل عبر ثلاث شرائح في المرة الواحدة.
إن وجود المعادن المنبعثة من إشعاع الميكروويف أمر مثير للجدل لأن المعادن تشتعل بسهولة.ولكن المثير للاهتمام هو أن الباحثين وجدوا أن ظاهرة تفريغ القوس تقدم طريقًا واعدًا لتخليق المواد النانوية عن طريق تقسيم الجزيئات.تعمل هذه الدراسة على تطوير طريقة اصطناعية من خطوة واحدة وبأسعار معقولة تجمع بين التسخين بالموجات الدقيقة والقوس الكهربائي لتحويل زيت النخيل الخام إلى كربون نانوي مغناطيسي (MNC)، والذي يمكن اعتباره بديلاً جديدًا لإنتاج زيت النخيل.إنها تنطوي على تخليق وسط يحتوي على أسلاك من الفولاذ المقاوم للصدأ ملفوفة بشكل دائم (وسط عازل) وفيروسين (محفز) في ظل ظروف خاملة جزئيًا.لقد تم إثبات هذه الطريقة بنجاح للتسخين في نطاق درجات الحرارة من 190.9 إلى 472.0 درجة مئوية مع أوقات تركيب مختلفة (10-20 دقيقة).أظهرت الشركات متعددة الجنسيات المعدة حديثًا كرات بمتوسط ​​حجم 20.38-31.04 نانومتر، وبنية مسامية (SBET: 14.83-151.95 م2/جم) ومحتوى عالٍ من الكربون الثابت (52.79-71.24 بالوزن%)، بالإضافة إلى D وG النطاقات (معرف/ز) 0.98-0.99.يشهد تكوين قمم جديدة في طيف FTIR (522.29–588.48 سم–1) لصالح وجود مركبات FeO في الفيروسين.تظهر مقاييس المغناطيسية تشبع مغنطيسي عالي (22.32–26.84 emu/g) في المواد المغناطيسية.لقد تم إثبات استخدام الشركات متعددة الجنسيات في معالجة مياه الصرف الصحي من خلال تقييم قدرتها على الامتزاز باستخدام اختبار امتزاز الميثيلين الأزرق (MB) بتركيزات مختلفة من 5 إلى 20 جزء في المليون.أظهرت الشركات المتعددة الجنسيات التي تم الحصول عليها في وقت التوليف (20 دقيقة) أعلى كفاءة امتزاز (10.36 ملغم/جم) مقارنة بالآخرين، وكان معدل إزالة صبغة MB 87.79%.لذلك، فإن قيم Langmuir ليست متفائلة مقارنة بقيم Freundlich، حيث تبلغ R2 حوالي 0.80 و0.98 و0.99 للشركات متعددة الجنسيات التي يتم تصنيعها عند 10 دقائق (MNC10) و15 دقيقة (MNC15) و20 دقيقة (MNC20) على التوالي.ونتيجة لذلك، فإن نظام الامتزاز في حالة غير متجانسة.لذلك، يوفر قوس الميكروويف طريقة واعدة لتحويل CPO إلى MNC، والتي يمكن أن تزيل الأصباغ الضارة.
يمكن لإشعاع الميكروويف تسخين الأجزاء الداخلية من المواد من خلال التفاعل الجزيئي للمجالات الكهرومغناطيسية.تعتبر استجابة الميكروويف هذه فريدة من نوعها من حيث أنها تعزز الاستجابة الحرارية السريعة والموحدة.وبالتالي، فمن الممكن تسريع عملية التسخين وتعزيز التفاعلات الكيميائية2.وفي الوقت نفسه، ونظرًا لوقت التفاعل الأقصر، يمكن لتفاعل الميكروويف أن ينتج في النهاية منتجات عالية النقاء وعالية الإنتاجية.نظرًا لخصائصه المذهلة، يسهل إشعاع الموجات الدقيقة تركيبات الموجات الدقيقة المثيرة للاهتمام والتي يتم استخدامها في العديد من الدراسات، بما في ذلك التفاعلات الكيميائية وتخليق المواد النانوية 5،6.أثناء عملية التسخين، تلعب خصائص العزل الكهربائي للمستقبل داخل الوسط دورًا حاسمًا، حيث إنها تخلق نقطة ساخنة في الوسط، مما يؤدي إلى تكوين مركبات كربونية نانوية ذات أشكال وخصائص مختلفة.دراسة أجراها Omoriyekomwan وآخرون.إنتاج ألياف الكربون النانوية المجوفة من حبات النخيل باستخدام الكربون المنشط والنيتروجين8.بالإضافة إلى ذلك، حدد فو وحميد استخدام المحفز لإنتاج الكربون المنشط بألياف نخيل الزيت في فرن ميكروويف بقدرة 350 واط9.ولذلك، يمكن استخدام نهج مماثل لتحويل زيت النخيل الخام إلى الشركات المتعددة الجنسيات عن طريق إدخال الزبالين المناسبين.
وقد لوحظت ظاهرة مثيرة للاهتمام بين إشعاع الميكروويف والمعادن ذات الحواف الحادة أو النقاط أو المخالفات دون المجهرية10.سوف يتأثر وجود هذين الجسمين بقوس كهربائي أو شرارة (يشار إليها عادة باسم تفريغ القوس) 11،12.سوف يعزز القوس تكوين المزيد من النقاط الساخنة المحلية ويؤثر على التفاعل، وبالتالي تحسين التركيب الكيميائي للبيئة.وقد اجتذبت هذه الظاهرة الخاصة والمثيرة للاهتمام العديد من الدراسات مثل إزالة الملوثات وتكسير القطران للكتلة الحيوية 16 والانحلال الحراري بمساعدة الميكروويف 17،18 وتوليف المواد .
في الآونة الأخيرة، جذبت مركبات الكربون النانوية مثل أنابيب الكربون النانوية، وكرات الكربون النانوية، وأكسيد الجرافين المخفض المعدل، الانتباه بسبب خصائصها.تمتلك هذه المركبات النانوية إمكانات كبيرة لتطبيقات تتراوح من توليد الطاقة إلى تنقية المياه أو إزالة التلوث .بالإضافة إلى ذلك، هناك حاجة إلى خصائص كربون ممتازة، ولكن في نفس الوقت، هناك حاجة إلى خصائص مغناطيسية جيدة.وهذا مفيد جدًا للتطبيقات متعددة الوظائف بما في ذلك الامتزاز العالي لأيونات المعادن والأصباغ في معالجة مياه الصرف الصحي، والمعدلات المغناطيسية في الوقود الحيوي وحتى ممتصات الميكروويف عالية الكفاءة .وفي الوقت نفسه، تتمتع هذه الكربونات بميزة أخرى، بما في ذلك زيادة مساحة سطح الموقع النشط للعينة.
