NO Adsorción en Biochar Derivado de Aserrín: Comprendiendo la Química Superficial y los Mecanismos de Adsorción
Autores: Zbair, Mohamed; Drané, Méghane; Limousy, Lionel
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
NO Adsorción en Biochar Derivado de Aserrín: Comprendiendo la Química Superficial y los Mecanismos de Adsorción
Categoría
Ciencias Medioambientales
Subcategoría
Desarrollo sostenible
Palabras clave
Biochar
Pirólisis
Adsorción de NO
Temperatura
Química de superficie
Contenido mineral
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 37
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio investiga la producción de biochar a partir de virutas de madera frescas (B-WSF) y virutas de madera usadas (B-WSU - litter animal) a través de pirólisis a 450 grados C y explora su potencial para la adsorción de NO a diferentes temperaturas de 22 grados C a 250 grados C. La estabilidad térmica del biochar, la composición elemental, el contenido mineral, las propiedades texturales y la química de superficie fueron analizados de manera integral utilizando diversas técnicas, incluyendo análisis termogravimétrico (TGA), análisis elemental, análisis próximo, análisis de composición mineral, microscopía electrónica de barrido (SEM), espectroscopia de fotoelectrones de rayos X (XPS) y experimentos de adsorción de NO. Los resultados indican que los biochars derivados de la biomasa WSF y WSU poseen alta estabilidad y exhiben cambios significativos en su composición elemental, grupos funcionales superficiales y propiedades texturales en comparación con la biomasa cruda. Los biochars demostraron capacidades sustanciales de adsorción y reducción de NO, siendo el biochar B-WSU el que exhibe una mayor capacidad de adsorción atribuida a su mayor área de superficie específica, contenido mineral y grupos funcionales. Además, los resultados revelan patrones distintos en la adsorción y liberación de NO, siendo la temperatura un factor clave en el proceso. A temperaturas más bajas, la adsorción de NO en ambos biochars muestra aumentos graduales, mientras que temperaturas más altas facilitan la adsorción inmediata y la posterior reducción a NO. La adsorción de NO aumentó con el incremento de la temperatura de adsorción, alcanzando el biochar B-WSU una capacidad máxima de adsorción de 43.54 mg/g a 250 grados C, en comparación con 9.62 mg/g para el biochar B-WSF. Además, el análisis XPS reveló alteraciones en los grupos funcionales superficiales tras la exposición al NO, indicando una oxidación superficial mejorada y la formación de especies que contienen nitrógeno. Además, las diferencias en la heterogeneidad superficial y el contenido mineral influyen en el comportamiento de adsorción de NO entre las muestras de biochar. Estos hallazgos destacan el potencial del biochar derivado de la biomasa WSF como un adsorbente efectivo para la eliminación de NO, ofreciendo perspectivas sobre su aplicación en estrategias de mitigación de la contaminación del aire. El mecanismo de adsorción de NO implica quimisorción en grupos funcionales que contienen oxígeno y adsorción física, facilitada por la alta área de superficie específica y el volumen de poros del biochar. Además, el rico contenido mineral en el biochar B-WSU explica su alta capacidad de adsorción, demostrando el potencial para la valorización de materiales de desecho en la economía circular.
Descripción
Este estudio investiga la producción de biochar a partir de virutas de madera frescas (B-WSF) y virutas de madera usadas (B-WSU - litter animal) a través de pirólisis a 450 grados C y explora su potencial para la adsorción de NO a diferentes temperaturas de 22 grados C a 250 grados C. La estabilidad térmica del biochar, la composición elemental, el contenido mineral, las propiedades texturales y la química de superficie fueron analizados de manera integral utilizando diversas técnicas, incluyendo análisis termogravimétrico (TGA), análisis elemental, análisis próximo, análisis de composición mineral, microscopía electrónica de barrido (SEM), espectroscopia de fotoelectrones de rayos X (XPS) y experimentos de adsorción de NO. Los resultados indican que los biochars derivados de la biomasa WSF y WSU poseen alta estabilidad y exhiben cambios significativos en su composición elemental, grupos funcionales superficiales y propiedades texturales en comparación con la biomasa cruda. Los biochars demostraron capacidades sustanciales de adsorción y reducción de NO, siendo el biochar B-WSU el que exhibe una mayor capacidad de adsorción atribuida a su mayor área de superficie específica, contenido mineral y grupos funcionales. Además, los resultados revelan patrones distintos en la adsorción y liberación de NO, siendo la temperatura un factor clave en el proceso. A temperaturas más bajas, la adsorción de NO en ambos biochars muestra aumentos graduales, mientras que temperaturas más altas facilitan la adsorción inmediata y la posterior reducción a NO. La adsorción de NO aumentó con el incremento de la temperatura de adsorción, alcanzando el biochar B-WSU una capacidad máxima de adsorción de 43.54 mg/g a 250 grados C, en comparación con 9.62 mg/g para el biochar B-WSF. Además, el análisis XPS reveló alteraciones en los grupos funcionales superficiales tras la exposición al NO, indicando una oxidación superficial mejorada y la formación de especies que contienen nitrógeno. Además, las diferencias en la heterogeneidad superficial y el contenido mineral influyen en el comportamiento de adsorción de NO entre las muestras de biochar. Estos hallazgos destacan el potencial del biochar derivado de la biomasa WSF como un adsorbente efectivo para la eliminación de NO, ofreciendo perspectivas sobre su aplicación en estrategias de mitigación de la contaminación del aire. El mecanismo de adsorción de NO implica quimisorción en grupos funcionales que contienen oxígeno y adsorción física, facilitada por la alta área de superficie específica y el volumen de poros del biochar. Además, el rico contenido mineral en el biochar B-WSU explica su alta capacidad de adsorción, demostrando el potencial para la valorización de materiales de desecho en la economía circular.