पाम तेलाचा हिरवा अग्रदूत म्हणून वापर करून, सांडपाणी प्रक्रियेसाठी मायक्रोवेव्ह ओव्हन वापरून चुंबकीय नॅनोकार्बनचे आर्क संश्लेषण.

Nature.com ला भेट दिल्याबद्दल धन्यवाद.तुम्ही मर्यादित CSS समर्थनासह ब्राउझर आवृत्ती वापरत आहात.सर्वोत्तम अनुभवासाठी, आम्ही शिफारस करतो की तुम्ही अद्ययावत ब्राउझर वापरा (किंवा इंटरनेट एक्सप्लोररमध्ये सुसंगतता मोड अक्षम करा).याव्यतिरिक्त, सतत समर्थन सुनिश्चित करण्यासाठी, आम्ही शैली आणि JavaScript शिवाय साइट दर्शवतो.
एकाच वेळी तीन स्लाइड्सचे कॅरोसेल प्रदर्शित करते.एका वेळी तीन स्लाइड्समधून जाण्यासाठी मागील आणि पुढील बटणे वापरा किंवा एका वेळी तीन स्लाइड्समधून जाण्यासाठी शेवटी स्लाइडर बटणे वापरा.
मायक्रोवेव्ह रेडिएशनद्वारे उत्सर्जित केलेल्या धातूंचे अस्तित्व विवादास्पद आहे कारण धातू सहजपणे प्रज्वलित होतात.पण मनोरंजक गोष्ट म्हणजे संशोधकांना असे आढळले की आर्क डिस्चार्ज घटना रेणूंचे विभाजन करून नॅनोमटेरियल्सच्या संश्लेषणासाठी एक आशादायक मार्ग प्रदान करते.हा अभ्यास एक-चरण परंतु परवडणारी सिंथेटिक पद्धत विकसित करत आहे जी मायक्रोवेव्ह हीटिंग आणि इलेक्ट्रिक आर्क एकत्र करते ज्यामुळे कच्च्या पाम तेलाचे चुंबकीय नॅनोकार्बन (MNC) मध्ये रूपांतर होते, जे पाम तेल उत्पादनासाठी एक नवीन पर्याय म्हणून मानले जाऊ शकते.यामध्ये कायमस्वरूपी जखमेच्या स्टेनलेस स्टील वायर (डायलेक्ट्रिक माध्यम) आणि अंशतः निष्क्रिय परिस्थितीत फेरोसीन (उत्प्रेरक) असलेल्या माध्यमाचे संश्लेषण समाविष्ट आहे.ही पद्धत 190.9 ते 472.0 डिग्री सेल्सिअस तापमान श्रेणीमध्ये विविध संश्लेषण वेळा (10-20 मिनिटे) सह गरम करण्यासाठी यशस्वीरित्या प्रदर्शित केली गेली आहे.ताज्या तयार MNCs ने सरासरी आकार 20.38–31.04 nm, एक मेसोपोरस रचना (SBET: 14.83–151.95 m2/g) आणि निश्चित कार्बनची उच्च सामग्री (52.79–71.24 wt.%), तसेच D आणि G दर्शविली. बँड (ID/g) 0.98–0.99.FTIR स्पेक्ट्रम (522.29–588.48 cm–1) मध्ये नवीन शिखरांची निर्मिती फेरोसीनमध्ये FeO संयुगांच्या उपस्थितीच्या बाजूने साक्ष देते.मॅग्नेटोमीटर फेरोमॅग्नेटिक पदार्थांमध्ये उच्च चुंबकीकरण संपृक्तता (22.32–26.84 इमू/जी) दर्शवितात.सांडपाणी प्रक्रियांमध्ये MNCs चा वापर 5 ते 20 ppm विविध सांद्रतांवरील मिथिलीन ब्लू (MB) शोषण चाचणी वापरून त्यांच्या शोषण क्षमतेचे मूल्यांकन करून प्रदर्शित केले गेले आहे.संश्लेषणाच्या वेळी (20 मिनिटे) मिळालेल्या MNCs ने इतरांच्या तुलनेत सर्वाधिक शोषण कार्यक्षमता (10.36 mg/g) दर्शविली आणि MB डाई काढण्याचा दर 87.79% होता.म्हणून, फ्रुंडलिच मूल्यांच्या तुलनेत लँगमुइर मूल्ये आशावादी नाहीत, अनुक्रमे 10 मिनिट (MNC10), 15 मिनिट (MNC15) आणि 20 मिनिट (MNC20) येथे संश्लेषित MNC साठी R2 सुमारे 0.80, 0.98 आणि 0.99 आहे.परिणामी, शोषण प्रणाली विषम स्थितीत आहे.म्हणून, मायक्रोवेव्ह आर्किंग सीपीओला एमएनसीमध्ये रूपांतरित करण्यासाठी एक आशादायक पद्धत देते, ज्यामुळे हानिकारक रंग काढून टाकता येतात.
मायक्रोवेव्ह रेडिएशन इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्डच्या आण्विक परस्परसंवादाद्वारे सामग्रीच्या आतील भागांना गरम करू शकते.हा मायक्रोवेव्ह प्रतिसाद अद्वितीय आहे कारण तो जलद आणि एकसमान थर्मल प्रतिसादाला प्रोत्साहन देतो.अशा प्रकारे, गरम प्रक्रियेस गती देणे आणि रासायनिक प्रतिक्रिया वाढवणे शक्य आहे2.त्याच वेळी, कमी प्रतिक्रिया वेळेमुळे, मायक्रोवेव्ह प्रतिक्रिया शेवटी उच्च शुद्धता आणि उच्च उत्पन्न 3,4 उत्पादने तयार करू शकते.त्याच्या आश्चर्यकारक गुणधर्मांमुळे, मायक्रोवेव्ह रेडिएशन मनोरंजक मायक्रोवेव्ह संश्लेषण सुलभ करते जे रासायनिक अभिक्रिया आणि नॅनोमटेरियल 5,6 च्या संश्लेषणासह अनेक अभ्यासांमध्ये वापरले जाते.गरम होण्याच्या प्रक्रियेदरम्यान, माध्यमाच्या आत स्वीकारणार्‍याचे डायलेक्ट्रिक गुणधर्म निर्णायक भूमिका बजावतात, कारण ते माध्यमात एक हॉट स्पॉट तयार करतात, ज्यामुळे विविध आकार आणि गुणधर्मांसह नॅनोकार्बन्स तयार होतात.Omoriyekomwan et al यांनी केलेला अभ्यास.सक्रिय कार्बन आणि नायट्रोजन8 वापरून पाम कर्नलमधून पोकळ कार्बन नॅनोफायबर्सचे उत्पादन.याव्यतिरिक्त, फू आणि हमीद यांनी 350 W9 मायक्रोवेव्ह ओव्हनमध्ये तेल पाम फायबर सक्रिय कार्बनच्या उत्पादनासाठी उत्प्रेरक वापरण्याचे ठरवले.त्यामुळे, कच्च्या पाम तेलाचे MNCs मध्ये रूपांतर करण्यासाठी योग्य स्कॅव्हेंजर्सची ओळख करून देण्यासाठी समान दृष्टिकोन वापरला जाऊ शकतो.
मायक्रोवेव्ह रेडिएशन आणि तीक्ष्ण कडा, ठिपके किंवा सबमिक्रोस्कोपिक अनियमितता असलेल्या धातूंमध्ये एक मनोरंजक घटना पाहिली गेली आहे.या दोन वस्तूंच्या उपस्थितीवर विद्युत चाप किंवा स्पार्क (सामान्यत: चाप डिस्चार्ज म्हणून संदर्भित) 11,12 प्रभावित होईल.चाप अधिक स्थानिकीकृत हॉट स्पॉट्सच्या निर्मितीस प्रोत्साहन देईल आणि प्रतिक्रिया प्रभावित करेल, ज्यामुळे पर्यावरणाची रासायनिक रचना सुधारेल13.या विशिष्ट आणि मनोरंजक घटनेने दूषित पदार्थ काढणे14,15, बायोमास टार क्रॅकिंग16, मायक्रोवेव्ह असिस्टेड पायरोलिसिस17,18 आणि मटेरियल संश्लेषण 19,20,21 यासारख्या विविध अभ्यासांना आकर्षित केले आहे.
