Watford Best Bets

🔥 Selamat datang di Watford Best Bets — Jelajahi tren terbaru tentang free-spins-for-casino-no-deposit!

Abstrak

Limbah cangkang telur biasanya dihasilkan dari konsumsi unggas sehari-hari dan aplikasi industri. Cangkang telur merupakan sumber kalsium yang kaya dalam bentuk karbonat dan oksida, yang dikenal sebagai sumber hidroksiapatit (HAp) yang sangat baik. Hingga saat ini, penelitian terbatas yang menyoroti modifikasi HAp dengan impregnasi. Dalam penelitian ini, HAp disiapkan melalui metode presipitasi, dan modifikasi lebih lanjut HAp menggunakan monoetanolamina (MEA) dan pelarut eutektik dalam, khususnya kolin klorida:urea (ChCl:U), dieksplorasi untuk penangkapan karbon dioksida (CO₂). Struktur morfologi dipelajari menggunakan mikroskop elektron pemindaian, sementara sifat-sifat dinilai menggunakan teknik spektroskopi sinar-X dispersif energi (SEM-EDX) dan Brunauer-Emmett-Teller (BET). Kinerja adsorpsi CO₂ menggunakan HAp mentah dan terimpregnasi juga dievaluasi. Dengan memperkenalkan proses kemisorpsi, ChCl:U-HAp terimpregnasi dengan agregat kristalit tidak beraturan menunjukkan kapasitas adsorpsi yang lebih tinggi dan waktu terobosan yang lebih lama dibandingkan HAp mentah dan MEA-HAp. Studi ini menegaskan kelayakan penggunaan cangkang telur untuk memproduksi HAp sebagai adsorben yang efektif dalam penangkapan CO₂.

Kata Kunci

Hidroksiapatit, cangkang telur, adsorpsi karbon dioksida, impregnasi, pelarut eutektik dalam

1. Pendahuluan

Pada era industrialisasi, pembakaran bahan bakar fosil merupakan penyebab utama masalah lingkungan seperti perubahan iklim dan pemanasan global. Sejalan dengan Protokol Kyoto dan Perjanjian Paris, komunitas ilmiah telah mengusulkan beberapa teknik dalam penangkapan, penggunaan, dan penyimpanan karbon (CCUS) untuk mengatasi pemanasan global. Beberapa teknik CCUS, seperti absorpsi kimia, pemisahan membran, dan proses kriogenik, telah banyak diterapkan untuk meminimalkan emisi karbon dioksida. Absorpsi kimia menggunakan amina umum digunakan di industri karena efisiensi penangkapan CO₂ yang tinggi. Namun, teknik ini menghadapi konsumsi energi yang tinggi selama regenerasi dan mengalami masalah degradasi pelarut. Oleh karena itu, adsorpsi menggunakan material karbon berpori lebih menarik, dengan keunggulan biaya sintesis rendah dan stabilitas termal dan kimia yang tinggi. Untuk mencapai kepuasan dalam aspek operasional dan ekonomi, adsorben baru telah diproduksi dari limbah alami murah seperti teh, limbah padat kota, cangkang kenari, dan sumber biomassa lainnya.

Produksi tahunan sekitar 250.000 ton cangkang telur dari penggunaan sehari-hari mengakibatkan pembuangan di tempat pembuangan akhir tanpa pemrosesan lebih lanjut, menyebabkan masalah lingkungan lainnya, seperti bau tidak sedap dan risiko penyebaran infeksi. Oleh karena itu, penggunaan kembali dan konversi limbah cangkang telur menjadi bahan yang berguna untuk pembangunan berkelanjutan sangat penting. Dalam beberapa tahun terakhir, limbah cangkang telur telah digunakan sebagai adsorben murah karena struktur berporinya. Beberapa peneliti menyoroti bahwa cangkang telur memiliki luas permukaan spesifik yang tinggi yang membantu dalam penghilangan logam berat. Mengingat kadar kalsium dalam cangkang telur, cangkang telur dapat berfungsi sebagai sumber potensial untuk mensintesis hidroksiapatit (HAp). HAp adalah mineral organik dengan struktur kisi Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂ yang khas. Karena kandungan kalsium dan fosfatnya (komponen mineral utama tulang dan gigi), HAp menawarkan beberapa aplikasi, termasuk perbaikan tulang dan regenerasi jaringan. HAp juga semakin mendapat perhatian dalam pengembangan adsorben baru karena sifatnya yang menguntungkan, seperti stabilitas adsorptif, termal, dan kimia yang tinggi.

