با استفاده از روغن نخل به عنوان یک پیش ماده سبز، سنتز قوس نانوکربن های مغناطیسی با استفاده از اجاق مایکروویو برای تصفیه فاضلاب.

از بازدید شما از Nature.com سپاسگزاریم.شما از یک نسخه مرورگر با پشتیبانی محدود CSS استفاده می کنید.برای بهترین تجربه، توصیه می کنیم از یک مرورگر به روز شده استفاده کنید (یا حالت سازگاری را در اینترنت اکسپلورر غیرفعال کنید).علاوه بر این، برای اطمینان از پشتیبانی مداوم، سایت را بدون استایل و جاوا اسکریپت نشان می‌دهیم.
چرخ فلکی از سه اسلاید را همزمان نمایش می دهد.از دکمه های قبلی و بعدی برای حرکت در سه اسلاید در یک زمان استفاده کنید یا از دکمه های لغزنده در پایان برای حرکت در سه اسلاید در یک زمان استفاده کنید.
وجود فلزات ساطع شده توسط تشعشعات مایکروویو بحث برانگیز است زیرا فلزات به راحتی مشتعل می شوند.اما آنچه جالب است این است که محققان دریافتند که پدیده تخلیه قوس مسیر امیدوارکننده ای را برای سنتز نانومواد با تقسیم مولکول ها ارائه می دهد.این مطالعه در حال توسعه یک روش مصنوعی یک مرحله‌ای و در عین حال مقرون‌به‌صرفه است که گرمایش مایکروویو و قوس الکتریکی را برای تبدیل روغن نخل خام به نانوکربن مغناطیسی (MNC) ترکیب می‌کند، که می‌تواند به عنوان جایگزین جدیدی برای تولید روغن نخل در نظر گرفته شود.این شامل سنتز یک محیط با سیم فولادی ضد زنگ دائمی (محیط دی الکتریک) و فروسن (کاتالیزور) تحت شرایط تا حدی بی اثر است.این روش با موفقیت برای گرمایش در محدوده دمایی 190.9 تا 472.0 درجه سانتیگراد با زمان های مختلف سنتز (10-20 دقیقه) نشان داده شده است.MNC های تازه آماده شده کره هایی با اندازه متوسط ​​20.38-31.04 نانومتر، ساختار مزوپور (SBET: 14.83-151.95 m2/g) و محتوای بالای کربن ثابت (52.79-71.24 درصد وزنی) و همچنین D و G را نشان دادند. باند (ID/g) 0.98-0.99.تشکیل پیک های جدید در طیف FTIR (522.29-588.48 cm-1) به نفع حضور ترکیبات FeO در فروسن گواهی می دهد.مغناطیس‌سنج‌ها اشباع مغناطیسی بالایی (22.32-26.84 emu/g) را در مواد فرومغناطیسی نشان می‌دهند.استفاده از MNC ها در تصفیه فاضلاب با ارزیابی ظرفیت جذب آنها با استفاده از آزمون جذب متیلن بلو (MB) در غلظت های مختلف از 5 تا 20 ppm نشان داده شده است.MNC های به دست آمده در زمان سنتز (20 دقیقه) بالاترین راندمان جذب (10.36 میلی گرم بر گرم) را در مقایسه با سایرین نشان دادند و نرخ حذف رنگ MB 87.79٪ بود.بنابراین، مقادیر لانگمویر در مقایسه با مقادیر فروندلیخ خوش‌بینانه نیستند، به طوری که R2 برای MNC‌های سنتز شده به ترتیب در 10 دقیقه (MNC10)، 15 دقیقه (MNC15) و 20 دقیقه (MNC20) حدود 0.80، 0.98 و 0.99 است.در نتیجه، سیستم جذب در حالت ناهمگن است.بنابراین، قوس الکتریکی مایکروویو یک روش امیدوارکننده برای تبدیل CPO به MNC ارائه می دهد که می تواند رنگ های مضر را حذف کند.
تشعشعات مایکروویو می توانند از طریق برهمکنش مولکولی میدان های الکترومغناطیسی، داخلی ترین قسمت های مواد را گرم کنند.این پاسخ مایکروویو از این جهت منحصر به فرد است که پاسخ حرارتی سریع و یکنواختی را ایجاد می کند.بنابراین، سرعت بخشیدن به فرآیند گرمایش و افزایش واکنش های شیمیایی امکان پذیر است.در عین حال، به دلیل زمان واکنش کوتاه‌تر، واکنش مایکروویو در نهایت می‌تواند محصولاتی با خلوص بالا و بازده بالا تولید کند.تشعشعات مایکروویو به دلیل خواص شگفت انگیزی که دارد، سنتز مایکروویو جالبی را تسهیل می کند که در بسیاری از مطالعات از جمله واکنش های شیمیایی و سنتز نانومواد استفاده می شود.در طی فرآیند گرمایش، خواص دی الکتریک گیرنده داخل محیط نقش تعیین کننده ای دارد، زیرا یک نقطه داغ در محیط ایجاد می کند که منجر به تشکیل نانوکربن هایی با مورفولوژی و خواص مختلف می شود.مطالعه ای توسط Omoriyekomwan و همکاران.تولید نانوالیاف کربن توخالی از هسته خرما با استفاده از کربن فعال و نیتروژن8.علاوه بر این، فو و حمید استفاده از یک کاتالیزور را برای تولید کربن فعال فیبر روغن نخل در یک اجاق مایکروویو 350 W9 تعیین کردند.بنابراین می توان از رویکرد مشابهی برای تبدیل روغن پالم خام به MNC با معرفی روبنده های مناسب استفاده کرد.
پدیده جالبی بین تشعشعات مایکروویو و فلزات با لبه‌های تیز، نقطه‌ها یا بی‌نظمی‌های زیر میکروسکوپی مشاهده شده است.وجود این دو جسم تحت تأثیر قوس الکتریکی یا جرقه (که معمولاً تخلیه قوس نامیده می شود) خواهد بود.قوس باعث ایجاد نقاط داغ موضعی تر می شود و واکنش را تحت تأثیر قرار می دهد و در نتیجه ترکیب شیمیایی محیط را بهبود می بخشد.این پدیده خاص و جالب، مطالعات مختلفی از جمله حذف آلاینده‌ها را به خود جلب کرده است.
