Материалы

Alhassan Adeku Sallau, Umar Faruq Hassan, Alhaji Modu Kolo, Aliyu Jauro, Eno Okon Ekanem Effect of Carbonization Temperature on Properties of Char from Canarium schweinfhurthii (Atili) Seed Shell

УДК: 54-116:54.03
DOI: 10.15407/zht2021.67.098

Alhassan Adeku Sallau, Umar Faruq Hassan, Alhaji Modu Kolo, Aliyu Jauro, Eno Okon Ekanem

Effect of Carbonization Temperature on Properties of Char from Canarium schweinfhurthii (Atili) Seed Shell

Исследовано влияние температуры карбонизации на оболочку семян canarium schweinfhurthii. Частицы скорлупы семян атили карбонизировали при различных температурах 600, 800, 1000 и 1150°С в инертных условиях в течение 60 мин каждая для получения полукоксовых продуктов. Влияние температуры на свойства полукокса было подробно исследовано с использованием нескольких методов характеризации, включая массовый выход, элементный анализ и измерения электрических свойств, в то время как структурные превращения контролировались с помощью рентгеновской дифракции, инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье (FTIR) и сканирования методом электронной микроскопии (SEM). Выход полукокса снижался с 30,50 % до 26,55 % при повышении температуры от 600°С до 1150°С. Связанный углерод (от 82,3 до 92,66 %) и содержание золы (от 1,35 до 1,72 %) увеличиваются с повышением температуры, тогда как содержание летучих веществ (от 12,61 до 4,18 %) и содержание влаги (от 3,81 до 1,44 %) уменьшаются. Окончательный анализ показал, что содержание элементного углерода увеличилось с 85,96 % до 95,79 %. Электропроводность полученного угля значительно улучшилась (с 1,99×10-9 до 7,24×10-2 S/cm), а также структура, морфология и почти графитизированного угля. Статистический анализ данных FTIR и XRD с помощью анализа основных компонентов показал сходную тенденцию влияния температуры на продукты карбонизации. Улучшенные электрические свойства, развитие пор в морфологии полукокса, а также развитие признаков, близких к графитизации, предполагают возможное использование продуктов карбонизации в качестве электродных материалов.
Ключевые слова: карбонизация, корреляция, проводимость, морфология, стэкинг.