في السنوات الأخيرة، تزايدت الأبحاث المتعلقة بالمواد النانوكربونية المغناطيسية.عادةً ما تكون هذه المركبات النانوية المغناطيسية عبارة عن مواد متعددة الوظائف تحتوي على مواد مغناطيسية نانوية يمكن أن تسبب تفاعل محفزات خارجية، مثل المجالات الكهروستاتيكية الخارجية أو المجالات المغناطيسية المتناوبة.نظرًا لخصائصها المغناطيسية، يمكن دمج الكربونات النانوية المغناطيسية مع مجموعة واسعة من المكونات النشطة والهياكل المعقدة للتثبيت.وفي الوقت نفسه، تُظهر مركبات الكربون النانوية المغناطيسية (MNCs) كفاءة ممتازة في امتصاص الملوثات من المحاليل المائية.بالإضافة إلى ذلك، فإن المساحة السطحية العالية والمسام المحددة المتكونة في الشركات المتعددة الجنسيات يمكن أن تزيد من قدرة الامتزاز.يمكن للفواصل المغناطيسية فصل الشركات متعددة الجنسيات عن المحاليل شديدة التفاعل، وتحويلها إلى مادة ماصة قابلة للحياة ويمكن التحكم فيها.
لقد أثبت العديد من الباحثين أنه يمكن إنتاج الكربونات النانوية عالية الجودة باستخدام زيت النخيل الخام.يعتبر زيت النخيل، المعروف علميا باسم Elais Guneensis، أحد الزيوت الصالحة للأكل الهامة حيث بلغ إنتاجه حوالي 76.55 مليون طن في عام 202135. يحتوي زيت النخيل الخام أو CPO على نسبة متوازنة من الأحماض الدهنية غير المشبعة (EFAs) والأحماض الدهنية المشبعة. (سلطة النقد السنغافورية).معظم الهيدروكربونات الموجودة في CPO هي الدهون الثلاثية، وهو جليسريد يتكون من ثلاثة مكونات خلات الدهون الثلاثية ومكون واحد من الجلسرين.يمكن تعميم هذه الهيدروكربونات بسبب محتواها الضخم من الكربون، مما يجعلها سلائف خضراء محتملة لإنتاج الكربون النانوي.وفقًا للأدبيات، يتم عادةً تصنيع CNT37،38،39،40، ونانوسفير الكربون33،41 والجرافين34،42،43 باستخدام زيت النخيل الخام أو زيت الطعام.تتمتع هذه المركبات النانوية بإمكانات كبيرة في تطبيقات تتراوح من توليد الطاقة إلى تنقية المياه أو إزالة التلوث.
أصبح التوليف الحراري مثل CVD38 أو الانحلال الحراري طريقة مناسبة لتحلل زيت النخيل.ولسوء الحظ، فإن درجات الحرارة المرتفعة في هذه العملية تزيد من تكلفة الإنتاج.يتطلب إنتاج المادة المفضلة 44 إجراءات وطرق تنظيف طويلة وشاقة.ومع ذلك، لا يمكن إنكار الحاجة إلى الفصل المادي والتكسير بسبب الثبات الجيد لزيت النخيل الخام عند درجات الحرارة المرتفعة.ولذلك، لا تزال هناك حاجة إلى درجات حرارة أعلى لتحويل زيت النخيل الخام إلى مواد كربونية.يمكن اعتبار القوس السائل أفضل طريقة محتملة وجديدة لتخليق الكربون النانوي المغناطيسي 46 .يوفر هذا النهج طاقة مباشرة للسلائف والحلول في الحالات شديدة الإثارة.يمكن أن يؤدي تفريغ القوس إلى كسر روابط الكربون في زيت النخيل الخام.ومع ذلك، فإن تباعد الأقطاب الكهربائية المستخدمة قد يحتاج إلى تلبية متطلبات صارمة، الأمر الذي سيحد من النطاق الصناعي، لذلك لا تزال هناك حاجة إلى تطوير طريقة فعالة.
على حد علمنا، فإن الأبحاث حول تفريغ القوس باستخدام الموجات الدقيقة كوسيلة لتصنيع الكربونات النانوية محدودة.وفي الوقت نفسه، لم يتم استكشاف استخدام زيت النخيل الخام كسلائف بشكل كامل.ولذلك تهدف هذه الدراسة إلى استكشاف إمكانية إنتاج الكربونات النانوية المغناطيسية من سلائف زيت النخيل الخام باستخدام القوس الكهربائي باستخدام فرن الميكروويف.وينبغي أن تنعكس وفرة زيت النخيل في المنتجات والتطبيقات الجديدة.يمكن أن يساعد هذا النهج الجديد في تكرير زيت النخيل على تعزيز القطاع الاقتصادي ويكون مصدرًا آخر للدخل لمنتجي زيت النخيل، وخاصة مزارع زيت النخيل الصغيرة المتضررة.ووفقاً لدراسة أجراها أيومبي وآخرون عن أصحاب الحيازات الصغيرة الأفارقة، فإن أصحاب الحيازات الصغيرة لا يكسبون المزيد من المال إلا إذا قاموا بمعالجة مجموعات الفاكهة الطازجة بأنفسهم وبيع زيت النخيل الخام بدلاً من بيعه إلى الوسطاء، وهي مهمة مكلفة ومضنية.وفي الوقت نفسه، أثرت الزيادة في إغلاق المصانع بسبب كوفيد-19 على منتجات التطبيقات المعتمدة على زيت النخيل.ومن المثير للاهتمام، بما أن معظم الأسر لديها إمكانية الوصول إلى أفران الميكروويف ويمكن اعتبار الطريقة المقترحة في هذه الدراسة مجدية وبأسعار معقولة، يمكن اعتبار إنتاج الشركات المتعددة الجنسيات بديلاً لمزارع زيت النخيل الصغيرة الحجم.ومن ناحية أخرى، وعلى نطاق أوسع، تستطيع الشركات الاستثمار في مفاعلات ضخمة لإنتاج شركات عبر وطنية ضخمة.
تغطي هذه الدراسة بشكل رئيسي عملية التصنيع باستخدام الفولاذ المقاوم للصدأ كوسيلة عازلة لفترات مختلفة.تشير معظم الدراسات العامة التي تستخدم الموجات الدقيقة والكربونات النانوية إلى وقت تركيب مقبول يبلغ 30 دقيقة أو أكثر.من أجل دعم فكرة عملية يمكن الوصول إليها وممكنة، تهدف هذه الدراسة إلى الحصول على الشركات المتعددة الجنسيات مع أوقات التوليف أقل من المتوسط.وفي الوقت نفسه، ترسم الدراسة صورة لمستوى الاستعداد التكنولوجي 3 حيث تم إثبات النظرية وتنفيذها على نطاق مختبري.وفي وقت لاحق، تميزت الشركات متعددة الجنسيات الناتجة بخصائصها الفيزيائية والكيميائية والمغناطيسية.ثم تم استخدام الميثيلين الأزرق لإظهار قدرة الامتزاز للشركات المتعددة الجنسيات الناتجة.