اخیراً، نانوکربن‌هایی مانند نانولوله‌های کربنی، نانوکره‌های کربنی و اکسید گرافن احیا شده اصلاح‌شده به دلیل خواصی که دارند مورد توجه قرار گرفته‌اند.این نانوکربن‌ها پتانسیل زیادی برای کاربردهای مختلف از تولید برق گرفته تا تصفیه آب یا آلودگی زدایی دارند.علاوه بر این، خواص کربن عالی مورد نیاز است، اما در عین حال، خواص مغناطیسی خوب مورد نیاز است.این برای کاربردهای چند منظوره از جمله جذب بالای یون‌های فلزی و رنگ‌ها در تصفیه فاضلاب، اصلاح‌کننده‌های مغناطیسی در سوخت‌های زیستی و حتی جاذب‌های مایکروویو با راندمان بالا بسیار مفید است.در عین حال، این کربن ها یک مزیت دیگر از جمله افزایش سطح محل فعال نمونه را دارند.
در سال های اخیر، تحقیقات در مورد مواد نانو کربن مغناطیسی رو به افزایش بوده است.به طور معمول، این نانوکربن های مغناطیسی مواد چند منظوره حاوی مواد مغناطیسی نانو اندازه هستند که می توانند باعث واکنش کاتالیزورهای خارجی مانند میدان های مغناطیسی الکترواستاتیک خارجی یا متناوب شوند.نانوکربن های مغناطیسی با توجه به خواص مغناطیسی خود می توانند با طیف وسیعی از مواد فعال و ساختارهای پیچیده برای تثبیت ترکیب شوند.در همین حال، نانوکربن های مغناطیسی (MNCs) کارایی عالی در جذب آلاینده های محلول های آبی نشان می دهند.علاوه بر این، سطح ویژه بالا و منافذ تشکیل شده در MNC ها می تواند ظرفیت جذب را افزایش دهد.جداکننده های مغناطیسی می توانند MNC ها را از محلول های بسیار واکنش پذیر جدا کرده و آنها را به یک جاذب قابل دوام و مدیریت تبدیل کنند.
چندین محقق نشان داده اند که نانوکربن های با کیفیت بالا را می توان با استفاده از روغن نخل خام تولید کرد.روغن پالم که با نام علمی Elais Guneensis شناخته می شود، با تولید حدود 76.55 میلیون تن در سال 202135 یکی از روغن های خوراکی مهم در نظر گرفته می شود. روغن پالم خام یا CPO حاوی نسبت متعادلی از اسیدهای چرب غیر اشباع (EFA) و اسیدهای چرب اشباع شده است. (مرجع پولی سنگاپور).بیشتر هیدروکربن های موجود در CPO تری گلیسیرید هستند، گلیسریدی که از سه جزء تری گلیسیرید استات و یک جزء گلیسرول تشکیل شده است.این هیدروکربن‌ها را می‌توان به دلیل محتوای کربن زیادشان تعمیم داد و آنها را به پیش‌سازهای سبز بالقوه برای تولید نانوکربن تبدیل کرد.با توجه به ادبیات، CNT37،38،39،40، نانوکره های کربنی 33،41 و گرافن34،42،43 معمولاً با استفاده از روغن نخل خام یا روغن خوراکی سنتز می شوند.این نانوکربن ها دارای پتانسیل بالایی در کاربردهای مختلف از تولید برق گرفته تا تصفیه آب یا آلودگی زدایی هستند.
سنتز حرارتی مانند CVD38 یا pyrolysis33 به روشی مطلوب برای تجزیه روغن پالم تبدیل شده است.متأسفانه دمای بالا در این فرآیند هزینه تولید را افزایش می دهد.تولید ماده ترجیحی 44 نیازمند روش های طولانی، خسته کننده و روش های تمیز کردن است.اما نیاز به جداسازی فیزیکی و ترک خوردگی به دلیل پایداری خوب روغن پالم خام در دماهای بالا غیر قابل انکار است.بنابراین، برای تبدیل روغن پالم خام به مواد کربن دار، هنوز دماهای بالاتری لازم است.قوس مایع را می توان به عنوان بهترین پتانسیل و روش جدید برای سنتز نانوکربن مغناطیسی 46 در نظر گرفت.این رویکرد انرژی مستقیمی را برای پیش سازها و راه حل ها در حالت های بسیار هیجان زده فراهم می کند.تخلیه قوس می تواند باعث شکسته شدن پیوندهای کربنی در روغن نخل خام شود.با این حال، فاصله الکترود مورد استفاده ممکن است نیاز به برآورده کردن الزامات سختگیرانه داشته باشد، که مقیاس صنعتی را محدود می کند، بنابراین یک روش کارآمد هنوز نیاز به توسعه دارد.
تا آنجا که ما می دانیم، تحقیقات در مورد تخلیه قوس با استفاده از امواج مایکروویو به عنوان روشی برای سنتز نانوکربن ها محدود است.در عین حال، استفاده از روغن پالم خام به عنوان پیش ساز به طور کامل مورد بررسی قرار نگرفته است.بنابراین، این مطالعه با هدف بررسی امکان تولید نانوکربن های مغناطیسی از پیش سازهای خام روغن نخل با استفاده از قوس الکتریکی با استفاده از اجاق مایکروویو انجام می شود.فراوانی روغن پالم باید در محصولات و کاربردهای جدید منعکس شود.این رویکرد جدید برای پالایش روغن نخل می‌تواند به تقویت بخش اقتصادی کمک کند و منبع درآمد دیگری برای تولیدکنندگان روغن نخل، به‌ویژه مزارع روغن نخل کشاورزان کوچک باشد.طبق مطالعه ایومپ و همکاران بر روی خرده مالکان آفریقایی، خرده مالکان تنها زمانی درآمد بیشتری کسب می کنند که خودشان خوشه های میوه تازه را فرآوری کنند و روغن پالم را خام بفروشند تا اینکه آن را به واسطه ها بفروشند، که کاری پرهزینه و خسته کننده است47.در عین حال، افزایش تعطیلی کارخانه ها به دلیل COVID-19 بر محصولات کاربردی مبتنی بر روغن نخل تأثیر گذاشته است.جالب اینجاست که از آنجایی که اکثر خانوارها به اجاق های مایکروویو دسترسی دارند و روش پیشنهادی در این مطالعه را می توان امکان پذیر و مقرون به صرفه دانست، تولید MNC را می توان به عنوان جایگزینی برای مزارع روغن نخل در مقیاس کوچک در نظر گرفت.در همین حال، در مقیاس بزرگتر، شرکت ها می توانند در راکتورهای بزرگ برای تولید TNC های بزرگ سرمایه گذاری کنند.