Pelarut eutektik dalam (DES) adalah campuran eutektik dengan dua atau tiga komponen yang mampu mengalami disosiasi sendiri untuk membentuk pelarut eutektik dengan titik leleh lebih rendah daripada masing-masing komponennya. DES dibentuk oleh komponen donor ikatan hidrogen dan akseptor ikatan hidrogen melalui ikatan hidrogen. DES dikenal luas sebagai pelarut hijau karena menawarkan beberapa keuntungan, seperti toksisitas rendah, volatilitas rendah, mudah terbakar rendah, kapasitas kelarutan tinggi, stabilitas termal tinggi, dan sifat biodegradable. Baru-baru ini, banyak upaya dilakukan untuk mengembangkan DES untuk penangkapan CO₂. Sebuah penelitian melaporkan sintesis DES monoetanolamina hidroklorida-etilendiamina untuk penangkapan CO₂, di mana DES dapat berinteraksi dengan gas CO₂ untuk membentuk karbamat, dengan kapasitas adsorpsi 0,54 mol CO₂/mol pelarut.

Meskipun demikian, masih sedikit penelitian ilmiah tentang adsorpsi CO₂ menggunakan HAp yang diimpregnasi DES. Oleh karena itu, penelitian ini akan mengeksplorasi HAp berbasis cangkang telur yang diimpregnasi dengan DES (khususnya kolin klorida:urea, ChCl:U) sebagai bioadsorben untuk penangkapan CO₂. Sebuah studi perbandingan juga dilakukan dengan mengimpregnasi HAp dengan monoetanolamina (MEA), pelarut umum untuk penangkapan CO₂. Hasil kinerja adsorpsi CO₂ didukung oleh analisis mikroskop elektron pemindaian dengan spektroskopi sinar-X dispersif energi (SEM-EDX) dan Brunauer-Emmett-Teller (BET).

2. Metodologi

2.1 Bahan

Semua bahan kimia dan reagen berada dalam tingkatan analitis dan digunakan tanpa pemurnian lebih lanjut. Asam fosfat (H₃PO₄, 85%) dan urea (CH₄N₂O, 99%) dibeli dari Anhui Fulltime. Asam nitrat (HNO₃, 69%) dan amonium hidroksida (NH₄OH, 25%) dipasok oleh R&M Chemicals. Etanolamina (C₂H₇NO, 99%) dan kolin klorida (C₅H₁₄ClNO, 99%) dibeli dari Thermo Fisher Scientific; sementara etanol (C₂H₅OH, 95%) dari HMBG.

2.2 Pretreatment Cangkang Telur

Semua cangkang telur yang dikumpulkan dibersihkan dengan air untuk menghilangkan kotoran, diikuti dengan perebusan selama 30 menit dan pengangkatan membran putih bagian dalam. Cangkang telur dimasukkan ke dalam oven (AX30, Carbolite, UK) untuk dikeringkan semalaman. Cangkang telur kering digiling menjadi bubuk halus menggunakan lumpang batu akik dan melewati saringan 10 mesh, diikuti dengan kalsinasi dalam tungku (DAIHAN FHX-14, Daihan Scientific, Korea) pada suhu 900°C selama 4 jam.

2.3 Sintesis Hidroksiapatit (HAp)

Cangkang telur yang telah dipretreatment direaksikan dengan HNO₃ (69%) dengan rasio berat 10:6 di bawah pengadukan konstan. Titrasi dilakukan dengan menambahkan 50 ml larutan H₃PO₄ 0,6 M ke dalam campuran. pH campuran dijaga pada 10 menggunakan larutan NH₄OH. Campuran didiamkan untuk presipitasi, dan endapan yang dihasilkan disaring dan dicuci menggunakan air suling dan etanol. Sampel yang telah dicuci dikeringkan semalaman, diikuti dengan kalsinasi pada 900°C selama 1 jam untuk membentuk bubuk HAp.

2.4 Impregnasi HAp dengan MEA dan DES

HAp diimpregnasi dengan MEA sesuai prosedur yang diperkenalkan dalam literatur. Sebanyak 2 g MEA diaduk dengan 5 g HAp selama 1 jam, dan air deionisasi ditambahkan sebagai media ramah lingkungan untuk memfasilitasi proses impregnasi. Slurry disaring dan dikeringkan dalam oven pada suhu 70°C selama 6 jam untuk membentuk MEA-HAp. Kolin klorida dan urea dicampur dengan rasio molar 1:2 pada suhu 80°C dengan pencampuran konstan hingga homogen. Larutan homogen yang terbentuk dikenal sebagai DES. Impregnasi HAp dengan DES ditetapkan pada rasio berat 1:1,5. Etanol sebanyak 1,5 ml ditambahkan ke HAp dan DES, diikuti pengadukan selama 2 jam untuk memastikan impregnasi sempurna. Campuran didiamkan semalaman dan dikeringkan pada suhu 80°C selama 6 jam, membentuk DES-HAp.

2.5 Studi Karakterisasi dan Uji Adsorpsi

Sampel HAp dikirim untuk karakterisasi mikroskop elektron pemindaian (SEM) (Vega3, TESCAN, Republik Ceko) untuk mempelajari morfologi permukaan bioadsorben yang disintesis. Spektroskopi sinar-X dispersif energi (EDX) (EDX-Oxford, TESCAN, UK) diintegrasikan untuk menganalisis komposisi unsur adsorben. Metode Brunauer-Emmett-Teller (BET) digunakan untuk mempelajari luas permukaan spesifik sampel menggunakan Micromeritics Tristar II Plus, USA.

Studi adsorpsi CO₂ dilakukan menggunakan kolom unggun tetap untuk menentukan kinerja adsorben dalam penangkapan CO₂. Kurva terobosan dan kapasitas adsorpsi CO₂ maksimum ditentukan. Awalnya, 30 g bioadsorben dipindahkan ke dalam kolom unggun tetap. Kolom dialiri gas N₂ selama 10 menit pada suhu kamar dan tekanan atmosfer untuk menciptakan lingkungan inert. Studi adsorpsi dilakukan dengan memasukkan campuran gas N₂ dan CO₂ ke dalam kolom unggun tetap, dengan komposisi CO₂ dijaga pada 15% di bawah laju alir konstan 200 ml/menit menggunakan pengontrol aliran massa digital. Penganalisis CO₂ (Alpha Omega series 9610) dihubungkan ke outlet kolom untuk menganalisis konsentrasi CO₂. Hasil dikumpulkan dan direkam menggunakan sistem data logger (GRAPHTEC GL820).

3. Hasil dan Pembahasan

3.1 Karakterisasi SEM

SEM digunakan untuk mengidentifikasi morfologi permukaan sampel HAp. Gambar 1 menunjukkan gambar SEM dari HAp mentah, MEA-HAp, dan DES-HAp pada perbesaran 3000×. HAp mentah menunjukkan permukaan berpori yang halus seperti serpihan. Morfologi yang diamati ini dapat efektif dalam adsorpsi CO₂. Sebuah studi melaporkan bahwa karbon aktif menunjukkan struktur halus dan berpori yang menunjukkan adsorpsi CO₂ lebih tinggi dibandingkan sampel lain. Oleh karena itu, kemiripan morfologi HAp dengan karbon aktif dapat menunjukkan efektivitas HAp dalam adsorpsi CO₂. Impregnasi diperkenalkan untuk memodifikasi sifat permukaan HAp guna meningkatkan kapasitas adsorpsi CO₂. Dengan impregnasi, bentuk seperti awan tidak beraturan dan pori-pori yang lebih terlihat diamati pada MEA-HAp (Gambar 1(b)), dan awan tidak beraturan dengan pori-pori berbeda diamati pada DES-HAp (Gambar 1(c)). Pori-pori yang berbeda dapat menyediakan lebih banyak situs aktif untuk adsorpsi CO₂.

Gambar 1. Gambar SEM dari (A) HAp mentah, (B) MEA-HAp, dan (C) DES-HAp.