تم الحصول على زيت النخيل الخام من Apas Balung Mill، Sawit Kinabalu Sdn.Bhd.، تاواو، ويستخدم كسلائف الكربون للتوليف.في هذه الحالة، تم استخدام سلك من الفولاذ المقاوم للصدأ بقطر 0.90 مم كوسيط عازل.تم اختيار الفيروسين (نقاوة 99%)، الذي تم الحصول عليه من سيجما ألدريتش، الولايات المتحدة الأمريكية، كمحفز في هذا العمل.تم استخدام أزرق الميثيلين (Bendosen، 100 جم) أيضًا في تجارب الامتزاز.
في هذه الدراسة، تم تحويل فرن ميكروويف منزلي (Panasonic: SAM-MG23K3513GK) إلى مفاعل ميكروويف.تم عمل ثلاث فتحات في الجزء العلوي من فرن الميكروويف لمدخل ومخرج الغاز والمزدوجة الحرارية.تم عزل مجسات المزدوجة الحرارية بأنابيب خزفية ووضعها تحت نفس الظروف لكل تجربة لمنع وقوع الحوادث.وفي الوقت نفسه، تم استخدام مفاعل زجاج البورسليكات مع غطاء ثلاثي الفتحات لاستيعاب العينات والقصبة الهوائية.يمكن الإشارة إلى رسم تخطيطي لمفاعل الموجات الدقيقة في الشكل التكميلي 1.
باستخدام زيت النخيل الخام كمقدمة للكربون والفيروسين كعامل محفز، تم تصنيع الكربونات النانوية المغناطيسية.تم تحضير حوالي 5% بالوزن من محفز الفيروسين بواسطة طريقة المحفز الملاط.تم خلط الفيروسين مع 20 مل من زيت النخيل الخام عند 60 دورة في الدقيقة لمدة 30 دقيقة.يُنقل الخليط بعد ذلك إلى بوتقة ألومينا، ويُلف سلك من الفولاذ المقاوم للصدأ بطول 30 سم ويوضع عموديًا داخل البوتقة.ضع بوتقة الألومينا في المفاعل الزجاجي وقم بتثبيتها بشكل آمن داخل فرن الميكروويف بغطاء زجاجي محكم الغلق.تم نفخ النيتروجين داخل الحجرة قبل 5 دقائق من بدء التفاعل لإزالة الهواء غير المرغوب فيه من الحجرة.تمت زيادة طاقة الميكروويف إلى 800 واط لأن هذه هي الحد الأقصى لطاقة الميكروويف التي يمكنها الحفاظ على بداية قوس جيدة.ولذلك، فإن هذا قد يساهم في خلق ظروف مواتية للتفاعلات الاصطناعية.وفي الوقت نفسه، يعد هذا أيضًا نطاق طاقة مستخدمًا على نطاق واسع بالواط لتفاعلات الاندماج بالموجات الدقيقة .تم تسخين الخليط لمدة 10، 15 أو 20 دقيقة أثناء التفاعل.بعد الانتهاء من التفاعل، تم تبريد المفاعل والميكروويف بشكل طبيعي إلى درجة حرارة الغرفة.كان المنتج النهائي في بوتقة الألومينا عبارة عن راسب أسود بأسلاك حلزونية.
تم جمع الراسب الأسود وغسله عدة مرات بالتناوب مع الإيثانول والأيزوبروبانول (70٪) والماء المقطر.بعد الغسيل والتنظيف، يتم تجفيف المنتج طوال الليل عند درجة حرارة 80 درجة مئوية في فرن تقليدي لتبخير الشوائب غير المرغوب فيها.ثم تم جمع المنتج للتوصيف.تم استخدام العينات المسمى MNC10، وMNC15، وMNC20 لتصنيع الكربونات النانوية المغناطيسية لمدة 10 دقائق، و15 دقيقة، و20 دقيقة.
مراقبة مورفولوجيا الشركات المتعددة الجنسيات باستخدام المجهر الإلكتروني لمسح الانبعاثات الميدانية أو FESEM (نموذج زايس أوريغا) عند التكبير من 100 إلى 150 كيلو إكس.وفي الوقت نفسه، تم تحليل التركيب العنصري بواسطة التحليل الطيفي للأشعة السينية المشتتة من الطاقة (EDS).تم إجراء تحليل المجالات الكهرومغناطيسية على مسافة عمل تبلغ 2.8 ملم وجهد تسارع يبلغ 1 كيلو فولت.تم قياس مساحة السطح المحددة وقيم مسام MNC بواسطة طريقة Brunauer-Emmett-Teller (BET)، بما في ذلك متساوي الحرارة لامتصاص الامتزاز لـ N2 عند 77 K. وتم إجراء التحليل باستخدام مقياس مساحة السطح النموذجي (MICROMERITIC ASAP 2020) .
تم تحديد تبلور وطور الكربونات النانوية المغناطيسية بواسطة حيود مسحوق الأشعة السينية أو XRD (Burker D8 Advance) عند 0.154 = 0.154 نانومتر.تم تسجيل مخططات الحيود بين 2θ = 5 و 85 درجة بمعدل مسح قدره 2 درجة دقيقة -1.وبالإضافة إلى ذلك، تم دراسة التركيب الكيميائي للشركات متعددة الجنسيات باستخدام التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء لتحويل فورييه (FTIR).تم إجراء التحليل باستخدام جهاز Perkin Elmer FTIR-Spectrum 400 بسرعات مسح تتراوح من 4000 إلى 400 سم-1.في دراسة السمات الهيكلية للكربونات النانوية المغناطيسية، تم إجراء التحليل الطيفي لرامان باستخدام ليزر النيوديميوم المخدر (532 نانومتر) في التحليل الطيفي U-RAMAN بهدف 100X.
تم استخدام مقياس المغناطيسية الاهتزازي أو VSM (سلسلة Lake Shore 7400) لقياس التشبع المغناطيسي لأكسيد الحديد في الشركات المتعددة الجنسيات.تم استخدام مجال مغناطيسي يبلغ حوالي 8 كيلو أويل وتم الحصول على 200 نقطة.