अलीकडे, कार्बन नॅनोट्यूब, कार्बन नॅनोस्फियर्स आणि सुधारित कमी झालेले ग्राफीन ऑक्साईड यांसारख्या नॅनोकार्बन्सने त्यांच्या गुणधर्मांमुळे लक्ष वेधले आहे.या नॅनोकार्बनमध्ये वीजनिर्मितीपासून ते पाणी शुद्धीकरण किंवा निर्जंतुकीकरणापर्यंतच्या अनुप्रयोगांसाठी मोठी क्षमता आहे.याव्यतिरिक्त, उत्कृष्ट कार्बन गुणधर्म आवश्यक आहेत, परंतु त्याच वेळी, चांगले चुंबकीय गुणधर्म आवश्यक आहेत.सांडपाणी प्रक्रियांमध्ये धातूचे आयन आणि रंगांचे उच्च शोषण, जैवइंधनातील चुंबकीय सुधारक आणि अगदी उच्च कार्यक्षमतेचे मायक्रोवेव्ह शोषक 24,25,26,27,28 यासह बहु-कार्यक्षम अनुप्रयोगांसाठी हे खूप उपयुक्त आहे.त्याच वेळी, या कार्बनचा आणखी एक फायदा आहे, ज्यामध्ये नमुना सक्रिय साइटच्या पृष्ठभागाच्या क्षेत्रामध्ये वाढ समाविष्ट आहे.
अलिकडच्या वर्षांत, चुंबकीय नॅनोकार्बन सामग्रीवरील संशोधन वाढत आहे.सामान्यत:, हे चुंबकीय नॅनोकार्बन नॅनोसाइज्ड चुंबकीय पदार्थ असलेले बहुकार्यात्मक साहित्य आहेत ज्यामुळे बाह्य उत्प्रेरक प्रतिक्रिया देऊ शकतात, जसे की बाह्य इलेक्ट्रोस्टॅटिक किंवा वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र29.त्यांच्या चुंबकीय गुणधर्मांमुळे, चुंबकीय नॅनोकार्बन सक्रिय घटकांच्या विस्तृत श्रेणीसह आणि स्थिरीकरणासाठी जटिल संरचना 30 सह एकत्र केले जाऊ शकतात.दरम्यान, चुंबकीय नॅनोकार्बन्स (MNCs) जलीय द्रावणातून प्रदूषक शोषण्यात उत्कृष्ट कार्यक्षमता दाखवतात.याव्यतिरिक्त, MNCs मध्ये तयार झालेले उच्च विशिष्ट पृष्ठभागाचे क्षेत्र आणि छिद्र शोषण क्षमता वाढवू शकतात31.चुंबकीय विभाजक MNCs ला अत्यंत प्रतिक्रियाशील सोल्यूशन्सपासून वेगळे करू शकतात, त्यांना व्यवहार्य आणि व्यवस्थापित करण्यायोग्य सॉर्बेंटमध्ये बदलू शकतात32.
कच्च्या पाम तेल ३३,३४ वापरून उच्च दर्जाचे नॅनोकार्बन तयार केले जाऊ शकतात हे अनेक संशोधकांनी दाखवून दिले आहे.202135 मध्ये सुमारे 76.55 दशलक्ष टन उत्पादनासह पाम तेल, वैज्ञानिकदृष्ट्या एलायस गुनेन्सिस म्हणून ओळखले जाणारे एक महत्त्वाचे खाद्यतेल मानले जाते. क्रूड पाम तेल किंवा सीपीओमध्ये असंतृप्त फॅटी ऍसिड (EFAs) आणि संतृप्त फॅटी ऍसिडचे संतुलित प्रमाण असते. (सिंगापूर मॉनेटरी अथॉरिटी).CPO मधील बहुतेक हायड्रोकार्बन्स ट्रायग्लिसराइड्स आहेत, एक ग्लिसराइड तीन ट्रायग्लिसराइड एसीटेट घटक आणि एक ग्लिसरॉल घटक 36.हे हायड्रोकार्बन त्यांच्या प्रचंड कार्बन सामग्रीमुळे सामान्यीकृत केले जाऊ शकतात, ज्यामुळे ते नॅनोकार्बन उत्पादनासाठी संभाव्य हिरवे पूर्ववर्ती बनतात37.साहित्यानुसार, CNT37,38,39,40, कार्बन नॅनोस्फियर 33,41 आणि ग्राफीन 34,42,43 सहसा कच्चे पाम तेल किंवा खाद्यतेल वापरून संश्लेषित केले जातात.या नॅनोकार्बनमध्ये वीजनिर्मितीपासून ते पाणी शुद्धीकरण किंवा निर्जंतुकीकरणापर्यंतच्या अनुप्रयोगांमध्ये मोठी क्षमता आहे.
CVD38 किंवा pyrolysis33 सारखे थर्मल संश्लेषण पाम तेलाच्या विघटनासाठी एक अनुकूल पद्धत बनली आहे.दुर्दैवाने, प्रक्रियेतील उच्च तापमान उत्पादनाची किंमत वाढवते.पसंतीचे साहित्य तयार करण्यासाठी 44 लांब, त्रासदायक प्रक्रिया आणि साफसफाईच्या पद्धती आवश्यक आहेत.तथापि, उच्च तापमानात कच्च्या पाम तेलाच्या चांगल्या स्थिरतेमुळे शारीरिक पृथक्करण आणि क्रॅकिंगची आवश्यकता निर्विवाद आहे.म्हणूनच, क्रूड पाम तेलाचे कार्बनयुक्त पदार्थांमध्ये रूपांतर करण्यासाठी उच्च तापमानाची आवश्यकता आहे.चुंबकीय नॅनोकार्बन 46 च्या संश्लेषणासाठी द्रव चाप ही सर्वोत्तम क्षमता आणि नवीन पद्धत मानली जाऊ शकते.हा दृष्टीकोन अतिउत्साही राज्यांमध्ये अग्रदूत आणि उपायांसाठी थेट ऊर्जा प्रदान करतो.आर्क डिस्चार्जमुळे कच्च्या पाम तेलातील कार्बन बंध तुटू शकतात.तथापि, वापरलेले इलेक्ट्रोड अंतर कठोर आवश्यकता पूर्ण करणे आवश्यक असू शकते, जे औद्योगिक प्रमाणात मर्यादित करेल, म्हणून एक कार्यक्षम पद्धत अद्याप विकसित करणे आवश्यक आहे.
आमच्या माहितीनुसार, नॅनोकार्बन्सचे संश्लेषण करण्याची पद्धत म्हणून मायक्रोवेव्हचा वापर करून आर्क डिस्चार्जवर संशोधन मर्यादित आहे.त्याच वेळी, कच्च्या पाम तेलाचा अग्रदूत म्हणून वापर पूर्णपणे शोधला गेला नाही.म्हणून, मायक्रोवेव्ह ओव्हनचा वापर करून इलेक्ट्रिक आर्क वापरून कच्च्या पाम तेलाच्या पूर्ववर्ती पदार्थांपासून चुंबकीय नॅनोकार्बन तयार करण्याची शक्यता शोधण्याचा या अभ्यासाचा उद्देश आहे.पाम तेलाची विपुलता नवीन उत्पादने आणि अनुप्रयोगांमध्ये दिसून आली पाहिजे.पाम तेल शुद्धीकरणाचा हा नवीन दृष्टीकोन आर्थिक क्षेत्राला चालना देण्यास मदत करू शकतो आणि पाम तेल उत्पादकांसाठी, विशेषत: लहान शेतकऱ्यांच्या पाम तेल लागवडीवर परिणाम करणारा आणखी एक उत्पन्नाचा स्रोत बनू शकतो.Ayompe et al. च्या आफ्रिकन लघुधारकांच्या अभ्यासानुसार, लहानधारकांनी ताज्या फळांच्या क्लस्टरवर स्वतः प्रक्रिया केली आणि मध्यस्थांना विकण्याऐवजी कच्चे पाम तेल विकले तरच जास्त पैसे कमावतात, जे एक महाग आणि त्रासदायक काम आहे47.त्याच वेळी, कोविड-19 मुळे कारखाने बंद होण्याच्या प्रमाणात वाढ झाल्याने पाम तेलावर आधारित ऍप्लिकेशन उत्पादनांवर परिणाम झाला आहे.विशेष म्हणजे, बहुतेक घरांमध्ये मायक्रोवेव्ह ओव्हनचा प्रवेश असल्याने आणि या अभ्यासात प्रस्तावित केलेली पद्धत व्यवहार्य आणि परवडणारी मानली जाऊ शकते, MNC उत्पादन लहान-प्रमाणात पाम तेल लागवडीला पर्याय म्हणून मानले जाऊ शकते.दरम्यान, मोठ्या प्रमाणावर, कंपन्या मोठ्या TNCs तयार करण्यासाठी मोठ्या अणुभट्ट्यांमध्ये गुंतवणूक करू शकतात.