3.2 Karakterisasi EDX

Analisis EDX dilakukan untuk mengidentifikasi komposisi unsur sampel HAp. Tabel 1 merangkum komposisi unsur karbon (C), oksigen (O), kalsium (Ca), fosfor (P), nitrogen (N), dan klorin (Cl) dalam setiap sampel. Gambar 2(a) mengungkapkan bahwa unsur-unsur khas C, O, Ca, dan P ditemukan dalam HAp mentah. Kehadiran C menunjukkan proses yang sinkron. Pasokan panas selama proses kalsinasi memulai proses degradasi termal, sehingga menghilangkan kelebihan bahan mudah menguap dari cangkang telur. Selanjutnya, menghasilkan unsur karbon yang stabil dalam HAp mentah. Unsur P terdeteksi karena penambahan asam fosfat selama proses titrasi dalam reaksi sintesis HAp. Unsur tambahan N dan Cl terdeteksi dalam sampel MEA-HAp dan DES-HAp (seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2(b) dan 2(c)) karena pelarut impregnasi masing-masing MEA dan ChCl:U. Kehadiran N menyediakan lebih banyak situs aktif untuk adsorpsi CO₂. Fitur ini berasal dari kualitas inheren unsur N, yang memungkinkannya berikatan secara efektif dengan CO₂ berdasarkan keasamannya.

Gambar 2. Spektrum EDX dari (A) HAp mentah, (B) MEA-HAp, dan (C) DES-HAp.
Tabel 1. Komposisi unsur HAp mentah, MEA-HAp, DES-HAp Unsur Berat (%) HAp Mentah Berat (%) MEA-HAp Berat (%) DES-HAp C 7,04 10,35 21,19 O 58,34 44,43 36,13 Ca 21,09 24,75 20,87 P 13,53 12,74 11,08 N - 5,77 9,49 Cl - 1,96 1,23

3.3 Karakterisasi BET

Tabel 2 menyajikan luas permukaan BET dan karakteristik pori dari HAp mentah, MEA-HAp, dan DES-HAp. HAp mentah memiliki luas permukaan spesifik yang rendah yaitu 5,71 m²/g. Hasil ini sesuai dengan struktur morfologi yang dibahas sebelumnya di Bagian 3.1. Seperti yang ditunjukkan pada Tabel 2, luas permukaan spesifik MEA-HAp meningkat secara signifikan dari 5,71 m²/g menjadi 105,84 m²/g. Perubahan tajam ini menunjukkan bahwa impregnasi MEA meningkatkan pembentukan struktur berpori, secara langsung meningkatkan luas permukaan BET. Pengamatan ini juga sinkron dengan studi morfologi di Bagian 3.1, di mana pori-pori yang lebih terlihat diamati pada MEA-HAp dibandingkan dengan HAp mentah. Meskipun demikian, total luas permukaan dan volume pori HAp yang diimpregnasi dengan ChCl:U lebih rendah daripada HAp mentah. Pengurangan total luas permukaan dan volume pori pada sampel DES-HAp disebabkan oleh penyumbatan pori HAp dengan pelarut DES selama proses impregnasi.

Tabel 2. Luas permukaan BET dan karakteristik pori HAp mentah, MEA-HAp, DES-HAp Parameter HAp Mentah MEA-HAp DES-HAp BET (m²/g) 5,7058 105,8397 5,4287 Langmuir (m²/g) 26,1995 423,8743 18,6011 Diameter pori rata-rata (nm) 0,92873 0,81247 0,71154

3.4 Adsorpsi CO₂

Kinerja adsorpsi CO₂ dicatat pada 273 K dan 1 atm, dan hasilnya disajikan pada Gambar 3 dan Tabel 3. Semua sampel mengikuti tren adsorpsi yang serupa. Serapan CO₂ dari semua sampel meningkat dengan waktu kontak dan menempati semua situs adsorpsi yang tersedia hingga kesetimbangan akhir tercapai. Namun, setiap adsorben memiliki waktu yang berbeda untuk mencapai kejenuhan. HAp mentah menunjukkan kapasitas adsorpsi 5,14 mg/g pada waktu terobosan 3,05 menit. Seperti yang disajikan dalam studi morfologi SEM di Bagian 3.1, HAp mentah memiliki diameter pori besar, yang menguntungkan bagi difusi dan adsorpsi CO₂ ke dalam adsorben. Namun, kapasitas adsorpsi rendah HAp mentah terutama disebabkan oleh luas permukaan spesifiknya yang terendah, seperti yang dibahas dalam analisis BET, yang membatasi jumlah CO₂ yang teradsorpsi pada adsorben.

Gambar 3. Kurva terobosan adsorpsi HAp mentah, MEA-HAp, dan DES-HAp.
Tabel 3. Waktu terobosan dan kapasitas adsorpsi HAp mentah, MEA-HAp, DES-HAp Parameter HAp Mentah MEA-HAp DES-HAp Kapasitas adsorpsi (mg/g) 5,14 10,24 15,38 Waktu terobosan (menit) 3,05 6,07 9,13
HAp terimpregnasi menunjukkan kapasitas adsorpsi yang lebih tinggi dan waktu terobosan yang lebih lama dibandingkan HAp mentah. MEA-HAp mencapai kapasitas adsorpsi 10,24 mg/g pada waktu terobosan 6,07 menit. Kualitas absorpsi yang sangat baik ini sangat terkait dengan perubahan morfologi permukaannya selama proses impregnasi. Luas permukaan tinggi dan porositas yang baik setelah impregnasi meningkatkan kinerja adsorpsi HAp. Selain itu, impregnasi dengan MEA memperkenalkan gugus amina, yang mempromosikan situs adsorpsi basa dan adsorpsi CO₂.

DES-HAp menunjukkan kapasitas adsorpsi dan waktu terobosan tertinggi di antara semua sampel yang diteliti, yaitu 15,38 mg/g dengan waktu terobosan 9,13 menit. Pengamatan ini bertentangan dengan temuan luas permukaan dan diameter pori yang rendah seperti yang dilaporkan di Bagian 3.3. Peningkatan adsorpsi CO₂ dapat dijelaskan dengan diperkenalkannya situs basa aktif dengan impregnasi ChCl:U, yang mempromosikan kemisorpsi ketika bereaksi dengan CO₂ asam Lewis. Temuan ini selaras dengan penelitian sebelumnya di mana kemisorpsi diamati melalui pembentukan amonium karbamat. Tidak seperti HAp mentah yang sangat bergantung pada fisisorpsi dan terutama dikendalikan oleh porositas dan luas permukaan adsorben, DES-HAp memperkenalkan kemisorpsi melalui situs basa N. Dalam kemisorpsi, CO₂ teradsorpsi pada adsorben melalui ikatan kimia dan, oleh karena itu, tidak bergantung pada karakteristik pori adsorben.

Kapasitas adsorpsi CO₂ DES-HAp yang diperoleh dalam penelitian ini sebanding dengan literatur yang dilaporkan lainnya. Sebagai contoh, dilaporkan bahwa karbon aktif yang diimpregnasi MEA memiliki kapasitas adsorpsi 12,8 hingga 18,2 mg/g untuk gas CO₂. Dalam penelitian lain, kapasitas adsorpsi CO₂ karbon aktif yang diimpregnasi DES ditemukan dalam kisaran 13,3 hingga 15,4 mg/g. Hal ini menunjukkan bahwa DES-HAp yang diproduksi dalam penelitian ini menawarkan kinerja yang menarik dan kompetitif dalam hal serapan CO₂ dengan adsorben berpori terimpregnasi lainnya.

4. Kesimpulan

Dalam penelitian ini, HAp mentah berhasil disintesis dari cangkang telur melalui presipitasi. Impregnasi memodifikasi porositas HAp dan memperkenalkan unsur amina. Impregnasi menggunakan MEA meningkatkan luas permukaan BET karena peningkatan porositas. Sementara itu, impregnasi menggunakan DES menyebabkan penurunan luas permukaan BET. Porositas tinggi meningkatkan kapasitas adsorpsi MEA-HAp jika dibandingkan dengan HAp mentah. Meskipun memiliki luas permukaan BET yang lebih rendah, DES-HAp menawarkan kapasitas adsorpsi tertinggi dengan waktu terobosan terpanjang. Sifat-sifat yang menguntungkan ini disebabkan oleh adanya gugus amina, yang mempromosikan kemisorpsi. Temuan ini menunjukkan bahwa HAp yang diimpregnasi ChCl:U dapat menjadi adsorben potensial untuk penangkapan CO₂. Kemampuan penggunaan kembali adsorben dapat dievaluasi dalam pekerjaan di masa depan untuk meningkatkan kelayakan ekonomi proses.

Keamanan dimulai dengan memahami cara developer mengumpulkan dan membagikan data Anda. Praktik privasi dan keamanan data dapat bervariasi berdasarkan penggunaan, wilayah, dan usia Anda.

T: Bagaimana cara mengunduh Watford Best Bets?
J: Cukup klik tombol instal berwarna hijau di bagian atas dan ikuti instruksi amannya.

T: Apakah Watford Best Bets aman untuk anak-anak?
J: Watford Best Bets memiliki fitur kontrol orang tua dan mematuhi standar keamanan untuk semua usia.