عند دراسة إمكانات الشركات المتعددة الجنسيات كمواد ماصة في تجارب الامتزاز، تم استخدام الصبغة الكاتيونية الميثيلين الأزرق (MB).تمت إضافة MNCs (20 مجم) إلى 20 مل من محلول مائي من أزرق الميثيلين بتركيزات قياسية في حدود 5-20 مجم / لتر 50.تم ضبط الرقم الهيدروجيني للمحلول عند درجة حموضة محايدة تبلغ 7 طوال فترة الدراسة.تم تقليب المحلول ميكانيكيًا عند 150 دورة في الدقيقة و303.15 كلفن على شاكر دوار (رفيق المختبر: SI-300R).ثم يتم فصل الشركات متعددة الجنسيات باستخدام المغناطيس.استخدم مقياس الطيف الضوئي المرئي للأشعة فوق البنفسجية (Varian Cary 50 UV-Vis Spectrophotometer) لمراقبة تركيز محلول MB قبل وبعد تجربة الامتزاز، والإشارة إلى المنحنى القياسي الأزرق الميثيلين عند طول موجة أقصى قدره 664 نانومتر.تم تكرار التجربة ثلاث مرات وتم إعطاء القيمة المتوسطة.تم حساب إزالة MG من المحلول باستخدام المعادلة العامة لكمية MC الممتزة عند التوازن qe والنسبة المئوية للإزالة٪.
تم أيضًا إجراء تجارب على متساوي حرارة الامتزاز مع تقليب تراكيز مختلفة (5-20 مجم / لتر) من محاليل MG و 20 مجم من المادة المازة عند درجة حرارة ثابتة قدرها 293.15 كلفن مجم لجميع الشركات متعددة الجنسيات.
تمت دراسة الحديد والكربون المغناطيسي على نطاق واسع خلال العقود القليلة الماضية.تجتذب هذه المواد المغناطيسية المعتمدة على الكربون اهتمامًا متزايدًا نظرًا لخصائصها الكهرومغناطيسية الممتازة، مما يؤدي إلى العديد من التطبيقات التكنولوجية المحتملة، خاصة في الأجهزة الكهربائية ومعالجة المياه.في هذه الدراسة، تم تصنيع الكربونات النانوية عن طريق تكسير الهيدروكربونات في زيت النخيل الخام باستخدام تفريغ الموجات الدقيقة.تم إجراء التوليف في أوقات مختلفة، من 10 إلى 20 دقيقة، بنسبة ثابتة (5:1) من المادة الأولية والمحفز، باستخدام مجمع تيار معدني (SS ملتوي) وخامل جزئيًا (تطهير الهواء غير المرغوب فيه بالنيتروجين عند بداية التجربة).تكون الرواسب الكربونية الناتجة على شكل مسحوق صلب أسود، كما هو موضح في الشكل التكميلي 2 أ.كانت عوائد الكربون المترسبة حوالي 5.57% و8.21% و11.67% في أوقات التوليف البالغة 10 دقائق و15 دقيقة و20 دقيقة على التوالي.يشير هذا السيناريو إلى أن أوقات التوليف الأطول تساهم في زيادة الإنتاجية 51 - إنتاجية منخفضة، على الأرجح بسبب أوقات التفاعل القصيرة وانخفاض نشاط المحفز.
وفي الوقت نفسه، يمكن الإشارة إلى مخطط درجة حرارة التوليف مقابل الوقت للكربونات النانوية التي تم الحصول عليها في الشكل التكميلي 2ب.وكانت أعلى درجات الحرارة التي تم الحصول عليها لـ MNC10 وMNC15 وMNC20 هي 190.9 درجة مئوية و434.5 درجة مئوية و472 درجة مئوية على التوالي.ولكل منحنى يمكن رؤية منحدر حاد، مما يدل على ارتفاع مستمر في درجة الحرارة داخل المفاعل بسبب الحرارة المتولدة خلال القوس المعدني.ويمكن ملاحظة ذلك عند 0-2 دقيقة، و0-5 دقائق، و0-8 دقائق لـ MNC10، وMNC15، وMNC20، على التوالي.وبعد الوصول إلى نقطة معينة يستمر الانحدار في الانحدار إلى أعلى درجة حرارة، فيصبح الانحدار معتدلاً.
تم استخدام المجهر الإلكتروني لمسح الانبعاثات الميدانية (FESEM) لمراقبة التضاريس السطحية لعينات MNC.كما يظهر في الشكل.كما هو مبين في الشكل 1، تحتوي المركبات النانوية المغناطيسية على بنية مورفولوجية مختلفة قليلاً في وقت مختلف من التوليف.صور FESEM MNC10 في الشكل.يوضح الشكل 1 أ، ب أن تكوين كرات الكربون يتكون من كرات صغيرة ونانوية متشابكة وملتصقة بسبب التوتر السطحي العالي.وفي الوقت نفسه، يؤدي وجود قوى فان دير فالس إلى تجميع كرات الكربون.أدت الزيادة في وقت التوليف إلى أحجام أصغر وزيادة في عدد المجالات بسبب تفاعلات التكسير الأطول.على الشكل.يوضح الشكل 1 ج أن MNC15 له شكل كروي مثالي تقريبًا.ومع ذلك، لا يزال من الممكن أن تشكل المجالات المجمعة المسام المتوسطة، والتي يمكن أن تصبح فيما بعد مواقع جيدة لامتصاص أزرق الميثيلين.عند التكبير العالي الذي يصل إلى 15000 مرة في الشكل 1 د، يمكن رؤية المزيد من كرات الكربون متجمعة بمتوسط ​​حجم 20.38 نانومتر.
صور FESEM للمركبات النانوية المركبة بعد 10 دقائق ( أ ، ب ) و 15 دقيقة ( ج ، د ) و 20 دقيقة ( هـ - ز ) عند التكبير 7000 و 15000 مرة.
على الشكل.1e – g MNC20 يصور تطور المسام ذات الكرات الصغيرة على سطح الكربون المغناطيسي ويعيد تجميع مورفولوجيا الكربون المنشط المغناطيسي .توجد مسام بأقطار وعروض مختلفة بشكل عشوائي على سطح الكربون المغناطيسي.لذلك، قد يفسر هذا سبب إظهار MNC20 مساحة سطحية وحجم مسام أكبر كما هو موضح في تحليل BET، حيث تشكلت المزيد من المسام على سطحه مقارنة بالأوقات الاصطناعية الأخرى.أظهرت الصور المجهرية التي تم التقاطها بتكبير عالٍ يصل إلى 15000 مرة أحجامًا غير متجانسة للجسيمات وأشكالًا غير منتظمة، كما هو موضح في الشكل 1ز.عندما تمت زيادة وقت النمو إلى 20 دقيقة، تم تشكيل المزيد من المجالات المتكتلة.
ومن المثير للاهتمام أنه تم العثور أيضًا على رقائق الكربون الملتوية في نفس المنطقة.يتراوح قطر المجالات من 5.18 إلى 96.36 نانومتر.قد يكون هذا التكوين نتيجة لحدوث النواة التفاضلية، والتي يتم تسهيلها عن طريق ارتفاع درجة الحرارة والموجات الدقيقة.بلغ متوسط ​​حجم المجال المحسوب للشركات متعددة الجنسيات المعدة 20.38 نانومتر لـ MNC10، و24.80 نانومتر لـ MNC15، و31.04 نانومتر لـ MNC20.يظهر توزيع حجم المجالات في الشكل التكميلي.3.