این مطالعه عمدتاً فرآیند سنتز را با استفاده از فولاد ضد زنگ به عنوان محیط دی الکتریک برای مدت زمان های مختلف پوشش می دهد.اکثر مطالعات عمومی با استفاده از امواج مایکروویو و نانوکربن ها زمان سنتز قابل قبول 30 دقیقه یا بیشتر را پیشنهاد می کنند.به منظور حمایت از یک ایده عملی قابل دسترس و عملی، این مطالعه با هدف به دست آوردن MNC با زمان سنتز کمتر از میانگین انجام شد.در همان زمان، این مطالعه تصویری از آمادگی فناوری سطح 3 را ترسیم می کند، زیرا این نظریه در مقیاس آزمایشگاهی اثبات و اجرا می شود.بعدها، MNC های به دست آمده با خواص فیزیکی، شیمیایی و مغناطیسی مشخص شدند.سپس متیلن بلو برای نشان دادن ظرفیت جذب MNC های حاصل استفاده شد.
روغن نخل خام از کارخانه Apas Balung، Sawit Kinabalu Sdn به دست آمد.Bhd.، Tawau، و به عنوان پیش ساز کربن برای سنتز استفاده می شود.در این مورد، یک سیم فولادی ضد زنگ با قطر 0.90 میلی متر به عنوان یک محیط دی الکتریک استفاده شد.فروسن (خلوص 99%)، به دست آمده از سیگما آلدریچ، ایالات متحده، به عنوان کاتالیزور در این کار انتخاب شد.متیلن بلو (Bendosen، 100 گرم) بیشتر برای آزمایشات جذب استفاده شد.
در این مطالعه، یک اجاق مایکروویو خانگی (پاناسونیک: SAM-MG23K3513GK) به یک راکتور مایکروویو تبدیل شد.سه سوراخ در قسمت بالایی مایکروفر برای ورودی و خروجی گاز و یک ترموکوپل ایجاد شد.پروب های ترموکوپل با لوله های سرامیکی عایق بندی شدند و برای هر آزمایش در شرایط یکسان قرار گرفتند تا از حوادث جلوگیری شود.در همین حال، یک راکتور شیشه ای بوروسیلیکات با درب سه سوراخ برای قرار دادن نمونه ها و نای استفاده شد.یک نمودار شماتیک از یک راکتور مایکروویو را می توان در شکل تکمیلی 1 اشاره کرد.
با استفاده از روغن نخل خام به عنوان پیش ساز کربن و فروسن به عنوان کاتالیزور، نانوکربن های مغناطیسی سنتز شدند.حدود 5 درصد وزنی کاتالیزور فروسن به روش کاتالیست دوغاب تهیه شد.فروسن به مدت 30 دقیقه با 20 میلی لیتر روغن نخل خام با سرعت 60 دور در دقیقه مخلوط شد.سپس مخلوط به یک بوته آلومینا منتقل شد و یک سیم فولادی ضد زنگ به طول 30 سانتی متر سیم پیچ شده و به صورت عمودی در داخل بوته قرار داده شد.بوته آلومینا را در راکتور شیشه ای قرار دهید و آن را با یک درب شیشه ای مهر و موم شده در داخل اجاق مایکروویو محکم کنید.نیتروژن 5 دقیقه قبل از شروع واکنش به داخل محفظه دمیده شد تا هوای ناخواسته از محفظه خارج شود.قدرت مایکروویو به 800 وات افزایش یافته است زیرا این حداکثر توان مایکروویو است که می تواند شروع قوس خوبی را حفظ کند.بنابراین، این ممکن است به ایجاد شرایط مطلوب برای واکنش های مصنوعی کمک کند.در عین حال، این یک محدوده توان پرکاربرد بر حسب وات برای واکنش های همجوشی مایکروویو است48،49.مخلوط به مدت 10، 15 یا 20 دقیقه در طول واکنش حرارت داده شد.پس از اتمام واکنش، راکتور و مایکروویو به طور طبیعی تا دمای اتاق خنک شدند.محصول نهایی در بوته آلومینا یک رسوب سیاه رنگ با سیم های مارپیچ بود.
رسوب سیاه رنگ جمع آوری و چندین بار به طور متناوب با اتانول، ایزوپروپانول (70%) و آب مقطر شسته شد.پس از شستشو و تمیز کردن، محصول به مدت یک شب در دمای 80 درجه سانتی گراد در اجاق معمولی خشک می شود تا ناخالصی های ناخواسته تبخیر شود.سپس محصول برای تعیین شخصیت جمع آوری شد.نمونه های دارای برچسب MNC10، MNC15 و MNC20 برای سنتز نانوکربن های مغناطیسی به مدت 10 دقیقه، 15 دقیقه و 20 دقیقه استفاده شدند.
مورفولوژی MNC را با میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی یا FESEM (مدل Zeiss Auriga) با بزرگنمایی 100 تا 150 کیلوX مشاهده کنید.در همان زمان، ترکیب عنصری توسط طیف‌سنجی پرتو ایکس پراکنده انرژی (EDS) آنالیز شد.تجزیه و تحلیل EMF در فاصله کاری 2.8 میلی متر و ولتاژ شتاب دهنده 1 کیلو ولت انجام شد.سطح ویژه و مقادیر منافذ MNC با روش Brunauer-Emmett-Teller (BET)، از جمله ایزوترم جذب-واجذبی N2 در 77 K اندازه‌گیری شد. تجزیه و تحلیل با استفاده از سطح سنج مدل (MICROMERITIC ASAP 2020) انجام شد. .
بلورینگی و فاز نانوکربن‌های مغناطیسی با پراش پودر اشعه ایکس یا XRD (Burker D8 Advance) در طول موج 0.154 نانومتر تعیین شد.پراش بین 2θ = 5 و 85 درجه با سرعت اسکن 2 درجه در دقیقه ثبت شد.علاوه بر این، ساختار شیمیایی MNCs با استفاده از طیف‌سنجی فروسرخ تبدیل فوریه (FTIR) مورد بررسی قرار گرفت.تجزیه و تحلیل با استفاده از Perkin Elmer FTIR-Spectrum 400 با سرعت اسکن در محدوده 4000 تا 400 cm-1 انجام شد.در مطالعه ویژگی‌های ساختاری نانوکربن‌های مغناطیسی، طیف‌سنجی رامان با استفاده از یک لیزر دوپ شده با نئودیمیم (532 نانومتر) در طیف‌سنجی U-RAMAN با هدف 100X انجام شد.
یک مغناطیس سنج ارتعاشی یا VSM (سری Lake Shore 7400) برای اندازه گیری اشباع مغناطیسی اکسید آهن در MNC ها استفاده شد.میدان مغناطیسی حدود 8 kOe استفاده شد و 200 نقطه به دست آمد.
هنگام مطالعه پتانسیل MNC ها به عنوان جاذب در آزمایشات جذب، از رنگ کاتیونی متیلن بلو (MB) استفاده شد.MNC ها (20 میلی گرم) به 20 میلی لیتر از محلول آبی متیلن بلو با غلظت های استاندارد در محدوده 5-20 میلی گرم در L50 اضافه شدند.pH محلول در طول مطالعه در pH خنثی 7 تنظیم شد.محلول به صورت مکانیکی در 150 دور در دقیقه و 303.15 کلوین بر روی یک تکان دهنده چرخشی (همراه آزمایشگاه: SI-300R) هم زده شد.سپس MNC ها با استفاده از آهنربا جدا می شوند.از اسپکتروفتومتر مرئی UV (Varian Cary 50 UV-Vis Spectrophotometer) برای مشاهده غلظت محلول MB قبل و بعد از آزمایش جذب استفاده کنید و به منحنی استاندارد متیلن بلو در حداکثر طول موج 664 نانومتر مراجعه کنید.آزمایش سه بار تکرار شد و مقدار متوسط ​​داده شد.حذف MG از محلول با استفاده از معادله کلی برای مقدار MC جذب شده در تعادل qe و درصد حذف محاسبه شد.
آزمایش‌ها بر روی ایزوترم جذب نیز با هم زدن غلظت‌های مختلف (20-5 میلی‌گرم در لیتر) محلول‌های MG و 20 میلی‌گرم جاذب در دمای ثابت 15/293 کلوین میلی‌گرم برای همه MNC‌ها انجام شد.
آهن و کربن مغناطیسی در چند دهه گذشته به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته اند.این مواد مغناطیسی مبتنی بر کربن به دلیل خواص الکترومغناطیسی عالی خود توجه فزاینده‌ای را به خود جلب می‌کنند، که منجر به کاربردهای فناوری بالقوه مختلف، عمدتاً در لوازم الکتریکی و تصفیه آب می‌شود.در این مطالعه، نانوکربن‌ها با کراکینگ هیدروکربن‌ها در روغن نخل خام با استفاده از تخلیه مایکروویو سنتز شدند.سنتز در زمان‌های مختلف، از 10 تا 20 دقیقه، با نسبت ثابت (5:1) پیش‌ساز و کاتالیزور، با استفاده از یک کلکتور جریان فلزی (SS پیچ خورده) و تا حدی بی‌اثر (هوای نامطلوب پاک‌شده با نیتروژن در شروع آزمایش).رسوبات کربنی حاصل به شکل یک پودر جامد سیاه رنگ هستند، همانطور که در شکل تکمیلی 2a نشان داده شده است.بازده کربن رسوب‌شده به ترتیب در زمان‌های سنتز 10 دقیقه، 15 دقیقه و 20 دقیقه تقریباً 5.57، 8.21 درصد و 11.67 درصد بود.این سناریو نشان می‌دهد که زمان‌های سنتز طولانی‌تر به بازده بالاتر کمک می‌کند - بازده کم، به احتمال زیاد به دلیل زمان واکنش کوتاه و فعالیت کم کاتالیزور.
در همین حال، نمودار دمای سنتز در مقابل زمان برای نانوکربن‌های به‌دست‌آمده را می‌توان در شکل تکمیلی 2b نشان داد.بالاترین دما برای MNC10، MNC15 و MNC20 به ترتیب 190.9 درجه سانتی گراد، 434.5 درجه سانتی گراد و 472 درجه سانتی گراد بود.برای هر منحنی، یک شیب تند دیده می شود که نشان دهنده افزایش ثابت دما در داخل راکتور به دلیل گرمای ایجاد شده در طول قوس فلزی است.این را می توان در 0-2 دقیقه، 0-5 دقیقه و 0-8 دقیقه برای MNC10، MNC15 و MNC20 مشاهده کرد.پس از رسیدن به یک نقطه خاص، شیب به بالاترین درجه حرارت ادامه می دهد و شیب متوسط ​​می شود.
میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی (FESEM) برای مشاهده توپوگرافی سطح نمونه‌های MNC استفاده شد.همانطور که در شکل نشان داده شده است.1، نانوکربن های مغناطیسی ساختار مورفولوژیکی کمی متفاوت در زمان های مختلف سنتز دارند.تصاویر FESEM MNC10 در شکل.1a,b نشان می دهد که تشکیل کره های کربنی به دلیل کشش سطحی بالا از میکرو و نانوکره های درهم و چسبیده تشکیل شده است.در عین حال، وجود نیروهای واندروالس منجر به تجمع کره های کربن می شود52.افزایش زمان سنتز منجر به اندازه‌های کوچک‌تر و افزایش تعداد کره‌ها به دلیل واکنش‌های ترک طولانی‌تر شد.روی انجیر1c نشان می دهد که MNC15 شکل کروی تقریباً کاملی دارد.با این حال، کره های انباشته شده هنوز می توانند مزوپورها را تشکیل دهند که بعداً می توانند مکان های خوبی برای جذب متیلن بلو شوند.با بزرگنمایی بالای 15000 برابر در شکل 1d، کره‌های کربن بیشتری را می‌توان با اندازه متوسط ​​20.38 نانومتر مشاهده کرد.
تصاویر FESEM از نانوکربن های سنتز شده پس از 10 دقیقه (a، b)، 15 دقیقه (c، d) و 20 دقیقه (e-g) با بزرگنمایی 7000 و 15000 برابر.
روی انجیر1e-g MNC20 توسعه منافذ با کره های کوچک را بر روی سطح کربن مغناطیسی به تصویر می کشد و مورفولوژی کربن فعال مغناطیسی را دوباره جمع می کند.منافذ با قطرها و عرض های مختلف به طور تصادفی بر روی سطح کربن مغناطیسی قرار می گیرند.بنابراین، این ممکن است توضیح دهد که چرا MNC20 سطح و حجم منافذ بیشتری را همانطور که توسط تجزیه و تحلیل BET نشان داده شده است، نشان می دهد، زیرا منافذ بیشتری در سطح آن نسبت به سایر زمان های مصنوعی تشکیل شده است.میکروگراف های گرفته شده با بزرگنمایی بالای 15000 برابر، اندازه ذرات ناهمگن و اشکال نامنظم را نشان دادند، همانطور که در شکل 1g نشان داده شده است.هنگامی که زمان رشد به 20 دقیقه افزایش یافت، کره های تجمع یافته بیشتری تشکیل شدند.
