view in publisher's site

Hybrid composite of modified commercial activated carbon and Zn-Ni hydrotalcite for fermentative hydrogen production

Highlights•The composites of modified commercial activated carbon (mCAC600) and hydrotalcite (HT) showed a 30 % increase in H2 production.•Core metal elements of hydrotalcite are Zn and Ni, forming Zn-Ni-HT.•Enhancement was due to the hybrid functions of Zn-Ni-HT/mCAC600.•Their roles in fermentative hydrogen production were reported and discussed.AbstractCommercial activated carbon (CAC) was modified by a chemical activation agent, H3PO4 with the temperature ranging from 400 to 700 °C (400 °C, 500 °C, 600 °C and 700 °C) for 1 h under N2 atmosphere. The modified commercial activated carbon (mCAC) samples were characterized for surface area, morphology, structure and functional groups to understand the roles of the modified activated carbon in fermentation. All samples (CAC and mCAC) were employed at a concentration of 8.33 g/L. The possible enhancement of hydrogen production via dark fermentation was investigated using sucrose as the substrate. The best catalytic performance was observed at an activation temperature of 600 °C (mCAC600) with hydrogen production of 2.62 mol H2/mol sucrose. This was 17 % higher than the control. The mCAC600 was then used as a supporting material for Zn-Ni-HT (Zn-Ni-HT/mCAC600). The Zn-Ni-HT/mCAC600 was obtained by the incipient impregnation method. The maximum hydrogen production yield was found at 2.95 mol H2/mol sucrose, which is 30 % higher than the control. The Zn-Ni-HT/mCAC600 acted as an alkaline reagent to encounter fatty acid, thereby preventing a pH drop during the fermentation process. Moreover, the supported activated carbon can also adsorb unfavorable VFAs in the system. The release of metal ions from the structure of Zn-Ni-HT/mCAC600 was lower than that of Zn-Ni-HT/CAC, especially for Mg2+ and Al3+. The released ions also helped to enhance the hydrogen production yield, particularly for Ni2+. The Zn-Ni-HT/mCAC600 composite created hybrid functions to promote fermentative hydrogen production.Graphical abstractDownload : Download high-res image (160KB)Download : Download full-size image

کامپوزیت هیبرید کربن فعال تجاری اصلاح‌شده و هیدروتالسیت Zn - Ni برای تولید هیدروژن تخمیری

نکات برجسته: کامپوزیت کربن فعال تجاری اصلاح‌شده (mCAC۶۰۰)و هیدروتالسیت (HT)افزایش ۳۰ % در تولید H۲ نشان دادند. عناصر فلزی اصلی هیدروتالسیت عبارتند از Zn و Ni که Zn - Ni - HT را تشکیل می‌دهند. افزایش به دلیل عملکردهای هیبریدی Zn - Ni - HT / mCAC۶۰۰ بود. کربن فعال تجاری (CAC)توسط یک عامل فعال‌سازی شیمیایی، H۳PO۴ با دمایی بین ۴۰۰ تا ۷۰۰ درجه سانتی گراد (۴۰۰ درجه سانتی گراد، ۵۰۰ درجه سانتی گراد، ۶۰۰ درجه سانتی گراد و ۷۰۰ درجه سانتی گراد)به مدت ۱ ساعت تحت اتمسفر N۲ اصلاح شد. نمونه‌های کربن فعال تجاری اصلاح‌شده (mCAC)برای مساحت سطح، مورفولوژی، ساختار و گروه‌های عملکردی برای درک نقش کربن فعال اصلاح‌شده در تخمیر مشخص شدند. تمام نمونه‌ها (CAC و mCAC)در غلظت g / L ۳۳ / ۸ به کار گرفته شدند. افزایش احتمالی تولید هیدروژن از طریق تخمیر تاریک با استفاده از سوکروز به عنوان سوبسترا مورد بررسی قرار گرفت. بهترین عملکرد کاتالیزوری در دمای فعال‌سازی ۶۰۰ درجه سانتیگراد (mCAC۶۰۰)با تولید هیدروژن ۲.۶۲ مول بر مول ساکارز مشاهده شد. این ۱۷ % بیشتر از کنترل بود. سپس mCAC۶۰۰ به عنوان ماده پشتیبان برای Zn - Ni - HT (Zn - Ni - HT / mCAC۶۰۰)استفاده شد. عناصر Zn - Ni - HT / mCAC۶۰۰ توسط روش اشباع اولیه به دست آمد. حداکثر بازده تولید هیدروژن در ۹۵ / ۲ مول H۲ / مول سوکروز یافت شد که ۳۰ % بیشتر از کنترل است. Zn - Ni - HT / mCAC۶۰۰ به عنوان یک معرف قلیایی عمل می‌کند تا با اسید چرب مواجه شود در نتیجه از افت pH در طول فرآیند تخمیر جلوگیری می‌کند. علاوه بر این، کربن فعال پشتیبانی شده نیز می‌تواند VFAs نامطلوب را در سیستم جذب کند. آزاد شدن یون‌های فلزی از ساختار Zn - Ni - HT / mCAC۶۰۰، به ویژه برای Mg۲ + و Al۳ + کم‌تر از Zn - Ni - HT / CAC بود. یون‌های آزاد شده همچنین به افزایش بازده تولید هیدروژن، به ویژه برای Ni۲ + کمک کردند. کامپوزیت Zn - Ni - HT / mCAC۶۰۰ عملکردهای هیبریدی را برای ترویج تولید هیدروژن تخمیری ایجاد کرد. دانلود محاسباتی: دانلود تصویر با کیفیت بالا (۱۶۰ KB)دانلود: دانلود تصویر با اندازه کامل
ترجمه شده با


پر ارجاع‌ترین مقالات مرتبط:

  • مقاله Waste Management and Disposal
  • ترجمه مقاله Waste Management and Disposal
  • مقاله مدیریت پسماند و دفع زباله
  • ترجمه مقاله مدیریت پسماند و دفع زباله
  • مقاله Process Chemistry and Technology
  • ترجمه مقاله Process Chemistry and Technology
  • مقاله شیمی و تکنولوژی فرایند
  • ترجمه مقاله شیمی و تکنولوژی فرایند
  • مقاله Chemical Engineering (miscellaneous)
  • ترجمه مقاله Chemical Engineering (miscellaneous)
  • مقاله مهندسی شیمی (متفرقه)
  • ترجمه مقاله مهندسی شیمی (متفرقه)
  • مقاله Pollution
  • ترجمه مقاله Pollution
  • مقاله آلودگی
  • ترجمه مقاله آلودگی
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.