يُظهر الشكل التكميلي 4 أطياف EDS وملخصات التكوين العنصري لـ MNC10 وMNC15 وMNC20، على التوالي.وبحسب الأطياف، لوحظ أن كل كربون نانوي يحتوي على كمية مختلفة من C وO وFe.ويرجع ذلك إلى تفاعلات الأكسدة والتكسير المختلفة التي تحدث خلال وقت التوليف الإضافي.ويُعتقد أن كمية كبيرة من C تأتي من سلائف الكربون، زيت النخيل الخام.وفي الوقت نفسه، فإن انخفاض نسبة O يرجع إلى عملية الأكسدة أثناء التخليق.وفي الوقت نفسه، يُعزى الحديد إلى أكسيد الحديد المترسب على سطح الكربون النانوي بعد تحلل الفيروسين.بالإضافة إلى ذلك، يُظهر الشكل التكميلي 5 أ-ج تعيين عناصر MNC10 وMNC15 وMNC20.استناداً إلى رسم الخرائط الأساسية، لوحظ أن الحديد موزعة بشكل جيد على سطح MNC.
يوفر تحليل امتصاص وامتصاص النيتروجين معلومات حول آلية الامتزاز والبنية المسامية للمادة.تظهر في الأشكال متساوي درجة الحرارة لامتصاص N2 والرسوم البيانية لسطح MNC BET.2. استنادا إلى صور FESEM، من المتوقع أن يظهر سلوك الامتزاز مجموعة من الهياكل الصغيرة المسامية والميسوبوريوس بسبب التجميع.ومع ذلك، يوضح الرسم البياني في الشكل 2 أن المادة المازة تشبه الأيسوثرم من النوع الرابع وحلقة التباطؤ من النوع H2 في IUPAC55.غالبًا ما يكون هذا النوع من الأيسوثرم مشابهًا للمواد ذات المسام المتوسطة.عادةً ما يتم تحديد سلوك الامتزاز للميزوبورات من خلال تفاعل تفاعلات الامتزاز والامتزاز مع جزيئات المادة المكثفة.عادةً ما تنتج متساوي حرارة الامتزاز على شكل S أو على شكل S عن امتزاز أحادي الطبقة ومتعدد الطبقات تتبعه ظاهرة يتكثف فيها الغاز إلى طور سائل في المسام عند ضغوط أقل من ضغط تشبع السائل السائب، والمعروفة باسم تكثيف المسام 56. يحدث التكثيف الشعري في المسام عند ضغوط نسبية (p/po) أعلى من 0.50.وفي الوقت نفسه، يُظهر هيكل المسام المعقد تباطؤًا من النوع H2، والذي يُعزى إلى انسداد المسام أو التسرب في نطاق ضيق من المسام.
يتم عرض المعلمات الفيزيائية للسطح التي تم الحصول عليها من اختبارات BET في الجدول 1. وقد زادت مساحة سطح BET وحجم المسام الإجمالي بشكل ملحوظ مع زيادة وقت التوليف.متوسط ​​أحجام المسام MNC10، MNC15، وMNC20 هي 7.2779 نانومتر، 7.6275 نانومتر، و7.8223 نانومتر، على التوالي.وفقا لتوصيات الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC)، يمكن تصنيف هذه المسام الوسيطة كمواد مسامية.يمكن للهيكل المسامي أن يجعل الميثيلين الأزرق أكثر نفاذية وامتصاصًا بسهولة بواسطة MNC57.أظهر الحد الأقصى لوقت التوليف (MNC20) أعلى مساحة سطحية، يليه MNC15 وMNC10.يمكن لمساحة سطح BET الأعلى أن تحسن أداء الامتزاز مع توفر المزيد من مواقع المواد الخافضة للتوتر السطحي.
يظهر الشكل 3 أنماط حيود الأشعة السينية للشركات المتعددة الجنسيات المُصنَّعة. عند درجات الحرارة المرتفعة، يتشقق الفيروسين أيضًا ويشكل أكسيد الحديد.على الشكل.يُظهر الشكل 3 أ نمط XRD لـ MNC10.يُظهر قمتين عند 2θ و43.0° و62.32°، والتي تم تخصيصها لـ ɣ-Fe2O3 (JCPDS #39–1346).في الوقت نفسه، لدى Fe3O4 ذروة متوترة عند 2θ: 35.27°.من ناحية أخرى، في نمط حيود MHC15 في الشكل 3 ب يُظهر قمم جديدة، والتي ترتبط على الأرجح بزيادة في درجة الحرارة ووقت التوليف.على الرغم من أن الذروة 2θ: 26.202° أقل كثافة، إلا أن نمط الحيود يتوافق مع ملف JCPDS الجرافيت (JCPDS #75–1621)، مما يشير إلى وجود بلورات الجرافيت داخل الكربون النانوي.هذه الذروة غائبة في MNC10، ربما بسبب انخفاض درجة حرارة القوس أثناء التوليف.عند 2θ هناك ثلاث قمم زمنية: 30.082 درجة، 35.502 درجة، 57.422 درجة تعزى إلى Fe3O4.يُظهر أيضًا ذروتين تشيران إلى وجود ɣ-Fe2O3 عند 2θ: 43.102° و62.632°.بالنسبة إلى MNC التي تم تصنيعها لمدة 20 دقيقة (MNC20)، كما هو مبين في الشكل 3 ج، يمكن ملاحظة نمط حيود مماثل في MNK15.يمكن أيضًا رؤية الذروة الرسومية عند 26.382 درجة في MNC20.القمم الثلاثة الحادة الموضحة عند 2θ: 30.102°، 35.612°، 57.402° مخصصة لـ Fe3O4.بالإضافة إلى ذلك، يظهر وجود ε-Fe2O3 عند 2θ: 42.972° و62.61.إن وجود مركبات أكسيد الحديد في الشركات المتعددة الجنسيات الناتجة يمكن أن يكون له تأثير إيجابي على القدرة على امتصاص أزرق الميثيلين في المستقبل.
تم تحديد خصائص الرابطة الكيميائية في عينات MNC وCPO من أطياف انعكاس FTIR في الشكل التكميلي 6. في البداية، مثلت القمم الستة المهمة لزيت النخيل الخام أربعة مكونات كيميائية مختلفة كما هو موضح في الجدول التكميلي 1. القمم الأساسية المحددة في CPO هي 2913.81 سم-1، 2840 سم-1 و1463.34 سم-1، والتي تشير إلى اهتزازات تمدد CH للألكانات ومجموعات CH2 أو CH3 الأليفاتية الأخرى.ذروة الغابات المحددة هي 1740.85 سم-1 و1160.83 سم-1.الذروة عند 1740.85 سم-1 عبارة عن رابطة C=O ممتدة بواسطة كربونيل إستر المجموعة الوظيفية ثلاثية الجليسريد.وفي الوقت نفسه، فإن الذروة عند 1160.83 سم-1 هي بصمة مجموعة إستر CO58.59 الممتدة.وفي الوقت نفسه، فإن الذروة عند 813.54 سم-1 هي بصمة مجموعة الألكانات.
