การดูดซับยูเรียในสารละลายโดยใช้คาร์บอนโมโนลิทที่มีรูพรุนแบบลำดับขั้น

Abstract

งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาการดูดซับยูเรียในสารละลายโดยใช้คาร์บอนโมโนลิทที่มีรูพรุนแบบลำดับขั้นเป็นตัวดูดซับ ในขั้นแรกทำการเตรียมตัวดูดซับซึ่งสังเคราะห์จากริซอร์ซินอลและฟอร์มัลดีไฮด์ในรูปของคาร์บอนเจลลักษณะเป็นแท่งซึ่งมีรูพรุนแบบแมคโครพอร์ที่เชื่อมทะลุถึงกัน โดยการเตรียมคาร์บอนเจลจะไม่ใช้เทมเพลตและคลื่นอัลตร้าโซนิก แต่จะควบคุมขนาดรูพรุนแมคโครพอร์จากความเข้มข้นของตัวเร่งปฏิกิริยา คาร์บอนเจลที่ได้จะนำไปกระตุ้นด้วยความร้อน 3 วิธี (การคาร์บอไนเซชัน กระตุ้นทางกายภาพ และการกระตุ้นทางเคมี) เพื่อปรับปรุงพื้นที่ผิว เพิ่มรูพรุน และหมู่ฟังก์ชันให้เกิดขึ้นภายในพื้นผิวโครงสร้างรูพรุนขนาดแมคโครพอร์ ซึ่งจะเพิ่มความสามารถในการดูดซับ เมื่อนำไปศึกษาสมดุลการดูดซับ พบว่าคาร์บอนโมโนลิทที่กระตุ้นทางเคมีจะมีความสามารถในการดูดซับยูเรียสูงที่สุด เนื่องจากมีรูพรุนขนาดเมโซพอร์ผสมกับไมโครพอร์และหมู่ฟังก์ชันที่เกิดจากการกระตุ้น การดูดซับยูเรียของคาร์บอนโมโนลิทที่กระตุ้นด้วยวิธีคาร์บอไนเซชันมีความสอดคล้องกับแบบจำลองการดูดซับแบบแลงก์เมียร์ แค่คาร์บอนโมโนลิทที่กระตุ้นทางกายภาพและกระตุ้นทางเคมีจะมีความสอดคล้องกับแบบจำลองการดูดซับแบบแลงก์เมียร์และแบบฟรุนดิช โดยคาร์บอนโมโนลิทที่คาร์บอไนเซชัน กระตุ้นทางกายภาพและกระตุ้นทางเคมี มีค่าความสามารถในการดูดซับยูเรียสูงสุด เท่ากับ 3.14, 66.23 และ 212.77 มิลลิกรัมต่อกรัม ตามลำดับ การศึกษาจลนศาสตร์การดูดซับโดยใช้วิธีการไหลวนสารละลายยูเรียผ่านคอลัมน์ที่บรรจุคาร์บอนโมโนลิททั้ง 3 ชนิด พบว่าที่อัตราไหล 5 มิลลิลิตรต่อนาที การดูดซับยูเรียของคาร์บอนโมโนลิททั้ง 3 ชนิดจะเข้าสู่สมดุลที่เวลา 120 นาที คาร์บอนโมโนลิทจากการคาร์บอไนเซชันจะมีความสอดคล้องกับจลนศาสตร์การดูดซับอันดับหนึ่งเสมือน ต่างจากคาร์บอนโมโนลิทที่กระตุ้นทางกายภาพและกระตุ้นทางเคมีซึ่งมีความสอดคล้องกับจลนศาสตร์การดูดซับอันดับสองเสมือน ซึ่งเป็นผลเนื่องมาจากความแตกต่างของหมู่ฟังก์ชันบนพื้นผิว และอิทธิผลของอัตราไหลที่เพิ่มขึ้นในระบบส่งผลให้การดูดซับเข้าสู่สมดุลเร็วขึ้นแต่ไม่ส่งผลต่อความสามารถในการดูดซับ