हा अभ्यास मुख्यत्वे स्टेनलेस स्टीलचा विविध कालावधीसाठी डायलेक्ट्रिक माध्यम म्हणून वापर करून संश्लेषण प्रक्रियेचा समावेश करतो.मायक्रोवेव्ह आणि नॅनोकार्बन्सचा वापर करणारे बहुतेक सामान्य अभ्यास 30 मिनिटे किंवा अधिक 33,34 च्या स्वीकार्य संश्लेषणाची वेळ सूचित करतात.सुलभ आणि व्यवहार्य व्यावहारिक कल्पनेला समर्थन देण्यासाठी, या अभ्यासाचे उद्दिष्ट सरासरीपेक्षा कमी संश्लेषण वेळा असलेल्या MNCs प्राप्त करणे आहे.त्याच वेळी, अभ्यास तंत्रज्ञान तयारी पातळी 3 चे चित्र रंगवतो कारण सिद्धांत सिद्ध आणि प्रयोगशाळेच्या प्रमाणात लागू केला जातो.नंतर, परिणामी MNCs त्यांच्या भौतिक, रासायनिक आणि चुंबकीय गुणधर्मांद्वारे दर्शविले गेले.परिणामी MNCs च्या शोषण क्षमतेचे प्रदर्शन करण्यासाठी मिथिलीन ब्लूचा वापर केला गेला.
अपास बालुंग मिल, सावित किनाबालु Sdn मधून क्रूड पाम तेल मिळवले गेले.Bhd., Tawau, आणि संश्लेषणासाठी कार्बनचा अग्रदूत म्हणून वापरला जातो.या प्रकरणात, 0.90 मिमी व्यासासह एक स्टेनलेस स्टील वायर डायलेक्ट्रिक माध्यम म्हणून वापरली गेली.सिग्मा-अल्ड्रिच, यूएसए येथून मिळवलेले फेरोसीन (शुद्धता 99%), या कामात उत्प्रेरक म्हणून निवडले गेले.मिथिलीन निळा (बेंडोसेन, 100 ग्रॅम) पुढे शोषण प्रयोगांसाठी वापरला गेला.
या अभ्यासात, घरगुती मायक्रोवेव्ह ओव्हन (Panasonic: SAM-MG23K3513GK) मायक्रोवेव्ह अणुभट्टीमध्ये रूपांतरित केले गेले.मायक्रोवेव्ह ओव्हनच्या वरच्या भागात गॅसच्या इनलेट आणि आउटलेट आणि थर्मोकूपलसाठी तीन छिद्रे केली गेली.थर्मोकूपल प्रोब्स सिरॅमिक ट्यूबसह इन्सुलेटेड होते आणि अपघात टाळण्यासाठी प्रत्येक प्रयोगासाठी समान परिस्थितीत ठेवले होते.दरम्यान, नमुने आणि श्वासनलिका सामावून घेण्यासाठी तीन-छिद्र झाकण असलेल्या बोरोसिलिकेट काचेच्या अणुभट्टीचा वापर करण्यात आला.मायक्रोवेव्ह अणुभट्टीची योजनाबद्ध आकृती पूरक आकृती 1 मध्ये संदर्भित केली जाऊ शकते.
कच्च्या पाम तेलाचा कार्बन पूर्ववर्ती म्हणून आणि फेरोसीनचा उत्प्रेरक म्हणून वापर करून, चुंबकीय नॅनोकार्बन्सचे संश्लेषण करण्यात आले.फेरोसीन उत्प्रेरकाचे वजन सुमारे 5% स्लरी उत्प्रेरक पद्धतीने तयार केले गेले.फेरोसीन 20 मिली कच्च्या पाम तेलात 60 आरपीएमवर 30 मिनिटांसाठी मिसळले गेले.त्यानंतर हे मिश्रण अॅल्युमिना क्रुसिबलमध्ये हस्तांतरित केले गेले आणि 30 सेमी लांबीची स्टेनलेस स्टीलची वायर गुंडाळली गेली आणि क्रूसिबलच्या आत उभ्या ठेवली गेली.काचेच्या अणुभट्टीमध्ये अॅल्युमिना क्रूसिबल ठेवा आणि सीलबंद काचेच्या झाकणाने मायक्रोवेव्ह ओव्हनमध्ये सुरक्षितपणे सुरक्षित करा.चेंबरमधून अवांछित हवा काढून टाकण्यासाठी प्रतिक्रिया सुरू होण्याच्या 5 मिनिटांपूर्वी चेंबरमध्ये नायट्रोजन फुंकले गेले.मायक्रोवेव्ह पॉवर 800W पर्यंत वाढवण्यात आली आहे कारण ही जास्तीत जास्त मायक्रोवेव्ह पॉवर आहे जी चांगली चाप सुरू ठेवू शकते.म्हणून, हे सिंथेटिक प्रतिक्रियांसाठी अनुकूल परिस्थिती निर्माण करण्यासाठी योगदान देऊ शकते.त्याच वेळी, मायक्रोवेव्ह फ्यूजन प्रतिक्रिया 48,49 साठी वॅट्समध्ये ही मोठ्या प्रमाणावर वापरली जाणारी पॉवर श्रेणी देखील आहे.प्रतिक्रिया दरम्यान मिश्रण 10, 15 किंवा 20 मिनिटे गरम केले गेले.प्रतिक्रिया पूर्ण झाल्यानंतर, अणुभट्टी आणि मायक्रोवेव्ह नैसर्गिकरित्या खोलीच्या तापमानाला थंड केले गेले.अॅल्युमिना क्रूसिबलमधील अंतिम उत्पादन हेलिकल वायरसह काळ्या अवक्षेपण होते.
इथेनॉल, आयसोप्रोपॅनॉल (70%) आणि डिस्टिल्ड वॉटरसह काळा अवक्षेप गोळा केला गेला आणि आळीपाळीने अनेक वेळा धुतला गेला.धुतल्यानंतर आणि साफ केल्यानंतर, अवांछित अशुद्धतेचे बाष्पीभवन करण्यासाठी उत्पादन पारंपारिक ओव्हनमध्ये 80 डिग्री सेल्सिअस तापमानात रात्रभर वाळवले जाते.त्यानंतर व्यक्तिचित्रणासाठी उत्पादन गोळा करण्यात आले.MNC10, MNC15, आणि MNC20 असे लेबल असलेले नमुने 10 मिनिटे, 15 मिनिटे आणि 20 मिनिटांसाठी चुंबकीय नॅनोकार्बनचे संश्लेषण करण्यासाठी वापरले गेले.
100 ते 150 kX मॅग्निफिकेशनवर फील्ड एमिशन स्कॅनिंग इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोप किंवा FESEM (Zeiss Auriga मॉडेल) सह MNC मॉर्फोलॉजीचे निरीक्षण करा.त्याच वेळी, एनर्जी-डिस्पर्सिव्ह एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी (EDS) द्वारे मूलभूत रचनेचे विश्लेषण केले गेले.EMF विश्लेषण 2.8 मिमीच्या कार्यरत अंतरावर आणि 1 kV च्या प्रवेगक व्होल्टेजवर केले गेले.विशिष्ट पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ आणि MNC छिद्र मूल्ये Brunauer-Emmett-Teller (BET) पद्धतीद्वारे मोजली गेली, ज्यामध्ये N2 च्या 77 K वर शोषण-डिसॉर्प्शन आयसोथर्मचा समावेश आहे. विश्लेषण मॉडेल पृष्ठभाग क्षेत्र मीटर (मायक्रोमेरिटिक ASAP 2020) वापरून केले गेले. .