ولذلك، اختفت بعض قمم الامتصاص في زيت النخيل الخام مع زيادة وقت التخليق.لا يزال من الممكن ملاحظة القمم عند 2913.81 سم-1 و2840 سم-1 في MNC10، ولكن من المثير للاهتمام أنه في MNC15 وMNC20 تميل القمم إلى الاختفاء بسبب الأكسدة.وفي الوقت نفسه، كشف تحليل FTIR للكربونات النانوية المغناطيسية عن قمم امتصاص تشكلت حديثًا تمثل خمس مجموعات وظيفية مختلفة من MNC10-20.تم إدراج هذه القمم أيضًا في الجدول التكميلي 1. الذروة عند 2325.91 سم -1 هي امتداد CH غير المتماثل للمجموعة الأليفاتية CH360.تظهر الذروة عند 1463.34-1443.47 سم-1 انحناء CH2 وCH للمجموعات الأليفاتية مثل زيت النخيل، لكن الذروة تبدأ في الانخفاض مع مرور الوقت.الذروة عند 813.54–875.35 سم–1 هي بصمة لمجموعة CH-ألكان العطرية.
وفي الوقت نفسه، فإن القمم عند 2101.74 سم-1 و1589.18 سم-1 تمثل روابط CC 61 التي تشكل C=C حلقات ألكاين وعطرية، على التوالي.تظهر قمة صغيرة عند 1695.15 سم-1 الرابطة C=O للحمض الدهني الحر من مجموعة الكربونيل.يتم الحصول عليه من الكربونيل CPO والفيروسين أثناء عملية التوليف.تنتمي القمم المشكلة حديثًا في النطاق من 539.04 إلى 588.48 سم-1 إلى الرابطة الاهتزازية Fe-O للفيروسين.استنادًا إلى القمم الموضحة في الشكل التكميلي 4، يمكن ملاحظة أن وقت التوليف يمكن أن يقلل من عدة قمم وإعادة الترابط في الكربونات النانوية المغناطيسية.
يظهر في الشكل 4 التحليل الطيفي لتشتت رامان للكربونات النانوية المغناطيسية التي تم الحصول عليها في أوقات مختلفة من التوليف باستخدام الليزر الساقط بطول موجة يبلغ 514 نانومتر. تتكون جميع أطياف MNC10 وMNC15 وMNC20 من نطاقين مكثفين مرتبطين بكربون sp3 منخفض، عادةً وجدت في بلورات النانوغرافيت مع عيوب في أنماط الاهتزاز لأنواع الكربون sp262.تمثل الذروة الأولى، التي تقع في المنطقة من 1333 إلى 1354 سم، النطاق D، وهو غير مناسب للجرافيت المثالي ويتوافق مع الاضطراب الهيكلي والشوائب الأخرى .الذروة الثانية الأكثر أهمية حوالي 1537-1595 سم-1 تنشأ من تمدد الروابط داخل الطائرة أو أشكال الجرافيت البلورية والمرتبة.ومع ذلك، فقد تحولت الذروة بحوالي 10 سم-1 مقارنةً بنطاق الجرافيت G، مما يشير إلى أن الشركات متعددة الجنسيات لديها ترتيب منخفض لتكديس الصفائح وبنية معيبة.تُستخدم الكثافة النسبية للنطاقين D وG (ID/IG) لتقييم نقاء عينات البلورات والجرافيت.وفقًا لتحليل رامان الطيفي، فإن جميع الشركات متعددة الجنسيات لديها قيم ID/IG في حدود 0.98-0.99، مما يشير إلى العيوب الهيكلية بسبب تهجين Sp3.يمكن أن يفسر هذا الموقف وجود قمم 2θ أقل كثافة في أطياف XPA: 26.20 درجة لـ MNK15 و26.28 درجة لـ MNK20، كما هو مبين في الشكل 4، والذي تم تعيينه لذروة الجرافيت في ملف JCPDS.تقع نسب ID/IG MNC التي تم الحصول عليها في هذا العمل في نطاق المركبات النانوية المغناطيسية الأخرى، على سبيل المثال، 0.85-1.03 للطريقة الحرارية المائية و0.78-0.9665.66 للطريقة الانحلالية الحرارية.ولذلك، تشير هذه النسبة إلى أن الطريقة الاصطناعية الحالية يمكن استخدامها على نطاق واسع.
تم تحليل الخصائص المغناطيسية للشركات المتعددة الجنسيات باستخدام مقياس المغناطيسية الاهتزازي.يظهر التباطؤ الناتج في الشكل 5.وكقاعدة عامة، تكتسب الشركات متعددة الجنسيات مغناطيسيتها من الفيروسين أثناء عملية التوليف.قد تزيد هذه الخصائص المغناطيسية الإضافية من قدرة امتصاص الكربونات النانوية في المستقبل.كما هو مبين في الشكل 5، يمكن تحديد العينات كمواد مغناطيسية فائقة.وفقًا لوهاج الدين وأرورا، فإن الحالة المغناطيسية الفائقة هي أن العينة ممغنطة إلى مغنطة التشبع (MS) عند تطبيق مجال مغناطيسي خارجي.وفي وقت لاحق، لم تعد التفاعلات المغناطيسية المتبقية تظهر في العينات.من الجدير بالذكر أن مغنطة التشبع تزداد مع زمن التوليف.ومن المثير للاهتمام أن MNC15 يتمتع بأعلى تشبع مغناطيسي لأن التكوين المغناطيسي القوي (المغنطة) يمكن أن يحدث بسبب وقت التوليف الأمثل في وجود مغناطيس خارجي.قد يكون هذا بسبب وجود Fe3O4، الذي يتمتع بخصائص مغناطيسية أفضل مقارنة بأكاسيد الحديد الأخرى مثل ɣ-Fe2O.ترتيب لحظة الامتزاز للتشبع لكل وحدة كتلة من الشركات المتعددة الجنسيات هو MNC15 > MNC10 > MNC20.وترد المعلمات المغناطيسية التي تم الحصول عليها في الجدول.2.