جالب اینجاست که تکه های کربن پیچ خورده نیز در همین منطقه پیدا شده است.قطر کره ها از 5.18 تا 96.36 نانومتر متغیر بود.این شکل گیری ممکن است به دلیل وقوع هسته های تفاضلی باشد که توسط دمای بالا و امواج مایکروویو تسهیل می شود.اندازه کره محاسبه شده MNC های آماده شده به طور متوسط ​​20.38 نانومتر برای MNC10، 24.80 نانومتر برای MNC15، و 31.04 نانومتر برای MNC20 بود.توزیع اندازه کره ها در شکل تکمیلی نشان داده شده است.3.
شکل تکمیلی 4 به ترتیب طیف EDS و ترکیب عنصری MNC10، MNC15 و MNC20 را نشان می دهد.با توجه به طیف‌ها، مشخص شد که هر نانوکربن حاوی مقادیر متفاوتی از C، O و Fe است.این به دلیل واکنش های مختلف اکسیداسیون و ترک است که در طول زمان سنتز اضافی رخ می دهد.اعتقاد بر این است که مقدار زیادی C از پیش ساز کربن، روغن نخل خام حاصل می شود.در همین حال، درصد پایین O به دلیل فرآیند اکسیداسیون در طول سنتز است.در عین حال، آهن به اکسید آهنی که پس از تجزیه فروسن بر روی سطح نانوکربن رسوب می‌کند نسبت داده می‌شود.علاوه بر این، شکل تکمیلی 5a-c نگاشت عناصر MNC10، MNC15 و MNC20 را نشان می دهد.بر اساس نقشه برداری اساسی، مشاهده شد که آهن به خوبی در سطح MNC توزیع شده است.
تجزیه و تحلیل جذب و دفع نیتروژن اطلاعاتی در مورد مکانیسم جذب و ساختار متخلخل ماده ارائه می دهد.ایزوترم های جذب N2 و نمودارهای سطح MNC BET در شکل ها نشان داده شده است.2. بر اساس تصاویر FESEM، انتظار می رود رفتار جذب ترکیبی از ساختارهای ریز متخلخل و مزوپور را به دلیل تجمع نشان دهد.با این حال، نمودار در شکل 2 نشان می دهد که جاذب شبیه ایزوترم نوع IV و حلقه هیسترزیس نوع H2 IUPAC55 است.این نوع ایزوترم اغلب مشابه مواد مزوپور است.رفتار جذب مزوپورها معمولاً با برهمکنش واکنش های جذب-جذب با مولکول های ماده متراکم تعیین می شود.ایزوترم های جذب S شکل یا S شکل معمولاً توسط جذب چند لایه تک لایه و به دنبال آن پدیده ای ایجاد می شود که در آن گاز در فشارهای زیر فشار اشباع مایع حجیم به فاز مایع در منافذ متراکم می شود که به عنوان تراکم منفذی 56 شناخته می شود. تراکم مویرگی در منافذ در فشارهای نسبی (p/po) بالای 0.50 رخ می دهد.در همین حال، ساختار منافذ پیچیده هیسترزیس نوع H2 را نشان می دهد که به مسدود شدن منافذ یا نشت در محدوده باریکی از منافذ نسبت داده می شود.
پارامترهای فیزیکی سطح به دست آمده از آزمایشات BET در جدول 1 نشان داده شده است. مساحت سطح BET و حجم منافذ کل به طور قابل توجهی با افزایش زمان سنتز افزایش یافت.متوسط ​​اندازه منافذ MNC10، MNC15 و MNC20 به ترتیب 7.2779 نانومتر، 7.6275 نانومتر و 7.8223 نانومتر است.طبق توصیه های IUPAC، این منافذ میانی را می توان به عنوان مواد مزوپور طبقه بندی کرد.ساختار مزوپور می تواند متیلن بلو را به راحتی توسط MNC57 قابل نفوذ و جذب کند.حداکثر زمان سنتز (MNC20) بیشترین سطح را نشان داد و پس از آن MNC15 و MNC10 قرار گرفتند.سطح BET بالاتر می تواند عملکرد جذب را بهبود بخشد زیرا سایت های سورفکتانت بیشتری در دسترس هستند.
الگوهای پراش اشعه ایکس MNC های سنتز شده در شکل 3 نشان داده شده است. در دماهای بالا، فروسن نیز ترک می خورد و اکسید آهن را تشکیل می دهد.روی انجیر3a الگوی XRD MNC10 را نشان می دهد.دو قله در 2θ، 43.0 درجه و 62.32 درجه را نشان می دهد که به ɣ-Fe2O3 اختصاص داده شده است (JCPDS #39-1346).در همان زمان، Fe3O4 دارای یک اوج کرنش در 2θ: 35.27 درجه است.از سوی دیگر، در الگوی پراش MHC15 در شکل 3b پیک های جدیدی را نشان می دهد که به احتمال زیاد با افزایش دما و زمان سنتز مرتبط هستند.اگرچه پیک 2θ: 26.202 درجه شدت کمتری دارد، الگوی پراش با فایل گرافیتی JCPDS (JCPDS #75-1621) مطابقت دارد، که نشان‌دهنده وجود کریستال‌های گرافیت در نانوکربن است.این پیک در MNC10 وجود ندارد، احتمالاً به دلیل دمای کم قوس در طول سنتز.در 2θ سه قله زمانی وجود دارد: 30.082 درجه، 35.502 درجه، 57.422 درجه منتسب به Fe3O4.همچنین دو قله را نشان می دهد که حضور ɣ-Fe2O3 را در 2θ نشان می دهد: 43.102 درجه و 62.632 درجه.برای MNC سنتز شده برای 20 دقیقه (MNC20)، همانطور که در شکل 3c نشان داده شده است، یک الگوی پراش مشابه را می توان در MNK15 مشاهده کرد.اوج گرافیکی در 26.382 درجه نیز در MNC20 قابل مشاهده است.سه قله تیز نشان داده شده در 2θ: 30.102 درجه، 35.612 درجه، 57.402 درجه برای Fe3O4 هستند.علاوه بر این، حضور ε-Fe2O3 در 2θ نشان داده شده است: 42.972 درجه و 62.61.وجود ترکیبات اکسید آهن در MNC های حاصل می تواند تأثیر مثبتی بر توانایی جذب متیلن بلو در آینده داشته باشد.
ویژگی‌های پیوند شیمیایی در نمونه‌های MNC و CPO از طیف بازتاب FTIR در شکل 6 تکمیلی تعیین شد. در ابتدا، شش پیک مهم روغن پالم خام، چهار جزء شیمیایی مختلف را که در جدول تکمیلی 1 توضیح داده شده است، نشان می‌دهند. پیک‌های اساسی شناسایی‌شده در CPO 2913.81 cm-1، 2840 cm-1 و 1463.34 cm-1 است که به ارتعاشات کششی CH آلکان ها و سایر گروه های آلیفاتیک CH2 یا CH3 اشاره دارد.جنگل داران قله شناسایی شده 1740.85 سانتی متر در 1 و 1160.83 سانتی متر در 1 هستند.اوج در 1740.85 cm-1 یک پیوند C=O است که توسط کربونیل استری از گروه عاملی تری گلیسیرید گسترش یافته است.در همین حال، اوج در 1160.83 cm-1 نشان از گروه استر CO58.59 توسعه یافته است.در همین حال، اوج در 813.54 سانتی متر-1 نشان از گروه آلکان است.
بنابراین، برخی از پیک های جذب در روغن پالم خام با افزایش زمان سنتز ناپدید شدند.قله‌های 2913.81 cm-1 و 2840 cm-1 هنوز در MNC10 قابل مشاهده است، اما جالب است که در MNC15 و MNC20 قله‌ها به دلیل اکسیداسیون ناپدید می‌شوند.در همین حال، تجزیه و تحلیل FTIR نانوکربن‌های مغناطیسی، پیک‌های جذب تازه تشکیل‌شده را نشان داد که پنج گروه عملکردی مختلف MNC10-20 را نشان می‌دهد.این پیک ها همچنین در جدول تکمیلی 1 فهرست شده اند. پیک در 2325.91 سانتی متر-1، کشش نامتقارن CH گروه آلیفاتیک CH360 است.اوج در 1463.34-1443.47 cm-1 خمش CH2 و CH گروه های آلیفاتیک مانند روغن نخل را نشان می دهد، اما اوج با گذشت زمان شروع به کاهش می کند.اوج در 813.54-875.35 cm-1 نشانی از گروه آروماتیک CH-آلکان است.
در همین حال، قله های 2101.74 cm-1 و 1589.18 cm-1 نشان دهنده پیوندهای CC 61 هستند که به ترتیب حلقه های آلکینی C=C و آروماتیک را تشکیل می دهند.یک پیک کوچک در 1695.15 cm-1 پیوند C=O اسید چرب آزاد از گروه کربونیل را نشان می دهد.در طول سنتز از کربونیل CPO و فروسن به دست می آید.قله های تازه تشکیل شده در محدوده 539.04 تا 588.48 cm-1 متعلق به پیوند ارتعاشی Fe-O فروسن است.بر اساس پیک های نشان داده شده در شکل تکمیلی 4، می توان مشاهده کرد که زمان سنتز می تواند چندین پیک و پیوند مجدد در نانوکربن های مغناطیسی را کاهش دهد.
تجزیه و تحلیل طیف‌سنجی پراکندگی رامان نانوکربن‌های مغناطیسی به‌دست‌آمده در زمان‌های مختلف سنتز با استفاده از لیزر فرودی با طول موج 514 نانومتر در شکل 4 نشان داده شده است. در کریستال های نانوگرافیت با نقص در حالت های ارتعاشی گونه های کربن sp262 یافت می شود.اولین قله، واقع در منطقه 1333-1354 سانتی متر-1، نشان دهنده نوار D است که برای گرافیت ایده آل نامطلوب است و مربوط به اختلال ساختاری و سایر ناخالصی ها است63،64.دومین قله مهم در حدود 1537-1595 cm-1 ناشی از کشش پیوند درون صفحه یا اشکال گرافیت کریستالی و مرتب شده است.با این حال، اوج حدود 10 سانتی‌متر در 1 نسبت به باند G گرافیت جابه‌جا شد، که نشان می‌دهد MNC‌ها نظم انباشتگی ورق پایین و ساختار معیوب دارند.شدت نسبی باندهای D و G (ID/IG) برای ارزیابی خلوص کریستالیت ها و نمونه های گرافیت استفاده می شود.بر اساس تجزیه و تحلیل طیف سنجی رامان، همه MNC ها دارای مقادیر ID/IG در محدوده 0.98-0.99 بودند که نشان دهنده نقص ساختاری ناشی از هیبریداسیون Sp3 است.این وضعیت می تواند وجود قله های 2θ با شدت کمتر را در طیف XPA توضیح دهد: 26.20 درجه برای MNK15 و 26.28 درجه برای MNK20، همانطور که در شکل 4 نشان داده شده است، که به پیک گرافیت در فایل JCPDS اختصاص داده شده است.نسبت ID/IG MNC به‌دست‌آمده در این کار در محدوده سایر نانوکربن‌های مغناطیسی است، به عنوان مثال، 0.85-1.03 برای روش هیدروترمال و 0.78-0.9665.66 برای روش پیرولیتیک.بنابراین، این نسبت نشان می دهد که روش مصنوعی فعلی می تواند به طور گسترده مورد استفاده قرار گیرد.
ویژگی های مغناطیسی MNC ها با استفاده از یک مغناطیس سنج ارتعاشی تجزیه و تحلیل شد.هیسترزیس حاصل در شکل 5 نشان داده شده است.به عنوان یک قاعده، MNC ها مغناطیس خود را از فروسن در طول سنتز به دست می آورند.این خواص مغناطیسی اضافی ممکن است ظرفیت جذب نانوکربن ها را در آینده افزایش دهد.همانطور که در شکل 5 نشان داده شده است، نمونه ها را می توان به عنوان مواد سوپرپارامغناطیس شناسایی کرد.با توجه به Wahajuddin & Arora67، حالت سوپرپارامغناطیس این است که وقتی یک میدان مغناطیسی خارجی اعمال می شود، نمونه به مغناطیسی اشباع (MS) مغناطیسی می شود.بعداً، فعل و انفعالات مغناطیسی باقیمانده دیگر در نمونه ها ظاهر نمی شوند67.قابل ذکر است که مغناطش اشباع با زمان سنتز افزایش می یابد.جالب توجه است که MNC15 دارای بالاترین اشباع مغناطیسی است زیرا تشکیل مغناطیسی قوی (مغناطیس) می تواند توسط زمان سنتز بهینه در حضور یک آهنربای خارجی ایجاد شود.این ممکن است به دلیل وجود Fe3O4 باشد که خواص مغناطیسی بهتری در مقایسه با سایر اکسیدهای آهن مانند ɣ-Fe2O دارد.ترتیب گشتاور جذب اشباع در واحد جرم MNC ها MNC15>MNC10>MNC20 است.پارامترهای مغناطیسی بدست آمده در جدول آورده شده است.2.