चुंबकीय नॅनोकार्बन्सची स्फटिकता आणि टप्पा एक्स-रे पावडर विवर्तन किंवा XRD (बर्कर डी8 अॅडव्हान्स) λ = 0.154 nm द्वारे निर्धारित केले गेले.2° मिनिट-1 स्कॅन दराने 2θ = 5 आणि 85° दरम्यान डिफ्रॅक्टोग्राम रेकॉर्ड केले गेले.याव्यतिरिक्त, फूरियर ट्रान्सफॉर्म इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी (FTIR) वापरून MNCs च्या रासायनिक संरचनेची तपासणी करण्यात आली.विश्लेषण पर्किन एल्मर एफटीआयआर-स्पेक्ट्रम 400 वापरून 4000 ते 400 सेमी-1 पर्यंतच्या स्कॅन गतीसह केले गेले.चुंबकीय नॅनोकार्बनच्या संरचनात्मक वैशिष्ट्यांचा अभ्यास करताना, रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी 100X उद्दिष्टासह U-RAMAN स्पेक्ट्रोस्कोपीमध्ये निओडीमियम-डोपड लेसर (532 nm) वापरून केली गेली.
बहुराष्ट्रीय कंपन्यांमधील लोह ऑक्साईडचे चुंबकीय संपृक्तता मोजण्यासाठी कंपन करणारे मॅग्नेटोमीटर किंवा व्हीएसएम (लेक शोर 7400 मालिका) वापरण्यात आले.सुमारे 8 kOe चे चुंबकीय क्षेत्र वापरले गेले आणि 200 गुण प्राप्त झाले.
शोषण प्रयोगांमध्ये शोषक म्हणून MNCs च्या संभाव्यतेचा अभ्यास करताना, cationic डाई मिथिलीन ब्लू (MB) वापरला गेला.MNCs (20 mg) 5-20 mg/L50 च्या श्रेणीतील मानक एकाग्रतेसह मिथिलीन ब्लूच्या जलीय द्रावणाच्या 20 मिलीमध्ये जोडले गेले.संपूर्ण अभ्यासामध्ये द्रावणाचा pH 7 च्या तटस्थ pH वर सेट केला गेला.रोटरी शेकर (लॅब कंपेनियन: SI-300R) वर 150 rpm आणि 303.15 K वर द्रावण यांत्रिकरित्या ढवळले गेले.MNCs नंतर चुंबकाचा वापर करून वेगळे केले जातात.शोषण प्रयोगापूर्वी आणि नंतर MB द्रावणाच्या एकाग्रतेचे निरीक्षण करण्यासाठी UV-दृश्यमान स्पेक्ट्रोफोटोमीटर (Varian Cary 50 UV-Vis Spectrophotometer) वापरा आणि 664 nm च्या कमाल तरंगलांबीवर मिथिलीन ब्लू मानक वक्र पहा.प्रयोग तीन वेळा पुनरावृत्ती करण्यात आला आणि सरासरी मूल्य दिले गेले.सोल्यूशनमधून एमजी काढण्याची गणना समतोल qe वर शोषलेल्या एमसीच्या प्रमाणात आणि काढण्याची टक्केवारी % साठी सामान्य समीकरण वापरून केली गेली.
सर्व MNCs साठी 293.15 K. mg च्या स्थिर तापमानात MG सोल्यूशन्सच्या विविध सांद्रता (5-20 mg/l) आणि 20 mg adsorbent च्या ढवळून शोषण समतापावर प्रयोग केले गेले.
गेल्या काही दशकांमध्ये लोह आणि चुंबकीय कार्बनचा विस्तृत अभ्यास केला गेला आहे.हे कार्बन-आधारित चुंबकीय पदार्थ त्यांच्या उत्कृष्ट इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक गुणधर्मांमुळे अधिकाधिक लक्ष वेधून घेत आहेत, ज्यामुळे विविध संभाव्य तांत्रिक अनुप्रयोग, मुख्यत्वे विद्युत उपकरणे आणि जल उपचारांमध्ये.या अभ्यासात, मायक्रोवेव्ह डिस्चार्ज वापरून क्रूड पाम ऑइलमध्ये हायड्रोकार्बन क्रॅक करून नॅनोकार्बनचे संश्लेषण केले गेले.मेटल करंट कलेक्टर (ट्विस्टेड एसएस) आणि अंशतः अक्रिय (अनिष्ट हवा नायट्रोजनसह शुद्ध केलेली) वापरून, पूर्ववर्ती आणि उत्प्रेरक यांच्या निश्चित गुणोत्तर (5:1) 10 ते 20 मिनिटांपर्यंत वेगवेगळ्या वेळी संश्लेषण केले गेले. प्रयोगाची सुरुवात).पूरक अंजीर 2a मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, परिणामी कार्बनयुक्त साठे काळ्या घन पावडरच्या स्वरूपात असतात.अवक्षेपित कार्बन उत्पन्न अनुक्रमे 10 मिनिटे, 15 मिनिटे आणि 20 मिनिटांच्या संश्लेषणाच्या वेळी अंदाजे 5.57%, 8.21% आणि 11.67% होते.ही परिस्थिती सूचित करते की दीर्घ संश्लेषणाचा कालावधी उच्च उत्पन्नात योगदान देतो51—कमी उत्पन्न, बहुधा कमी प्रतिक्रिया वेळा आणि कमी उत्प्रेरक क्रियाकलापांमुळे.
दरम्यान, प्राप्त नॅनोकार्बन्ससाठी संश्लेषण तापमान विरुद्ध वेळ यांचा प्लॉट पूरक आकृती 2b मध्ये संदर्भित केला जाऊ शकतो.MNC10, MNC15 आणि MNC20 साठी सर्वाधिक तापमान अनुक्रमे 190.9°C, 434.5°C आणि 472°C होते.प्रत्येक वक्रासाठी, एक तीव्र उतार दिसू शकतो, जो धातूच्या चाप दरम्यान निर्माण होणाऱ्या उष्णतेमुळे अणुभट्टीच्या आत तापमानात सतत वाढ दर्शवतो.हे अनुक्रमे MNC10, MNC15 आणि MNC20 साठी 0-2 मिनिटे, 0-5 मिनिटे आणि 0-8 मिनिटांवर पाहिले जाऊ शकते.एका विशिष्ट बिंदूवर पोहोचल्यानंतर, उतार सर्वोच्च तापमानापर्यंत फिरत राहतो आणि उतार मध्यम होतो.
फील्ड एमिशन स्कॅनिंग इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपी (FESEM) MNC नमुन्यांची पृष्ठभागाची स्थलाकृति पाहण्यासाठी वापरली गेली.अंजीर मध्ये दाखवल्याप्रमाणे.1, चुंबकीय नॅनोकार्बन्सची संश्लेषणाच्या वेगळ्या वेळी थोडी वेगळी मॉर्फोलॉजिकल रचना असते.अंजीर मध्ये FESEM MNC10 च्या प्रतिमा.1a,b दर्शविते की कार्बन गोलाकारांच्या निर्मितीमध्ये पृष्ठभागाच्या उच्च तणावामुळे अडकलेल्या आणि संलग्न सूक्ष्म- आणि नॅनोस्फियर्स असतात.त्याच वेळी, व्हॅन डेर वाल्स फोर्सच्या उपस्थितीमुळे कार्बन स्फेअर्सचे एकत्रीकरण होते52.संश्लेषण वेळेत वाढ झाल्यामुळे लहान आकार आणि दीर्घ क्रॅकिंग प्रतिक्रियांमुळे गोलाकारांच्या संख्येत वाढ झाली.अंजीर वर.1c दाखवते की MNC15 मध्ये जवळजवळ परिपूर्ण गोलाकार आकार आहे.तथापि, एकत्रित गोलाकार मेसोपोर बनवू शकतात, जे नंतर मिथिलीन ब्लू शोषणासाठी चांगली साइट बनू शकतात.अंजीर मध्ये 15,000 पट जास्त मोठेपणा 1d अधिक कार्बन गोलाकार 20.38 nm च्या सरासरी आकारासह एकत्रितपणे पाहिले जाऊ शकते.
7000 आणि 15000 पट वाढीवर 10 मिनिटे (a, b), 15 मिनिटे (c, d) आणि 20 मिनिटे (e–g) नंतर संश्लेषित नॅनोकार्बनच्या FESEM प्रतिमा.
अंजीर वर.1e–g MNC20 चुंबकीय कार्बनच्या पृष्ठभागावर लहान गोलाकारांसह छिद्रांच्या विकासाचे चित्रण करते आणि चुंबकीय सक्रिय कार्बन 53 चे आकारविज्ञान पुन्हा एकत्र करते.वेगवेगळ्या व्यास आणि रुंदीचे छिद्र चुंबकीय कार्बनच्या पृष्ठभागावर यादृच्छिकपणे स्थित असतात.त्यामुळे, MNC20 ने BET विश्लेषणाद्वारे दर्शविल्याप्रमाणे जास्त पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ आणि छिद्रांचे प्रमाण का दाखवले हे स्पष्ट होऊ शकते, कारण त्याच्या पृष्ठभागावर इतर सिंथेटिक वेळेपेक्षा जास्त छिद्र तयार होतात.15,000 वेळा उच्च विस्ताराने घेतलेल्या मायक्रोग्राफमध्ये एकसंध कणांचे आकार आणि अनियमित आकार दिसले, जसे की चित्र 1g.जेव्हा वाढीची वेळ 20 मिनिटांपर्यंत वाढवली गेली तेव्हा अधिक एकत्रित गोलाकार तयार झाले.
विशेष म्हणजे याच परिसरात ट्विस्टेड कार्बन फ्लेक्सही सापडले आहेत.गोलांचा व्यास 5.18 ते 96.36 एनएम पर्यंत बदलतो.ही निर्मिती विभेदक न्यूक्लिएशनच्या घटनेमुळे असू शकते, जी उच्च तापमान आणि मायक्रोवेव्हद्वारे सुलभ होते.तयार MNCs चा गणना केलेला गोल आकार MNC10 साठी सरासरी 20.38 nm, MNC15 साठी 24.80 nm आणि MNC20 साठी 31.04 nm आहे.गोलाकारांचे आकारमान वितरण पूरक अंजीर मध्ये दर्शविले आहे.3.
पूरक आकृती 4 अनुक्रमे MNC10, MNC15 आणि MNC20 चे EDS स्पेक्ट्रा आणि प्राथमिक रचना सारांश दर्शविते.स्पेक्ट्रानुसार, प्रत्येक नॅनोकार्बनमध्ये C, O आणि Fe चे वेगवेगळे प्रमाण असल्याचे लक्षात आले.हे अतिरिक्त संश्लेषण वेळेत होणाऱ्या विविध ऑक्सिडेशन आणि क्रॅकिंग प्रतिक्रियांमुळे होते.कार्बन प्रिकसर, क्रूड पाम ऑइलमधून मोठ्या प्रमाणात सी येते असे मानले जाते.दरम्यान, O ची कमी टक्केवारी संश्लेषणादरम्यान ऑक्सिडेशन प्रक्रियेमुळे होते.त्याच वेळी, फेरोसीनच्या विघटनानंतर नॅनोकार्बन पृष्ठभागावर जमा झालेल्या लोह ऑक्साईडला Fe श्रेय दिले जाते.याव्यतिरिक्त, पूरक आकृती 5a–c MNC10, MNC15, आणि MNC20 घटकांचे मॅपिंग दर्शवते.मूलभूत मॅपिंगच्या आधारे, असे आढळून आले की Fe चे MNC पृष्ठभागावर चांगले वितरण केले आहे.
नायट्रोजन शोषण-डिसॉर्प्शन विश्लेषण शोषण यंत्रणा आणि सामग्रीच्या छिद्रपूर्ण संरचनेबद्दल माहिती प्रदान करते.N2 शोषण समताप आणि MNC BET पृष्ठभागाचे आलेख अंजीर मध्ये दर्शविले आहेत.2. FESEM प्रतिमांच्या आधारे, एकत्रीकरणामुळे शोषण वर्तन मायक्रोपोरस आणि मेसोपोरस संरचनांचे संयोजन प्रदर्शित करणे अपेक्षित आहे.तथापि, आकृती 2 मधील आलेख दर्शवितो की शोषक IV आयसोथर्म आणि IUPAC55 च्या प्रकार H2 हिस्टेरेसिस लूपसारखे आहे.या प्रकारचा समताप बहुधा मेसोपोरस पदार्थांसारखाच असतो.मेसोपोर्सचे शोषण वर्तन सामान्यतः घनरूप पदार्थाच्या रेणूंसह शोषण-शोषण प्रतिक्रियांच्या परस्परसंवादाद्वारे निर्धारित केले जाते.S-shaped किंवा S-shaped adsorption isotherms सहसा सिंगल-लेयर-बहुलेयर शोषणामुळे होतात आणि त्यानंतर एक घटना घडते ज्यामध्ये मोठ्या प्रमाणात द्रवपदार्थाच्या संपृक्तता दाबापेक्षा कमी दाबाने छिद्रांमध्ये द्रव अवस्थेत वायू घनरूप होतो, ज्याला छिद्र संक्षेपण 56 म्हणतात. छिद्रांमध्ये केशिका संक्षेपण 0.50 वरील सापेक्ष दाबांवर (p/po) होते.दरम्यान, जटिल छिद्र रचना H2-प्रकार हिस्टेरेसिस प्रदर्शित करते, ज्याचे श्रेय छिद्र प्लगिंग किंवा छिद्रांच्या अरुंद श्रेणीतील गळतीमुळे आहे.
BET चाचण्यांमधून प्राप्त झालेले पृष्ठभागाचे भौतिक मापदंड तक्ता 1 मध्ये दर्शविले आहेत. BET पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ आणि एकूण छिद्रांचे प्रमाण वाढत्या संश्लेषणाच्या वेळेसह लक्षणीयरीत्या वाढले आहे.MNC10, MNC15, आणि MNC20 चे सरासरी छिद्र आकार अनुक्रमे 7.2779 nm, 7.6275 nm आणि 7.8223 nm आहेत.IUPAC शिफारशींनुसार, या मध्यवर्ती छिद्रांना मेसोपोरस सामग्री म्हणून वर्गीकृत केले जाऊ शकते.मेसोपोरस रचनेमुळे मिथिलीन निळा अधिक सहज पारगम्य आणि MNC57 द्वारे शोषण्यायोग्य बनू शकतो.कमाल संश्लेषण वेळ (MNC20) ने सर्वोच्च पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ दाखवले, त्यानंतर MNC15 आणि MNC10.अधिक सर्फॅक्टंट साइट्स उपलब्ध असल्याने उच्च बीईटी पृष्ठभाग क्षेत्र शोषण कार्यप्रदर्शन सुधारू शकते.
संश्लेषित MNCs चे क्ष-किरण विवर्तन नमुने आकृती 3 मध्ये दर्शविले आहेत. उच्च तापमानात, फेरोसीन देखील क्रॅक करते आणि लोह ऑक्साईड तयार करते.अंजीर वर.3a MNC10 चा XRD नमुना दर्शवितो.हे 2θ, 43.0° आणि 62.32° येथे दोन शिखरे दाखवते, जे ɣ-Fe2O3 (JCPDS #39–1346) ला नियुक्त केले जातात.त्याच वेळी, Fe3O4 चे 2θ: 35.27° वर ताणलेले शिखर आहे.दुसरीकडे, अंजीर 3b मधील MHC15 विवर्तन पॅटर्नमध्ये नवीन शिखरे दर्शविली आहेत, जी बहुधा तापमान आणि संश्लेषणाच्या वेळेत वाढीशी संबंधित आहेत.जरी 2θ: 26.202° शिखर कमी तीव्र आहे, विवर्तन नमुना ग्रेफाइट JCPDS फाइल (JCPDS #75–1621) शी सुसंगत आहे, जे नॅनोकार्बनमध्ये ग्रेफाइट क्रिस्टल्सची उपस्थिती दर्शवते.हे शिखर MNC10 मध्ये अनुपस्थित आहे, शक्यतो संश्लेषणादरम्यान कमी चाप तापमानामुळे.2θ वर तीन वेळा शिखरे आहेत: 30.082°, 35.502°, 57.422° Fe3O4 चे श्रेय.हे 2θ: 43.102° आणि 62.632° येथे ɣ-Fe2O3 ची उपस्थिती दर्शविणारी दोन शिखरे देखील दर्शविते.20 मिनिटांसाठी (MNC20) संश्लेषित MNC साठी, चित्र 3c मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, MNK15 मध्ये समान विवर्तन पॅटर्न पाहिला जाऊ शकतो.MNC20 मध्ये 26.382° वरील ग्राफिकल शिखर देखील पाहिले जाऊ शकते.2θ वर दर्शविलेली तीन तीक्ष्ण शिखरे: 30.102°, 35.612°, 57.402° Fe3O4 साठी आहेत.याव्यतिरिक्त, ε-Fe2O3 ची उपस्थिती 2θ: 42.972° आणि 62.61 वर दर्शविली आहे.परिणामी MNCs मध्ये लोह ऑक्साईड संयुगेच्या उपस्थितीचा भविष्यात मिथिलीन ब्लू शोषण्याच्या क्षमतेवर सकारात्मक परिणाम होऊ शकतो.
MNC आणि CPO नमुन्यांमधील रासायनिक बंध वैशिष्ट्ये पूरक आकृती 6 मधील FTIR परावर्तक स्पेक्ट्रावरून निर्धारित करण्यात आली होती. सुरुवातीला, कच्च्या पाम तेलाची सहा महत्त्वाची शिखरे पुरवणी तक्त्या 1 मध्ये वर्णन केल्याप्रमाणे चार भिन्न रासायनिक घटक दर्शवितात. CPO मध्ये ओळखण्यात आलेली मूलभूत शिखरे 2913.81 cm-1, 2840 cm-1 आणि 1463.34 cm-1 आहेत, जे अल्केन्स आणि इतर अॅलिफॅटिक CH2 किंवा CH3 गटांच्या CH स्ट्रेचिंग कंपनांचा संदर्भ देतात.ओळखले जाणारे शिखर वनपाल 1740.85 सेमी-1 आणि 1160.83 सेमी-1 आहेत.1740.85 cm-1 चे शिखर हे ट्रायग्लिसराइड फंक्शनल ग्रुपच्या एस्टर कार्बोनिलद्वारे विस्तारित C=O बॉण्ड आहे.दरम्यान, 1160.83 cm-1 वरील शिखर विस्तारित CO58.59 एस्टर गटाचा ठसा आहे.दरम्यान, 813.54 cm-1 वरचे शिखर हे अल्केन गटाचे ठसे आहे.
म्हणून, कच्च्या पाम तेलातील काही शोषण शिखरे संश्लेषणाची वेळ वाढल्याने गायब झाली.MNC10 मध्ये 2913.81 cm-1 आणि 2840 cm-1 ची शिखरे अजूनही पाहिली जाऊ शकतात, परंतु हे मनोरंजक आहे की MNC15 आणि MNC20 मध्ये ऑक्सिडेशनमुळे शिखरे अदृश्य होतात.दरम्यान, चुंबकीय नॅनोकार्बनच्या FTIR विश्लेषणाने MNC10-20 च्या पाच भिन्न कार्यात्मक गटांचे प्रतिनिधित्व करणारी नवीन शोषण शिखरे उघड केली.ही शिखरे पुरवणी तक्त्या 1 मध्ये देखील सूचीबद्ध आहेत. 2325.91 सेमी-1 वरील शिखर हे CH360 अॅलिफेटिक गटाचे असममित CH स्ट्रेच आहे.1463.34-1443.47 cm-1 वरील शिखर पाम तेल सारख्या अ‍ॅलिफॅटिक गटांचे CH2 आणि CH वाकणे दर्शविते, परंतु शिखर कालांतराने कमी होऊ लागते.813.54–875.35 cm–1 चे शिखर हे सुगंधी CH-अल्केन गटाचा ठसा आहे.
दरम्यान, 2101.74 cm-1 आणि 1589.18 cm-1 मधील शिखरे अनुक्रमे C=C अल्काइन आणि सुगंधी रिंग तयार करणारे CC 61 बॉन्ड दर्शवतात.1695.15 सेमी-1 वरील एक लहान शिखर कार्बोनिल गटातील मुक्त फॅटी ऍसिडचे C=O बंध दर्शविते.हे संश्लेषणादरम्यान CPO कार्बोनिल आणि फेरोसीनपासून मिळते.539.04 ते 588.48 सेमी-1 या श्रेणीतील नव्याने तयार झालेली शिखरे फेरोसीनच्या Fe-O कंपन बंधाशी संबंधित आहेत.पूरक आकृती 4 मध्ये दर्शविलेल्या शिखरांच्या आधारे, हे पाहिले जाऊ शकते की संश्लेषण वेळ चुंबकीय नॅनोकार्बनमधील अनेक शिखरे आणि पुनर्बंध कमी करू शकते.
514 एनएम तरंगलांबी असलेल्या घटना लेसरचा वापर करून संश्लेषणाच्या वेगवेगळ्या वेळी मिळवलेल्या चुंबकीय नॅनोकार्बनच्या रमन स्कॅटरिंगचे स्पेक्ट्रोस्कोपिक विश्लेषण आकृती 4 मध्ये दर्शविले आहे. MNC10, MNC15 आणि MNC20 च्या सर्व स्पेक्ट्रामध्ये दोन तीव्र बँड असतात, सामान्यतः कमी कार्बनशी संबंधित असतात. कार्बन प्रजाती sp262 च्या कंपन मोडमध्ये दोष असलेल्या नॅनोग्राफाइट क्रिस्टल्समध्ये आढळतात.1333–1354 cm–1 च्या प्रदेशात असलेले पहिले शिखर डी बँडचे प्रतिनिधित्व करते, जे आदर्श ग्रेफाइटसाठी प्रतिकूल आहे आणि स्ट्रक्चरल डिसऑर्डर आणि इतर अशुद्धता 63,64 शी संबंधित आहे.1537-1595 cm-1 च्या आसपासचे दुसरे सर्वात महत्वाचे शिखर विमानातील बंध स्ट्रेचिंग किंवा क्रिस्टलीय आणि ऑर्डर केलेल्या ग्रेफाइट फॉर्ममधून उद्भवते.तथापि, ग्रेफाइट G बँडच्या तुलनेत शिखर सुमारे 10 सेमी-1 ने हलवले, जे MNCs मध्ये कमी शीट स्टॅकिंग ऑर्डर आणि सदोष रचना असल्याचे दर्शविते.डी आणि जी बँड (आयडी/आयजी) च्या सापेक्ष तीव्रतेचा वापर क्रिस्टलाइट्स आणि ग्रेफाइट नमुन्यांच्या शुद्धतेचे मूल्यांकन करण्यासाठी केला जातो.रमन स्पेक्ट्रोस्कोपिक विश्लेषणानुसार, सर्व MNCs चे ID/IG मूल्ये 0.98-0.99 च्या श्रेणीत होते, जे Sp3 संकरीकरणामुळे संरचनात्मक दोष दर्शवितात.ही परिस्थिती XPA स्पेक्ट्रामध्ये कमी तीव्र 2θ शिखरांची उपस्थिती स्पष्ट करू शकते: MNK15 साठी 26.20° आणि MNK20 साठी 26.28°, आकृती 4 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, जे JCPDS फाइलमध्ये ग्रेफाइट शिखरावर नियुक्त केले आहे.या कामात प्राप्त झालेले ID/IG MNC गुणोत्तर इतर चुंबकीय नॅनोकार्बनच्या श्रेणीत आहेत, उदाहरणार्थ, हायड्रोथर्मल पद्धतीसाठी 0.85–1.03 आणि पायरोलिटिक पद्धतीसाठी 0.78–0.9665.66.म्हणून, हे प्रमाण सूचित करते की सध्याची कृत्रिम पद्धत मोठ्या प्रमाणावर वापरली जाऊ शकते.
MNCs च्या चुंबकीय वैशिष्ट्यांचे विश्लेषण व्हायब्रेटिंग मॅग्नेटोमीटर वापरून केले गेले.परिणामी हिस्टेरेसिस Fig.5 मध्ये दर्शविले आहे.नियमानुसार, MNCs संश्लेषणादरम्यान फेरोसीनपासून त्यांचे चुंबकत्व प्राप्त करतात.या अतिरिक्त चुंबकीय गुणधर्मांमुळे भविष्यात नॅनोकार्बन्सची शोषण क्षमता वाढू शकते.आकृती 5 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, नमुने सुपरपरामॅग्नेटिक सामग्री म्हणून ओळखले जाऊ शकतात.वहाजुद्दीन आणि अरोरा 67 नुसार, सुपरपरामॅग्नेटिक स्थिती अशी आहे की जेव्हा बाह्य चुंबकीय क्षेत्र लागू केले जाते तेव्हा नमुना संपृक्त चुंबकीकरण (MS) मध्ये चुंबकीकृत केला जातो.नंतर, अवशिष्ट चुंबकीय परस्परसंवाद यापुढे नमुन्यांमध्ये दिसणार नाहीत67.हे लक्षात घेण्यासारखे आहे की संपृक्तता चुंबकीकरण संश्लेषण वेळेसह वाढते.विशेष म्हणजे, MNC15 मध्ये सर्वाधिक चुंबकीय संपृक्तता आहे कारण मजबूत चुंबकीय निर्मिती (चुंबकीकरण) बाह्य चुंबकाच्या उपस्थितीत इष्टतम संश्लेषण वेळेमुळे होऊ शकते.हे Fe3O4 च्या उपस्थितीमुळे असू शकते, ज्यात ɣ-Fe2O सारख्या इतर लोह ऑक्साईडच्या तुलनेत चांगले चुंबकीय गुणधर्म आहेत.MNCs च्या प्रति युनिट वस्तुमानाच्या संपृक्ततेच्या शोषण क्षणाचा क्रम MNC15>MNC10>MNC20 आहे.प्राप्त चुंबकीय मापदंड टेबलमध्ये दिले आहेत.2.
चुंबकीय पृथक्करणामध्ये पारंपारिक चुंबक वापरताना चुंबकीय संपृक्ततेचे किमान मूल्य सुमारे 16.3 emu g-1 आहे.जलीय वातावरणातील रंगांसारखे दूषित घटक काढून टाकण्याची MNCs ची क्षमता आणि MNCs काढून टाकण्याची सुलभता हे नॅनोकार्बनसाठी अतिरिक्त घटक बनले आहेत.अभ्यासात असे दिसून आले आहे की एलएसएमचे चुंबकीय संपृक्तता उच्च मानली जाते.अशा प्रकारे, चुंबकीय पृथक्करण प्रक्रियेसाठी सर्व नमुने पुरेसे चुंबकीय संपृक्तता मूल्यांपर्यंत पोहोचले.
अलीकडे, मायक्रोवेव्ह संलयन प्रक्रियेत धातूच्या पट्ट्या किंवा तारांनी उत्प्रेरक किंवा डायलेक्ट्रिक्स म्हणून लक्ष वेधले आहे.धातूंच्या मायक्रोवेव्ह प्रतिक्रियांमुळे अणुभट्टीमध्ये उच्च तापमान किंवा प्रतिक्रिया निर्माण होतात.या अभ्यासाचा दावा आहे की टीप आणि कंडिशन केलेले (कॉइल केलेले) स्टेनलेस स्टील वायर मायक्रोवेव्ह डिस्चार्ज आणि मेटल गरम करणे सुलभ करतात.स्टेनलेस स्टीलने टोकाला खडबडीतपणा उच्चारला आहे, ज्यामुळे पृष्ठभागावरील चार्ज घनता आणि बाह्य विद्युत क्षेत्राची उच्च मूल्ये आहेत.जेव्हा चार्जने पुरेशी गतीज ऊर्जा प्राप्त केली, तेव्हा चार्ज केलेले कण स्टेनलेस स्टीलच्या बाहेर उडी मारतील, ज्यामुळे पर्यावरणाचे आयनीकरण होईल, डिस्चार्ज किंवा स्पार्क 68 तयार होईल.मेटल डिस्चार्ज उच्च तापमान हॉट स्पॉट्ससह सोल्यूशन क्रॅकिंग प्रतिक्रियांमध्ये महत्त्वपूर्ण योगदान देते.पूरक अंजीर 2b मधील तापमान नकाशानुसार, तापमान वेगाने वाढते, जे मजबूत स्त्रावच्या घटनेव्यतिरिक्त उच्च-तापमान हॉट स्पॉट्सची उपस्थिती दर्शवते.
या प्रकरणात, थर्मल इफेक्ट दिसून येतो, कारण कमकुवतपणे बांधलेले इलेक्ट्रॉन पृष्ठभागावर आणि टिप 69 वर हलवू आणि केंद्रित करू शकतात.जेव्हा स्टेनलेस स्टीलला जखम होते, तेव्हा द्रावणातील धातूचे मोठे क्षेत्रफळ सामग्रीच्या पृष्ठभागावर एडी प्रवाहांना प्रेरित करण्यास मदत करते आणि गरम प्रभाव राखते.ही स्थिती CPO आणि फेरोसीन आणि फेरोसीनच्या लांब कार्बन साखळ्यांना प्रभावीपणे तोडण्यास मदत करते.पूरक अंजीर 2b मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, स्थिर तापमान दर हे सूचित करते की द्रावणामध्ये एकसमान गरम प्रभाव दिसून येतो.
MNCs च्या निर्मितीसाठी प्रस्तावित यंत्रणा पूरक आकृती 7 मध्ये दर्शविली आहे. CPO आणि फेरोसीनच्या लांब कार्बन साखळ्या उच्च तापमानात क्रॅक होऊ लागतात.तेल तुटून स्प्लिट हायड्रोकार्बन्स बनते जे कार्बनचे पूर्ववर्ती बनते ज्याला FESEM MNC1070 प्रतिमेमध्ये ग्लोब्यूल म्हणतात.वातावरणातील ऊर्जेमुळे आणि वातावरणातील वातावरणातील दाब 71.त्याच वेळी, फेरोसीन देखील क्रॅक होते, जे Fe वर जमा झालेल्या कार्बन अणूंपासून उत्प्रेरक बनते.त्यानंतर रॅपिड न्यूक्लिएशन होते आणि कार्बन कोर ऑक्सिडाइझ होऊन कोरच्या वर एक आकारहीन आणि ग्राफिक कार्बन थर तयार करतो.जसजसा वेळ वाढतो, गोलाचा आकार अधिक अचूक आणि एकसमान होतो.त्याच वेळी, विद्यमान व्हॅन डर वॉल्स फोर्स देखील गोलाकारांचे एकत्रीकरण करतात52.Fe 3O4 आणि ɣ-Fe2O3 (एक्स-रे फेज विश्लेषणानुसार) Fe आयन कमी करताना, नॅनोकार्बनच्या पृष्ठभागावर विविध प्रकारचे लोह ऑक्साइड तयार होतात, ज्यामुळे चुंबकीय नॅनोकार्बन तयार होतात.EDS मॅपिंगने दर्शविले की Fe अणू MNC पृष्ठभागावर जोरदारपणे वितरीत केले गेले आहेत, पूरक आकृती 5a-c मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे.
फरक असा आहे की 20 मिनिटांच्या संश्लेषणाच्या वेळी, कार्बन एकत्रीकरण होते.हे MNCs च्या पृष्ठभागावर मोठे छिद्र बनवते, जे सूचित करते की MNCs सक्रिय कार्बन म्हणून विचारात घेतले जाऊ शकतात, जसे की FESEM प्रतिमा अंजीर 1e-g मध्ये दर्शविल्या आहेत.छिद्रांच्या आकारात हा फरक फेरोसीनपासून लोह ऑक्साईडच्या योगदानाशी संबंधित असू शकतो.त्याच वेळी, पोहोचलेल्या उच्च तापमानामुळे, विकृत स्केल आहेत.चुंबकीय नॅनोकार्बन्स वेगवेगळ्या संश्लेषणाच्या वेळी भिन्न आकारविज्ञान प्रदर्शित करतात.नॅनोकार्बन कमी संश्लेषण वेळेसह गोलाकार आकार बनवण्याची अधिक शक्यता असते.त्याच वेळी, छिद्र आणि स्केल साध्य करता येतात, जरी संश्लेषण वेळेत फरक फक्त 5 मिनिटांत असतो.
चुंबकीय नॅनोकार्बन जलीय वातावरणातील प्रदूषक काढून टाकू शकतात.या कामात मिळालेले नॅनोकार्बन्स शोषक म्हणून वापरण्यासाठी वापरल्यानंतर सहज काढता येण्याची त्यांची क्षमता हा एक अतिरिक्त घटक आहे.चुंबकीय नॅनोकार्बनच्या शोषण गुणधर्मांचा अभ्यास करताना, आम्ही कोणत्याही pH समायोजनाशिवाय 30°C वर मिथिलीन ब्लू (MB) सोल्यूशन्सचे रंग रंगविण्याच्या MNCs च्या क्षमतेची तपासणी केली.अनेक अभ्यासांनी असा निष्कर्ष काढला आहे की 25-40 डिग्री सेल्सिअस तापमान श्रेणीतील कार्बन शोषकांची कामगिरी MC काढण्यात महत्त्वाची भूमिका बजावत नाही.जरी अत्यंत pH मूल्ये महत्वाची भूमिका बजावत असली तरी, पृष्ठभागाच्या कार्यात्मक गटांवर शुल्क तयार होऊ शकते, ज्यामुळे adsorbate-शोषक परस्परसंवादात व्यत्यय येतो आणि शोषणावर परिणाम होतो.म्हणून, या परिस्थिती आणि ठराविक सांडपाणी प्रक्रियेची गरज लक्षात घेऊन या अभ्यासात वरील परिस्थिती निवडण्यात आली.
या कामात, 20 मिलीग्राम एमएनसीमध्ये 20 मिली मिथिलीन ब्लूच्या जलीय द्रावणात विविध मानक प्रारंभिक सांद्रता (5-20 पीपीएम) एका निश्चित संपर्क वेळेवर जोडून एक बॅच शोषण प्रयोग केला गेला.पूरक आकृती 8 MNC10, MNC15, आणि MNC20 सह उपचारापूर्वी आणि नंतर मिथिलीन ब्लू सोल्यूशनच्या विविध एकाग्रतेची (5-20 ppm) स्थिती दर्शवते.विविध MNCs वापरताना, MB सोल्यूशनची रंग पातळी कमी झाली.विशेष म्हणजे, असे आढळून आले की MNC20 5 ppm च्या एकाग्रतेवर MB सोल्यूशन्स सहजपणे विकृत करते.दरम्यान, MNC20 ने इतर MNC च्या तुलनेत MB सोल्यूशनची रंग पातळी देखील कमी केली आहे.MNC10-20 चा UV दृश्यमान स्पेक्ट्रम पूरक आकृती 9 मध्ये दर्शविला आहे. दरम्यान, काढण्याचा दर आणि शोषण माहिती अनुक्रमे आकृती 9. 6 आणि तक्ता 3 मध्ये दर्शविली आहे.
मजबूत मिथिलीन ब्लू शिखरे 664 nm आणि 600 nm वर आढळू शकतात.नियमानुसार, एमजी सोल्यूशनच्या कमी प्रारंभिक एकाग्रतेसह शिखराची तीव्रता हळूहळू कमी होते.अतिरिक्त अंजीर मध्ये 9a MNC10 सह उपचारानंतर विविध सांद्रतेच्या MB सोल्यूशन्सचा UV-दृश्यमान स्पेक्ट्रा दर्शवितो, ज्याने शिखरांची तीव्रता फक्त किंचित बदलली.दुसरीकडे, MNC15 आणि MNC20 सह उपचारानंतर MB सोल्यूशन्सचे शोषण शिखर लक्षणीयरीत्या कमी झाले, अनुक्रमे पूरक आकृती 9b आणि c मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे.एमजी सोल्यूशनची एकाग्रता कमी झाल्यामुळे हे बदल स्पष्टपणे दिसतात.तथापि, तिन्ही चुंबकीय कार्बनद्वारे प्राप्त केलेले वर्णक्रमीय बदल मिथिलीन ब्लू डाई काढून टाकण्यासाठी पुरेसे होते.
तक्ता 3 च्या आधारे, एमसी शोषलेल्या प्रमाणाचे परिणाम आणि एमसी शोषलेल्या टक्केवारीचे परिणाम चित्र 3 मध्ये दर्शविले आहेत. 6. सर्व एमएनसीसाठी उच्च प्रारंभिक सांद्रता वापरल्याने एमजीचे शोषण वाढले.दरम्यान, जेव्हा प्रारंभिक एकाग्रता वाढली तेव्हा शोषण टक्केवारी किंवा एमबी रिमूव्हल रेट (एमबीआर) ने उलट कल दर्शविला.कमी प्रारंभिक MC एकाग्रतेवर, अव्याप्त सक्रिय साइट शोषक पृष्ठभागावर राहिल्या.डाईची एकाग्रता जसजशी वाढते तसतसे डाई रेणूंच्या शोषणासाठी उपलब्ध नसलेल्या सक्रिय साइट्सची संख्या कमी होईल.इतरांनी असा निष्कर्ष काढला आहे की या परिस्थितीत बायोसोर्प्शनच्या सक्रिय साइट्सची संपृक्तता प्राप्त केली जाईल72.
दुर्दैवाने MNC10 साठी, MB सोल्यूशनच्या 10 ppm नंतर MBR वाढला आणि कमी झाला.त्याच वेळी, एमजीचा फक्त एक लहान भाग शोषला जातो.हे सूचित करते की MNC10 शोषणासाठी 10 ppm ही इष्टतम एकाग्रता आहे.या कामात अभ्यास केलेल्या सर्व MNC साठी, शोषण क्षमतेचा क्रम खालीलप्रमाणे होता: MNC20 > MNC15 > MNC10, सरासरी मूल्ये 10.36 mg/g, 6.85 mg/g आणि 0.71 mg/g, MG दरांची सरासरी काढली गेली. 87, 79%, 62.26% आणि 5.75% होते.अशाप्रकारे, MNC20 ने संश्लेषित चुंबकीय नॅनोकार्बन्समध्ये शोषण क्षमता आणि UV-दृश्यमान स्पेक्ट्रम लक्षात घेऊन सर्वोत्तम शोषण वैशिष्ट्ये प्रदर्शित केली.MWCNT चुंबकीय संमिश्र (11.86 mg/g) आणि halloysite नॅनोट्यूब-चुंबकीय Fe3O4 नॅनोपार्टिकल्स (18.44 mg/g) सारख्या इतर चुंबकीय नॅनोकार्बन्सच्या तुलनेत शोषण क्षमता कमी असली तरी, या अभ्यासाला उत्तेजक द्रव्याचा अतिरिक्त वापर करण्याची आवश्यकता नाही.रसायने उत्प्रेरक म्हणून काम करतात.स्वच्छ आणि व्यवहार्य सिंथेटिक पद्धती प्रदान करणे73,74.
MNCs च्या SBET मूल्यांद्वारे दर्शविल्याप्रमाणे, उच्च विशिष्ट पृष्ठभाग एमबी सोल्यूशनच्या शोषणासाठी अधिक सक्रिय साइट प्रदान करते.हे सिंथेटिक नॅनोकार्बनच्या मूलभूत वैशिष्ट्यांपैकी एक होत आहे.त्याच वेळी, MNCs च्या लहान आकारामुळे, संश्लेषण वेळ कमी आणि स्वीकार्य आहे, जो आशाजनक adsorbents75 च्या मुख्य गुणांशी संबंधित आहे.पारंपारिक नैसर्गिक शोषकांच्या तुलनेत, संश्लेषित MNCs चुंबकीयरित्या संतृप्त असतात आणि बाह्य चुंबकीय क्षेत्राच्या कृती अंतर्गत द्रावणातून सहज काढता येतात76.अशा प्रकारे, संपूर्ण उपचार प्रक्रियेसाठी लागणारा वेळ कमी होतो.
शोषण प्रक्रिया समजून घेण्यासाठी आणि नंतर समतोल गाठल्यावर द्रव आणि घन टप्प्यांमधील शोषक विभाजन कसे होते हे दाखवण्यासाठी शोषण समताप आवश्यक आहे.Langmuir आणि Freundlich समीकरणे मानक समताप समीकरणे म्हणून वापरली जातात, जे आकृती 7 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, शोषणाची यंत्रणा स्पष्ट करतात. Langmuir मॉडेल शोषकांच्या बाह्य पृष्ठभागावर एकल adsorbate स्तराची निर्मिती चांगल्या प्रकारे दर्शवते.आयसोथर्म्सचे वर्णन एकसंध शोषण पृष्ठभाग म्हणून केले जाते.त्याच वेळी, फ्रुंडलिच इसोथर्म अनेक शोषक क्षेत्रांचा सहभाग आणि शोषक शक्तीला एक विसंगती नसलेल्या पृष्ठभागावर दाबण्यासाठी शोषण ऊर्जा उत्तम प्रकारे सांगतो.
MNC10, MNC15 आणि MNC20 साठी Langmuir isotherm (a–c) आणि Freundlich isotherm (d–f) साठी मॉडेल आइसोथर्म.
कमी विद्राव्य एकाग्रतेवरील शोषण समताप सामान्यतः रेखीय77 असतात.Langmuir isotherm मॉडेलचे रेखीय प्रतिनिधित्व समीकरणात व्यक्त केले जाऊ शकते.1 शोषण मापदंड निश्चित करा.
KL (l/mg) एक Langmuir स्थिरांक आहे जो MB ते MNC मधील बंधनकारक संबंध दर्शवतो.दरम्यान, qmax ही अधिकतम शोषण क्षमता (mg/g) आहे, qe ही MC (mg/g) ची शोषलेली एकाग्रता आहे आणि Ce ही MC द्रावणाची समतोल एकाग्रता आहे.फ्रुंडलिच आयसोथर्म मॉडेलची रेखीय अभिव्यक्ती खालीलप्रमाणे वर्णन केली जाऊ शकते: