Bio-inspired hierarchical porous activated carbon aerogel from waste corrugated cardboard for adsorption of oxytetracycline from water

Die Produktion von Wertschöpfungsmaterialien aus Wellpappe (WCC) ist ein wichtiges Problem. Inspiriert durch Vogelnest und Krakensauger wurde aus dem ÖRK mittels Ethanol-Verdampfung, Karbonisierung und eisenkatalysierter CO2-Aktivierung ein monolithisches, hierarchisches Aktivkohle-Aerogel hergestellt. Der Mechanismus der Porenbildung wurde durch Röntgenbeugung (XRD), thermogravimetrische Analyse in Verbindung mit Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie (TG-FTIR), Rasterelektronenmikroskopie (REM), energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDS) und Porengrößenverteilung aufgedeckt. Die Wirksamkeit des Produkts zur Entfernung von Oxytetracyclin (OTC) aus wässriger Lösung wurde mit der kommerzieller granulierter Aktivkohle verglichen. Das Produkt wies eine hohe spezifische Oberfläche (878 m2 g1) und ein großes Gesamtporenvolumen (0,787 m2 g1) auf. Die Reaktionen von Kohlenstoff-, CO2- und Eisenspezies zwischen 720 und 910 ° C begünstigten die Bildung von Poren während der CO2-Aktivierung. Die maximale Adsorptionskapazität der OTC-Monoschicht des Produkts (227 mg g1) war 32% höher als die der kommerziellen Aktivkohle, da das Produkt mehr Mesopore mit Durchmessern von 2,14 bis 3,78 nm enthielt. Die Adsorptionskinetik von OTC an dem schwimmenden Aktivkohle-Aerogel folgte einem Kinetikmodell pseudo-zweiter Ordnung, und die Adsorptionsrate war schneller als die der sinkenden kommerziellen Aktivkohle, weil Poren, die an der Oberfläche von Kohlefasern im Aktivkohle-Aerogel freigelegt wurden, eine schnelle Diffusion von OTC garantierten. Diese Arbeit ebnete einen neuen Weg, ÖRK in Adsorbenzien auf Kohlenstoff-Aerogel-Basis für die Wasseraufbereitung umzuwandeln.