الحد الأدنى لقيمة التشبع المغناطيسي عند استخدام المغناطيس التقليدي في الفصل المغناطيسي هو حوالي 16.3 emu g-1.أصبحت قدرة الشركات المتعددة الجنسيات على إزالة الملوثات مثل الأصباغ في البيئة المائية وسهولة إزالة الشركات المتعددة الجنسيات عوامل إضافية للكربونات النانوية التي تم الحصول عليها.أظهرت الدراسات أن التشبع المغناطيسي لـ LSM يعتبر مرتفعًا.وبذلك وصلت جميع العينات إلى قيم تشبع مغناطيسي أكثر من كافية لإجراء الفصل المغناطيسي.
في الآونة الأخيرة، جذبت الشرائط أو الأسلاك المعدنية الانتباه باعتبارها عوامل محفزة أو عازلة في عمليات الاندماج بالموجات الدقيقة.تسبب تفاعلات الميكروويف للمعادن درجات حرارة عالية أو تفاعلات داخل المفاعل.تدعي هذه الدراسة أن الطرف والسلك الفولاذي المقاوم للصدأ (الملفوف) يسهلان تفريغ الميكروويف وتسخين المعدن.يتميز الفولاذ المقاوم للصدأ بخشونة واضحة عند الطرف، مما يؤدي إلى قيم عالية لكثافة الشحنة السطحية والمجال الكهربائي الخارجي.عندما تكتسب الشحنة طاقة حركية كافية، ستقفز الجزيئات المشحونة من الفولاذ المقاوم للصدأ، مما يتسبب في تأين البيئة، مما ينتج عنه تفريغ أو شرارة 68 .يساهم التفريغ المعدني بشكل كبير في تفاعلات تكسير المحلول المصحوبة بنقاط ساخنة ذات درجة حرارة عالية.وفقًا لخريطة درجة الحرارة في الشكل التكميلي 2 ب، ترتفع درجة الحرارة بسرعة، مما يشير إلى وجود نقاط ساخنة ذات درجة حرارة عالية بالإضافة إلى ظاهرة التفريغ القوي.
في هذه الحالة، لوحظ تأثير حراري، حيث أن الإلكترونات ضعيفة الارتباط يمكن أن تتحرك وتتركز على السطح وعلى الطرف69.عند جرح الفولاذ المقاوم للصدأ، تساعد المساحة السطحية الكبيرة للمعدن الموجود في المحلول على تحفيز التيارات الدوامية على سطح المادة والحفاظ على تأثير التسخين.تساعد هذه الحالة بشكل فعال على تقطيع سلاسل الكربون الطويلة من CPO والفيروسين والفيروسين.كما هو مبين في الشكل التكميلي 2 ب، يشير معدل درجة الحرارة الثابت إلى ملاحظة تأثير تسخين موحد في المحلول.
يظهر الشكل التكميلي 7 آلية مقترحة لتشكيل الشركات متعددة الجنسيات. تبدأ سلاسل الكربون الطويلة من CPO والفيروسين في التصدع عند درجة حرارة عالية.يتحلل الزيت ليشكل هيدروكربونات منقسمة تصبح سلائف كربون تعرف بالكريات في صورة FESEM MNC1070.بسبب طاقة البيئة والضغط 71 في الظروف الجوية.وفي الوقت نفسه، يتشقق الفيروسين أيضًا، ويشكل محفزًا من ذرات الكربون المترسبة على الحديد.ثم يحدث التنوي السريع ويتأكسد نواة الكربون ليشكل طبقة كربون غير متبلورة وجرافيتية أعلى النواة.مع مرور الوقت، يصبح حجم الكرة أكثر دقة وتجانسا.وفي الوقت نفسه، تؤدي قوى فان دير فال الموجودة أيضًا إلى تكتل المجالات.أثناء اختزال أيونات الحديد إلى Fe3O4 وɣ-Fe2O3 (وفقًا لتحليل طور الأشعة السينية)، تتشكل أنواع مختلفة من أكاسيد الحديد على سطح الكربونات النانوية، مما يؤدي إلى تكوين مركبات الكربون النانوية المغناطيسية.أظهر رسم خرائط EDS أن ذرات الحديد تم توزيعها بقوة على سطح MNC، كما هو موضح في الأشكال التكميلية 5 أ-ج.
والفرق هو أنه في وقت التوليف الذي يبلغ 20 دقيقة، يحدث تجميع الكربون.إنه يشكل مسامًا أكبر على سطح الشركات المتعددة الجنسيات، مما يشير إلى أنه يمكن اعتبار الشركات المتعددة الجنسيات كربونًا منشطًا، كما هو موضح في صور FESEM في الشكل 1e-g.قد يكون هذا الاختلاف في أحجام المسام مرتبطًا بمساهمة أكسيد الحديد من الفيروسين.في الوقت نفسه، بسبب ارتفاع درجة الحرارة التي تم الوصول إليها، هناك قشور مشوهة.تظهر الكربونات النانوية المغناطيسية أشكالًا مختلفة في أوقات تركيب مختلفة.من المرجح أن تشكل مركبات الكربون النانوية أشكالًا كروية مع أوقات تركيب أقصر.في الوقت نفسه، يمكن تحقيق المسام والمقاييس، على الرغم من أن الفرق في وقت التوليف لا يتجاوز 5 دقائق.
يمكن للكربونات النانوية المغناطيسية إزالة الملوثات من البيئة المائية.تعد قدرتها على الإزالة بسهولة بعد الاستخدام عاملاً إضافيًا لاستخدام الكربونات النانوية التي تم الحصول عليها في هذا العمل كمواد ماصة.في دراسة خصائص الامتزاز للكربونات النانوية المغناطيسية، قمنا بدراسة قدرة الشركات المتعددة الجنسيات على إزالة اللون من محاليل أزرق الميثيلين (MB) عند 30 درجة مئوية دون أي تعديل لدرجة الحموضة.خلصت العديد من الدراسات إلى أن أداء ماصات الكربون في نطاق درجة الحرارة من 25 إلى 40 درجة مئوية لا يلعب دورًا مهمًا في تحديد إزالة MC.على الرغم من أن قيم الرقم الهيدروجيني المتطرفة تلعب دورا هاما، إلا أن الشحنات يمكن أن تتشكل على المجموعات الوظيفية السطحية، مما يؤدي إلى تعطيل التفاعل الممتز ويؤثر على الامتزاز.لذلك، تم اختيار الشروط المذكورة أعلاه في هذه الدراسة مع الأخذ في الاعتبار هذه الحالات والحاجة إلى معالجة مياه الصرف الصحي النموذجية.
في هذا العمل، تم إجراء تجربة امتزاز دفعة واحدة عن طريق إضافة 20 ملغ من الشركات المتعددة الجنسيات إلى 20 مل من محلول مائي من أزرق الميثيلين بتركيزات أولية قياسية مختلفة (5-20 جزء في المليون) في وقت اتصال ثابت.يُظهر الشكل التكميلي 8 حالة التركيزات المختلفة (5-20 جزء في المليون) من محاليل الميثيلين الزرقاء قبل وبعد العلاج باستخدام MNC10 وMNC15 وMNC20.عند استخدام العديد من الشركات متعددة الجنسيات، انخفض مستوى الألوان لحلول MB.ومن المثير للاهتمام أنه وجد أن MNC20 يغير لون محاليل MB بسهولة بتركيز 5 جزء في المليون.وفي الوقت نفسه، خفضت MNC20 أيضًا مستوى الألوان لحل MB مقارنة بالشركات متعددة الجنسيات الأخرى.يظهر الطيف المرئي للأشعة فوق البنفسجية لـ MNC10-20 في الشكل التكميلي 9. وفي الوقت نفسه، يظهر معدل الإزالة ومعلومات الامتزاز في الشكل 9. 6 وفي الجدول 3، على التوالي.
يمكن العثور على قمم زرقاء قوية للميثيلين عند 664 نانومتر و600 نانومتر.وكقاعدة عامة، تنخفض شدة الذروة تدريجياً مع انخفاض التركيز الأولي لمحلول MG.في الشكل الإضافي 9 أ، يُظهر أطياف الأشعة فوق البنفسجية المرئية لمحاليل MB بتركيزات مختلفة بعد العلاج بـ MNC10، والتي غيرت شدة القمم بشكل طفيف فقط.من ناحية أخرى، انخفضت قمم الامتصاص لمحاليل MB بشكل ملحوظ بعد العلاج بـ MNC15 وMNC20، كما هو مبين في الشكلين التكميلي 9 ب و ج، على التوالي.تظهر هذه التغييرات بوضوح مع انخفاض تركيز محلول MG.ومع ذلك، فإن التغيرات الطيفية التي حققتها ذرات الكربون المغناطيسية الثلاثة كانت كافية لإزالة صبغة الميثيلين الزرقاء.
بناءً على الجدول 3، تظهر في الشكل 3 نتائج كمية MC الممتزة والنسبة المئوية لـ MC الممتز. 6. زاد امتزاز MG مع استخدام تركيزات أولية أعلى لجميع الشركات المتعددة الجنسيات.وفي الوقت نفسه، أظهرت نسبة الامتزاز أو معدل إزالة MB (MBR) اتجاهًا معاكسًا عندما زاد التركيز الأولي.عند تركيزات MC الأولية المنخفضة، ظلت المواقع النشطة غير المأهولة على سطح المادة المازة.ومع زيادة تركيز الصبغة، سينخفض ​​عدد المواقع النشطة غير المأهولة المتاحة لامتصاص جزيئات الصبغة.وخلص آخرون إلى أنه في ظل هذه الظروف سيتم تحقيق تشبع المواقع النشطة للامتصاص الحيوي.
لسوء الحظ بالنسبة لـ MNC10، زاد وانخفض MBR بعد 10 جزء في المليون من محلول MB.وفي الوقت نفسه، يتم امتصاص جزء صغير جدًا من MG فقط.يشير هذا إلى أن 10 جزء في المليون هو التركيز الأمثل لامتصاص MNC10.بالنسبة لجميع الشركات متعددة الجنسيات التي تمت دراستها في هذا العمل، كان ترتيب قدرات الامتصاص على النحو التالي: MNC20 > MNC15 > MNC10، وكان متوسط ​​القيم 10.36 مجم/جم، 6.85 مجم/جم و0.71 مجم/جم، متوسط ​​إزالة معدلات MG كانت 87 و 79% و 62.26% و 5.75%.وهكذا، أظهر MNC20 أفضل خصائص الامتزاز بين مركبات الكربون النانوية المغناطيسية المصنعة، مع الأخذ في الاعتبار قدرة الامتزاز والطيف المرئي فوق البنفسجي.على الرغم من أن قدرة الامتصاص أقل مقارنة بالمركبات النانوية المغناطيسية الأخرى مثل المركب المغناطيسي MWCNT (11.86 مجم/جم) والجسيمات النانوية Fe3O4 النانوية المغناطيسية (18.44 مجم/جم)، إلا أن هذه الدراسة لا تتطلب استخدامًا إضافيًا للمنشط.تعمل المواد الكيميائية كمحفزات.توفير طرق اصطناعية نظيفة وممكنة73،74.
كما هو موضح من خلال قيم SBET للشركات متعددة الجنسيات، يوفر السطح المحدد العالي مواقع أكثر نشاطًا لامتصاص محلول MB.لقد أصبحت هذه إحدى السمات الأساسية للكربونات النانوية الاصطناعية.في الوقت نفسه، نظرًا لصغر حجم الشركات المتعددة الجنسيات، فإن وقت التوليف قصير ومقبول، وهو ما يتوافق مع الصفات الرئيسية للمواد الماصة الواعدة.بالمقارنة مع الممتزات الطبيعية التقليدية، فإن الشركات المتعددة الجنسيات المركبة مشبعة مغناطيسيًا ويمكن إزالتها بسهولة من المحلول تحت تأثير مجال مغناطيسي خارجي.وبالتالي، يتم تقليل الوقت اللازم لعملية العلاج بأكملها.
تعتبر متساوي درجة حرارة الامتزاز ضرورية لفهم عملية الامتزاز ومن ثم توضيح كيفية تقسيم الأجزاء الممتزة بين المرحلتين السائلة والصلبة عند الوصول إلى التوازن.يتم استخدام معادلات لانجميور وفريندليتش كمعادلات متساوية الحرارة القياسية، والتي تشرح آلية الامتزاز، كما هو موضح في الشكل 7. يُظهر نموذج لانجميور جيدًا تكوين طبقة ممتزة واحدة على السطح الخارجي للمادة المازة.من الأفضل وصف متساوي الحرارة على أنه أسطح امتزاز متجانسة.في الوقت نفسه، يوضح متساوي حرارة فروندليتش بشكل أفضل مشاركة العديد من مناطق الامتزاز وطاقة الامتزاز في الضغط على المادة الممتزة إلى سطح غير متجانس.
الأيسوثرم النموذجي لأيسوثرم لانجميور (أ - ج) وأيسوثرم فروندليتش (د - و) لـ MNC10 و MNC15 و MNC20.
عادة ما تكون متساوي حرارة الامتزاز عند تركيزات منخفضة من المذاب خطية.يمكن التعبير عن التمثيل الخطي لنموذج لانجميور الأيسوثرم في معادلة.1 تحديد معلمات الامتزاز.
KL (l/mg) هو ثابت Langmuir الذي يمثل تقارب الارتباط بين MB وMNC.وفي الوقت نفسه، qmax هو الحد الأقصى لقدرة الامتزاز (mg/g)، qe هو التركيز الممتز لـ MC (mg/g)، وCe هو تركيز التوازن لمحلول MC.يمكن وصف التعبير الخطي لنموذج فروندليتش متساوي الحرارة على النحو التالي: