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Porous Fluorocarbon from Rice Husk for the Efficient Separation of Gases
Global Challenges ( IF 4.4 ) Pub Date : 2021-05-07 , DOI: 10.1002/gch2.202000124 Rashed S Bakdash 1 , Isam H Aljundi 2 , Chanbasha Basheer 1 , Ismail Abdulazeez 1 , Abdulaziz A Al-Saadi 1
Global Challenges ( IF 4.4 ) Pub Date : 2021-05-07 , DOI: 10.1002/gch2.202000124 Rashed S Bakdash 1 , Isam H Aljundi 2 , Chanbasha Basheer 1 , Ismail Abdulazeez 1 , Abdulaziz A Al-Saadi 1
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A porous fluorocarbon sorbent is synthesized from rice husk (RH) in a microwave reactor and then evaluated for the adsorption of different gases (CH4, CO2, and N2). The fluorocarbon is characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), Brunauer–Emmett–Teller (BET), Raman spectroscopy, Thermal gravimetric analysis (TGA), and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Significant enhancement in the surface area of activated carbon material is obtained from 29 to 531 m2 g−1 after removing naturally present silica in RH. Results reveal that rice husk fluorocarbon (RHF) has a higher adsorption affinity for CO2 (1.8 mmol g−1) than that of the sulfonated rice husk (RHS) (1.4 mmol g−1) at 298 K while the corresponding separation factor of CO2/CH4 is 4 and 3; respectively. Higher separation factors of 12 and 10 are observed for the binary system of CO2/N2, respectively. Quantum chemical density functional theory (DFT) calculations agree with the experimental observations. They reveal that RHF exhibits strong columbic interactions with considerable interaction energies of −87.85, −76.75, and −55.65 kcal mol−1 with CO2, CH4, and N2 gases; respectively. Finally, the adsorption process results are highly reproducible, with a small decrease in the adsorption capacity of less than 5% after repeated trials.
中文翻译：
来自稻壳的多孔氟碳用于有效分离气体
在微波反应器中以稻壳 (RH) 为原料合成多孔氟碳吸附剂，然后评估其对不同气体（CH 4 、CO 2和 N 2 ）的吸附能力。通过傅里叶变换红外光谱 (FTIR)、X 射线衍射 (XRD)、Brunauer-Emmett-Teller (BET)、拉曼光谱、热重分析 (TGA) 和 X 射线光电子能谱 (XPS) 对碳氟化合物进行了表征。在除去RH中天然存在的二氧化硅后，活性炭材料的表面积显着增加，从29增加到531m 2 g -1 。结果表明，在298 K下，稻壳碳氟化合物（RHF）对CO 2的吸附亲和力（1.8 mmol g −1 ）高于磺化稻壳（RHS）（1.4 mmol g −1 ），而相应的分离因子为CO 2 /CH 4为4和3；分别。对于 CO 2 /N 2二元系统，观察到较高的分离因子分别为 12 和 10。量子化学密度泛函理论（DFT）计算与实验观察结果一致。他们揭示了RHF与CO 2 、CH 4和N 2气体表现出强烈的库伦相互作用，具有-87.85、-76.75和-55.65 kcal mol -1的相当大的相互作用能。分别。最后，吸附过程结果重复性高，经过反复试验，吸附容量下降幅度小于5%。
更新日期：2021-07-12
中文翻译：
来自稻壳的多孔氟碳用于有效分离气体
在微波反应器中以稻壳 (RH) 为原料合成多孔氟碳吸附剂，然后评估其对不同气体（CH 4 、CO 2和 N 2 ）的吸附能力。通过傅里叶变换红外光谱 (FTIR)、X 射线衍射 (XRD)、Brunauer-Emmett-Teller (BET)、拉曼光谱、热重分析 (TGA) 和 X 射线光电子能谱 (XPS) 对碳氟化合物进行了表征。在除去RH中天然存在的二氧化硅后，活性炭材料的表面积显着增加，从29增加到531m 2 g -1 。结果表明，在298 K下，稻壳碳氟化合物（RHF）对CO 2的吸附亲和力（1.8 mmol g −1 ）高于磺化稻壳（RHS）（1.4 mmol g −1 ），而相应的分离因子为CO 2 /CH 4为4和3；分别。对于 CO 2 /N 2二元系统，观察到较高的分离因子分别为 12 和 10。量子化学密度泛函理论（DFT）计算与实验观察结果一致。他们揭示了RHF与CO 2 、CH 4和N 2气体表现出强烈的库伦相互作用，具有-87.85、-76.75和-55.65 kcal mol -1的相当大的相互作用能。分别。最后，吸附过程结果重复性高，经过反复试验，吸附容量下降幅度小于5%。
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