حداقل مقدار اشباع مغناطیسی هنگام استفاده از آهنرباهای معمولی در جداسازی مغناطیسی حدود 16.3 emu g-1 است.توانایی MNC ها در حذف آلاینده هایی مانند رنگ در محیط آبی و سهولت حذف MNC ها به عوامل اضافی برای نانوکربن های به دست آمده تبدیل شده است.مطالعات نشان داده اند که اشباع مغناطیسی LSM بالا در نظر گرفته می شود.بنابراین، تمام نمونه ها به مقادیر اشباع مغناطیسی بیش از اندازه کافی برای روش جداسازی مغناطیسی رسیدند.
اخیراً نوارها یا سیم های فلزی به عنوان کاتالیزور یا دی الکتریک در فرآیندهای همجوشی مایکروویو توجه را به خود جلب کرده اند.واکنش های مایکروویو فلزات باعث ایجاد دما یا واکنش های بالا در داخل راکتور می شود.این مطالعه ادعا می‌کند که نوک و سیم فولادی ضدزنگ مطبوع (کویل دار) تخلیه مایکروویو و گرمایش فلز را تسهیل می‌کنند.فولاد ضد زنگ زبری مشخصی در نوک آن دارد که منجر به مقادیر بالای چگالی بار سطحی و میدان الکتریکی خارجی می شود.وقتی بار انرژی جنبشی کافی به دست آورد، ذرات باردار از فولاد ضد زنگ بیرون می‌پرند و باعث یونیزه شدن محیط می‌شوند و تخلیه یا جرقه ایجاد می‌کنند.تخلیه فلز سهم قابل توجهی در واکنش های ترک محلول همراه با نقاط داغ در دمای بالا دارد.با توجه به نقشه دما در شکل تکمیلی 2b، دما به سرعت افزایش می یابد که نشان دهنده وجود نقاط داغ با دمای بالا علاوه بر پدیده تخلیه قوی است.
در این مورد، یک اثر حرارتی مشاهده می شود، زیرا الکترون های ضعیف می توانند حرکت کرده و روی سطح و روی نوک تمرکز کنند.هنگامی که فولاد ضد زنگ زخم می شود، سطح بزرگ فلز در محلول به القای جریان های گردابی در سطح ماده کمک می کند و اثر گرمایش را حفظ می کند.این شرایط به طور موثری به جدا کردن زنجیره‌های کربنی طولانی CPO و فروسن و فروسن کمک می‌کند.همانطور که در شکل تکمیلی 2b نشان داده شده است، نرخ دمای ثابت نشان می دهد که یک اثر گرمایش یکنواخت در محلول مشاهده می شود.
یک مکانیسم پیشنهادی برای تشکیل MNC ها در شکل تکمیلی 7 نشان داده شده است. زنجیره های کربنی طولانی CPO و فروسن در دمای بالا شروع به ترک خوردن می کنند.روغن تجزیه می‌شود و هیدروکربن‌های تقسیم‌شده را تشکیل می‌دهد که در تصویر FESEM MNC1070 به پیش‌سازهای کربنی معروف به گلبول تبدیل می‌شوند.به دلیل انرژی محیط و فشار 71 در شرایط جوی.در همان زمان، فروسن نیز ترک می‌خورد و کاتالیزوری از اتم‌های کربن رسوب‌شده روی آهن تشکیل می‌دهد.سپس هسته‌زایی سریع اتفاق می‌افتد و هسته کربن اکسید می‌شود و یک لایه کربنی آمورف و گرافیتی در بالای هسته تشکیل می‌دهد.با افزایش زمان، اندازه کره دقیق تر و یکنواخت تر می شود.در عین حال، نیروهای واندروالسی موجود نیز منجر به تجمع کره ها می شود.در طی احیای یون های Fe به Fe3O4 و ɣ-Fe2O3 (طبق تجزیه و تحلیل فاز اشعه ایکس)، انواع مختلفی از اکسیدهای آهن بر روی سطح نانوکربن ها تشکیل می شود که منجر به تشکیل نانوکربن های مغناطیسی می شود.نقشه برداری EDS نشان داد که اتم های آهن به شدت بر روی سطح MNC توزیع شده اند، همانطور که در شکل های تکمیلی 5a-c نشان داده شده است.
تفاوت این است که در زمان سنتز 20 دقیقه، تجمع کربن اتفاق می افتد.همانطور که در تصاویر FESEM در شکل 1-g نشان داده شده است، منافذ بزرگ تری روی سطح MNC ها تشکیل می دهد، که نشان می دهد MNC ها را می توان به عنوان کربن فعال در نظر گرفت.این تفاوت در اندازه منافذ ممکن است مربوط به سهم اکسید آهن از فروسن باشد.در عین حال، به دلیل دمای بالای رسیده، فلس های تغییر شکل یافته وجود دارد.نانوکربن های مغناطیسی مورفولوژی های متفاوتی را در زمان های سنتز مختلف نشان می دهند.نانوکربن‌ها بیشتر به شکل کروی با زمان سنتز کوتاه‌تر تبدیل می‌شوند.در عین حال، منافذ و پوسته ها قابل دستیابی هستند، اگرچه تفاوت در زمان سنتز تنها در عرض 5 دقیقه است.
نانوکربن های مغناطیسی می توانند آلاینده ها را از محیط آبی حذف کنند.توانایی آنها برای حذف آسان پس از استفاده، یک عامل اضافی برای استفاده از نانوکربن های به دست آمده در این کار به عنوان جاذب است.در مطالعه خواص جذب نانوکربن های مغناطیسی، ما توانایی MNC ها را برای رنگ زدایی محلول های متیلن بلو (MB) در دمای 30 درجه سانتی گراد بدون هیچ گونه تنظیم pH بررسی کردیم.مطالعات متعددی به این نتیجه رسیده اند که عملکرد جاذب های کربن در محدوده دمایی 25 تا 40 درجه سانتی گراد نقش مهمی در تعیین حذف MC بازی نمی کند.اگرچه مقادیر شدید pH نقش مهمی ایفا می کند، بارها می توانند روی گروه های عاملی سطح ایجاد شوند که منجر به اختلال در تعامل جاذب و جاذب می شود و بر جذب اثر می گذارد.بنابراین، شرایط فوق در این مطالعه با در نظر گرفتن این شرایط و نیاز به تصفیه معمولی فاضلاب انتخاب شد.