REFERENCES

1. Agu H.O., Ukonze J.A. Uchola N.O. Quality and characteristics of crude and refined Atili Oils. Pakistan journal of nutrition. 2008. 7(1). P. 27-30.
2. Maina S.N. Anuka A.A. Production of activated carbon from Atili seed shells. Leonardo Electronic Journal of Practices and Technologies. 2014. 25. P. 195-209.
3. Olawale S.A. Industrial Properties of Oils of African Elemi (Canarium schweinfurthii) Fruit. JOMAR. 2014. 8(1 & 2). P. 42-49.
4. Iretiola J.P. Production of Activated Carbon from shell of Canarium schweinfurthii seed. 2001. A B. Eng. Research Project Report, Chemical Engineering Department, Ahmadu Bello University, Zaria. Nigeria.
5. Olawale A.S., Ajayi A.O. Jegede I.P. Development of Activated Carbon from Canarium schweinfhurthii nutshell: A Preliminary Study. A paper presented at the 41st Annual Conference of Science Association of Nigeria held at Usmanu Danfodiyo University, Sokoto, Nigeria. 2005. 25th-29th April.
6. Yilleng, M.T., Gimba C.E., Ndukwe, I.G. Nwankwere, E.T. Adsorption of hexavalent chromium from aqueous solution by granulated activated carbon from Canarium schweinfurthii seed shell. Advances in Applied Science Research. 2013. 4(3) P. 89-94.
7. Abugu H.O., Okoye P.A.C., Ajiwe V.I.E. Ofordile P.C. Preparation and Characterization of Activated Carbon from Agro wastes Peanut Seed (African Canarium) and Palm Kernel Shell. International journal of innovative research & development. 2014. 3(13). P. 418-441.
8. Yilleng M.T., Bahago N., Gojeh M., Wyasu G. Emmanuel C.G. Adsorption of Dichlorvos in aqueous solution onto Activated Carbon from Canarium Schweinfurthii Seed Shell. International Journal of Scientific & Engineering Research. 2016. 7(2). P. 2229-5518. http://www.ijser.org
9. Maguie K., Nsami N., Daouda K., Randy C., Mbadcam K. Adsorption Study of the Removal of Copper (II) Ions using Activated Carbon Based CanariumSchweinfurthii Shells. Impregnated with ZnCl2. IRA International Journal of Applied Sciences. 2017. 8(1), P. 18-30. DOI: http://dx.doi.org/10.21013/jas.v8.n1.p2
10. Zaharaddeen N.G., Hussin H.M., Galadima A. Lawan I. Potentials of Canarium schweinfurthiiseed shell as a novel precursor for CH3COOK activated carbon: statistical optimization, equilibrium and kinetic studies. Applied Water Science. 2019. 9. 31. https://doi.org/10.1007/s13201-019-0907-y.
11. Lee L.C., H'ng S.P., Paridah T., Chin L.K., Khoo S.P., Nazrin R.A.R., Asyikin N.S., Maminski M. Effect of Reaction Time and Temperature on the Properties of Carbon Black Made from Palm Kernel and Coconut Shell. Asian journal of scientific research. 2017. 10 (10). P. 24-33.
12. Liyanage D.C., Pieris M. A physico-chemical analysis of coconut shell powder. Procedia chemistry. 2015. 16. P. 222-228. www.sciencedirect.com.
13. Coates J. Interpretation of Infrared Spectra, A Practical Approach, Encyclopedia of Analytical Chemistry. Copyrights John Wiley & Sons Ltd. 2019. P. 1-23. http://www3.uma.pt/jrodrigues/disciplinas/QINO-II/Teorica/IR.pdf.
14. Okolo I.B., Oke O.E., Agu M.C., Adeyi O., Nwoso Obieogu K., Akatobi N.K. Adsorption of Lead(II) from Aqueous Solution using Africa Elemi Seed, MucunaShell and Oyster Shell as Adsorbents and Optimization using Box–Behnken Design. Applied Water Science. 2020. 10:201. https://doi.org/10.1007/s13201-020-01242-y
15. Nandiyanto A.B.D., Oktiani R. and Ragadhita R. How to Read and Interpret FTIR Spectroscope of Organic Material. Indonesian Journal of Science & Technology. 2019, 4(1). P 97-118.
16. Yahaya Z.A., Somalua R.M., Muchtara A., Sulaimanc A.S., Daud W.R.W. Effects of temperature on the chemical composition of tars produced from the gasification of coconut and palm kernel shells using downdraft fixed-bed reactor. Fuel. 2020. 265. Article 116910 https://doi.org/10.1016/j.fuel.2019.116910
17. Liu Y., He Z, Uchimiya M. Comparison of Biochar Formation from Various Agricultural By-Products Using FTIR Spectroscopy. Modern Applied Science. 2015. 9(4). P 246-253. www.ccsenet.org/mas
18. Satheesh M., Pugazhvadivu M., Prabu B., Gunasegaran V. Manikandan A. Synthesis and Characterization of Coconut Shell Ash. Journal of Nanoscience and Nanotechnology. 2019. 19. P. 4123-4128. www.aspbs.com/jnn
19. Sanguansat P. (ed.). Principal component analysis – engineering applications. Intech, 2012. Rijeka, Croatia.
20. Noh C.H.C., Azmin N.F.M., Amid A. Principal Component Analysis Application on Flavonoids Characterization. Advances in Science, Technology and Engineering Systems Journal. 2017. (2) 3. P. 435-440.
21. Reeves J. Mid-Infrared Spectroscopy of Biochars and Spectral Similarities to Coal and Kerogens: What are the Implications? Appl. Spectr. 2012. 66. P. 689-695. http://dx.doi.org/10.1366/11-06478
22. Wang P., Zhang J., Shao O., Wang G. Physicochemical properties evolution of chars from palm kernel shell pyrolysis. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 2018. https://doi.org/10.1007/s10973-018-7185-z(0123456789.
23. Kang S.D., Lee M.S., Lee H.S. Roh S.J. X-ray diffraction analysis of the crystallinity of phenolic resin-derived carbon as a function of the heating rate during the carbonization process. Carbon Letters. 2018. 27, P. 108-111. DOI: https://doi.org/10.5714/CL.2018.27.108
24. Girgis S.B., Temerk M.Y., Gadelrab M.M. Abdullah D.I. X-ray Diffraction Patterns of Activated Carbons Prepared under Various Conditions. Carbon science. 2007. 8(2). P. 95-100. DOI https://doi.org/10.5714/CL.2007.8.2.095
25. Stein I.Y., Ashley L.K., Alexander J.C., Luiz A. Brian L.W. Mesoscale Evolution of Non-Graphitizing Pyrolytic Carbon in Aligned Carbon Nanotube Carbon Matrix Nanocomposites. Journal of Materials Science. 2017. 52(24). P. 13799-13811.
26. Ma X., Yuan C. and Liu X. Mechanical, Microstructure and Surface Characterizations of carbon Fibers Prepared from Cellulose after Liquefying and Curing. Materials. 2014. 7. P. 75-84; DOI:10.3390/ma7010075
27. Barnakov N.C., Khokhlova P.G., Malysheva Y.V., Popova N.A. and Ismagilov R.Z. X–Ray Diffraction Analysis of the Crystal Structures of Different Graphites. Solid Fuel Chemistry. 2015. 49(1), P. 25–29.