title: Προσρόφηση χαλκού σε εξανθρακώματα από φίλτρα τσιγάρων
title: Adsorption of copper on chars from cigarette butts
Creators: name: Παπαζογλου Παναγιωτα
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2021

description: Δισεκατομμύρια τοξικά και μη βιοδιασπώμενα απορρίμματα χρησιμοποιημένων τσιγάρων απορρίπτονται καθημερινά στο φυσικό περιβάλλον παγκοσμίως. Αν δεν αντιμετωπιστούν κατάλληλα, τα υπολείμματα τσιγάρων μπορούν να αποτελέσουν σημαντική περιβαλλοντική απειλή λόγω της έκπλυσης τοξικών συστατικών που περιέχονται στα φίλτρα και τον καπνό. Οι ζωντανοί οργανισμοί μπορεί να υποστούν σοβαρές βλάβες από την κατανάλωση τμημάτων των τσιγάρων, ακόμη και να οδηγηθούν στο θάνατο. Επιπλέον, από την κατανάλωση αυτών των οργανισμών από τους θηρευτές τους, τα μη βιοδιασπώμενα σωματίδια βιοσυσσωρεύονται στα υψηλότερα επίπεδα της τροφικής αλυσίδας. Η μετατροπή των αποβλήτων τσιγάρων σε ένα προϊόν αυξημένης αξίας, όπως η παραγωγή πορώδους άνθρακα, κερδίζει όλο και περισσότερο έδαφος. Η διαδικασία της πυρόλυσης συνήθως συνιστάται για τη μετατροπή επικίνδυνων υλικών, όπως τα αποτσίγαρα, σε πλούσια σε άνθρακα στερεά με ωφέλιμες ιδιότητες. Επί του παρόντος η προσρόφηση σε ενεργό άνθρακα είναι η πιο διαδεδομένη πρακτική απομάκρυνσης οργανικών και ανόργανων ουσιών από το νερό.  Σκοπός αυτής της μελέτης ήταν η σύνθεση εξανθρακώματος από τα φίλτρα των αποτσίγαρων μέσω διαδικασίας πυρόλυσης, σε σχετικά χαμηλή θερμοκρασία (300°C), για χρόνο παραμονής 1 h. Στη συνέχεια το εξανθράκωμα υπέστη θερμοχημική ενεργοποίηση στους 800°C για 2 h, με υδροξείδιο του καλίου (ΚΟΗ). Η απόδοση της πυρόλυσης ήταν περίπου 25%, ενώ η απόδοση της ενεργοποίησης υπολογίστηκε περίπου 70%. Έπειτα προσδιορίστηκαν οι φυσικές ιδιότητες της επιφάνειας (ειδική επιφάνεια ΒΕΤ και πορώδες) του μη ενεργοποιημένου και του ενεργοποιημένου εξανθρακώματος. Οι μορφολογίες και των δύο εξανθρακωμάτων αναλύθηκαν με SEM ανάλυση ενώ η χημική τους σύνθεση προσδιορίστηκε με ανάλυση EDS. Με XPS ανάλυση προσδιορίστηκαν οι δεσμοί μεταξύ των στοιχείων του εξανθρακώματος και του προσροφημένου χαλκού. Μελετήθηκε η επίδραση της τιμής του pH του διαλύματος χαλκού, της δοσολογίας του προσροφητικού υλικού, της θερμοκρασίας και του χρόνου επαφής στην απομάκρυνση του χαλκού από το υδατικό διάλυμα κι έγινε η μοντελοποίηση της προσρόφησης. Διαπιστώθηκε ότι η μέγιστη προσροφητική ικανότητα του στερεού ήταν 5.7 mg/g σε θερμοκρασία 45oC και η μέγιστη απομάκρυνση που επετεύχθη ήταν 70% με δόση προσροφητή 1g/L Τα αποτελέσματα προσρόφησης που ελήφθησαν από το παρασκευασμένο εξανθράκωμα μετά από χημική ενεργοποίηση υποδεικνύουν τη χρησιμότητα του ανακυκλωμένου υλικού.
description: Billions of toxic and non-biodegradable waste cigarette butts are daily discarded into the natural environment worldwide. Cigarette butts may cause significant environmental threats from the leaching of toxic components contained in the filters and smoked tobacco if they are not reasonably managed. Living organisms can be seriously harmed by the consumption of cigarette parts. From the consumption of these organisms by their predators, the non-biodegradable particles are bio-accumulated at the higher levels of the food chain. The conversion of cigarette butts into added-value product, such as the production of porous carbon, has recently gained attention. Pyrolysis carbonization process is commonly recommended to convert hazardous materials such as cigarette butts to carbοnaceous materials with potential advantageous properties. Currently adsorption using activated carbon is the best approach to remove both organic and inorganic materials from water. The aim of this study was to synthesize porous carbon from cigarette butts via pyrolysis process under very low oxygen concentrations, at relative low temperature (300°C), with a residence time of 1 h. The produced char underwent thermo-chemical activation at 800°C for 2h, using potassium hydroxide (KOH). The pyrolysis yield of the obtained char was approximately 25% and the activation yield was approximately 70%. The physical surface properties (BET surface area and porosity) of the non-activated and the activated chars were determined. The morphologies of both chars were analyzed by SEM while their chemical composition was determined by EDS analysis. XPS analysis determined the chemical bonds between the elements of the chars and the adsorbed copper. The effects of solution pH, adsorbent dosage, temperature, and contact time on copper adsorption from aqueous solutions were studied. It was found that the maximum adsorption capacity of the char was 5.7 mg/g at 45oC and the maximum removal was 70% with an adsorbent dose of 1g/L. The adsorption results obtained from the prepared charred cigarette filters after chemical activation indicate the utility of the recycled material.