در این کار، یک آزمایش جذب دسته‌ای با افزودن 20 میلی‌گرم MNCs به 20 میلی‌لیتر از محلول آبی متیلن بلو با غلظت‌های اولیه استاندارد مختلف (5 تا 20 ppm) در زمان تماس ثابت انجام شد.شکل تکمیلی 8 وضعیت غلظت های مختلف (5 تا 20 پی پی ام) محلول های متیلن بلو را قبل و بعد از درمان با MNC10، MNC15 و MNC20 نشان می دهد.هنگام استفاده از MNC های مختلف، سطح رنگ محلول های MB کاهش یافت.جالب توجه است، مشخص شد که MNC20 به راحتی محلول های MB را در غلظت 5 ppm تغییر رنگ می دهد.در همین حال، MNC20 همچنین سطح رنگ محلول MB را در مقایسه با سایر MNC ها کاهش داد.طیف مرئی UV MNC10-20 در شکل تکمیلی 9 نشان داده شده است. در همین حال، سرعت حذف و اطلاعات جذب به ترتیب در شکل 9. 6 و در جدول 3 نشان داده شده است.
پیک های قوی متیلن بلو را می توان در طول موج های 664 و 600 نانومتر یافت.به عنوان یک قاعده، شدت پیک به تدریج با کاهش غلظت اولیه محلول MG کاهش می یابد.در شکل اضافی 9a، طیف مرئی UV محلول‌های MB با غلظت‌های مختلف پس از تیمار با MNC10 را نشان می‌دهد، که فقط کمی شدت پیک‌ها را تغییر داد.از سوی دیگر، پیک جذب محلول های MB پس از تیمار با MNC15 و MNC20 به طور قابل توجهی کاهش یافت، همانطور که به ترتیب در شکل های تکمیلی 9b و c نشان داده شده است.این تغییرات با کاهش غلظت محلول MG به وضوح دیده می شود.با این حال، تغییرات طیفی به دست آمده توسط هر سه کربن مغناطیسی برای حذف رنگ متیلن آبی کافی بود.
بر اساس جدول 3، نتایج مربوط به مقدار MC جذب شده و درصد MC جذب شده در شکل 3 نشان داده شده است. 6. جذب MG با استفاده از غلظت های اولیه بالاتر برای همه MNC ها افزایش یافت.در همین حال، درصد جذب یا نرخ حذف MB (MBR) با افزایش غلظت اولیه روند معکوس نشان داد.در غلظت‌های اولیه MC کمتر، مکان‌های فعال خالی روی سطح جاذب باقی می‌ماند.با افزایش غلظت رنگ، تعداد مکان‌های فعال غیر اشغالی موجود برای جذب مولکول‌های رنگ کاهش می‌یابد.برخی دیگر به این نتیجه رسیده اند که در این شرایط اشباع مکان های فعال جذب زیستی حاصل می شود.
متأسفانه برای MNC10، MBR پس از 10 پی پی ام محلول مگابایت افزایش و کاهش یافت.در عین حال، تنها بخش بسیار کمی از MG جذب می شود.این نشان می دهد که 10 ppm غلظت بهینه برای جذب MNC10 است.برای همه MNC های مورد مطالعه در این کار، ترتیب ظرفیت های جذب به شرح زیر بود: MNC20 > MNC15 > MNC10، مقادیر متوسط ​​10.36 mg/g، 6.85 mg/g و 0.71 mg/g، میانگین حذف MG بود. 87، 79، 62.26 درصد و 5.75 درصد بود.بنابراین، MNC20 بهترین ویژگی های جذب را در میان نانوکربن های مغناطیسی سنتز شده با در نظر گرفتن ظرفیت جذب و طیف مرئی UV نشان داد.اگرچه ظرفیت جذب در مقایسه با سایر نانوکربن های مغناطیسی مانند کامپوزیت مغناطیسی MWCNT (11.86 میلی گرم بر گرم) و نانوذرات نانولوله مغناطیسی هالویزیت Fe3O4 (18.44 میلی گرم بر گرم) کمتر است، اما این مطالعه نیازی به استفاده اضافی از یک محرک ندارد.مواد شیمیایی به عنوان کاتالیزور عمل می کنند.ارائه روش های مصنوعی تمیز و امکان پذیر 73،74.
همانطور که توسط مقادیر SBET MNC ها نشان داده شده است، یک سطح ویژه بالا مکان های فعال تری را برای جذب محلول MB فراهم می کند.این در حال تبدیل شدن به یکی از ویژگی های اساسی نانوکربن های مصنوعی است.در عین حال، به دلیل اندازه کوچک MNC ها، زمان سنتز کوتاه و قابل قبول است که با کیفیت اصلی جاذب های امیدوارکننده مطابقت دارد.در مقایسه با جاذب‌های طبیعی معمولی، MNC‌های سنتز شده از نظر مغناطیسی اشباع شده‌اند و می‌توانند به راحتی تحت تأثیر میدان مغناطیسی خارجی از محلول حذف شوند.بنابراین، زمان لازم برای کل فرآیند درمان کاهش می یابد.
ایزوترم های جذب برای درک فرآیند جذب و سپس نشان دادن نحوه تقسیم بندی جذب بین فاز مایع و جامد هنگام رسیدن به تعادل ضروری هستند.معادلات لانگمویر و فروندلیچ به عنوان معادلات استاندارد ایزوترم استفاده می شود که مکانیسم جذب را توضیح می دهد، همانطور که در شکل 7 نشان داده شده است. مدل لانگمویر به خوبی تشکیل یک لایه جاذب منفرد را در سطح خارجی جاذب نشان می دهد.ایزوترم ها به بهترین وجه به عنوان سطوح جذب همگن توصیف می شوند.در همان زمان، ایزوترم فروندلیچ مشارکت چندین ناحیه جاذب و انرژی جذب را در فشار دادن ماده جاذب به یک سطح ناهمگن به بهترین نحو بیان می کند.
مدل ایزوترم برای ایزوترم لانگمویر (a-c) و ایزوترم فروندلیچ (d-f) برای MNC10، MNC15 و MNC20.
ایزوترم های جذب در غلظت های کم املاح معمولاً خطی هستند77.نمایش خطی مدل ایزوترم لانگمویر را می توان در یک معادله بیان کرد.1 پارامترهای جذب را تعیین کنید.
KL (l/mg) یک ثابت لانگمویر است که نشان دهنده میل اتصال MB به MNC است.در ضمن qmax حداکثر ظرفیت جذب (mg/g)، qe غلظت جذب شده MC (mg/g) و Ce غلظت تعادلی محلول MC است.بیان خطی مدل ایزوترم فروندلیچ را می توان به صورت زیر توصیف کرد: