Sinteza, karakterizacija i primena ugljeničnih materijala dobijenih od opušaka cigareta
Synthesis, characterization, and application of carbon materials derived from cigarette butts
Докторанд
Божиловић, Бојана З.Ментор
Waisi, HadiДодевски, Владимир
Чланови комисије
Илић, МаринаМразовац Курилић, Сања
Благојевић, Стеван
Метаподаци
Приказ свих података о дисертацијиСажетак
Termohemijska konverzija filtera za cigarete (FC) putem pirolize je uspešno valorizovana i obrađena kroz fizičko-hemijsku analizu dobijenih proizvoda u predkarbonizaciji i karbonizaciji. Predkarbonizaciona faza (devolatilizacija) polaznog (precursora) materijala (r-CAF, sirovi acetat celuloze filtera) analizirana je mikro-mernim eksperimentima pod nestohiometrijskim uslovima, koristeći simultane TG-DTG-DTA i DSC (Diferencijalna skenirajuća kalorimetrija) tehnike. Kinetička analiza ove faze izvedena je korišćenjem model-free i model-based pristupa. Rezultati detaljnog kinetičkog istraživanja pokazali su da se dekompozicija r-CAF odvija preko kompleksne mehanističke šeme, uključujući uzastopne reakcije i dve jednostepene reakcije. Uzastopna faza uključuje α-tranziciju, koja se odnosi na polimorfnu transformaciju celuloze (celuloza I → celuloza II) kroz mehanizam kristalizacije, pri čemu se dobija termodinamički uređeniji sistem. Utvrđeno je da je brzina transformacije celuloze I → II ('r...egeneracija celuloze') snažno pogođena prisustvom alkalijskih metala i procesom deacetilacije. Dve jednostepene reakcije pokazuju značajno preklapanje, koje uključuje mehanizam sečenja kontrolisanog nukleacijom (proizvodnju levoglukozana (LG) kao glavne frakcije isparljive smole, gasovitih proizvoda i obilnih radikala), i hidrolitičku dekompoziciju celuloze katalitičkim pucanjem glikozidnih veza, uz prisustvo kiselinskog katalizatora (dekompozicija katalizirana TiO2). Korišćenjem jednostepenog procesa karbonizacije, sintetisan je visoko porozni ugljenični materijal. Makro-merenje je pokazalo da temperatura i brzina zagrevanja imaju najuočljivije efekte na ukupnu površinu proizvedenog ugljena. Maksimalna BET površina (55.646 m2·g-1) postignuta je pri temperaturi karbonizacije od 800 oC, kada se prethodnik zagrevao brzinom od 4 oC min-1, uz vreme zadržavanja od 1 h (CA800(1h)). Izoterma adsorpcije-desorpcije pokazala je značajan stepen mezoporoznosti CA800(1h), sa medijalnim poroznim radijusom od 3.1695 nm. Skening elektronska mikroskopija (SEM) pokazala je prisustvo makroporoznosti na izgoreloj površini ugljena, dok je FTIR analiza otkrila prisustvo kiselinskih funkcionalnih grupa na površini.