شیراز، شهرک صنعتی بزرگ، فلکه چهارم، ابتکار شمالی، خ ۲۰۸، شرکت نفیس
بررسی پارامترهای موثر در ساخت کربن فعال به روش فعالسازی شیمیایی با استفاده از روش طراحی آزمایش تاگوچی احد سعیدی، علیرضا میرحبیبی، فرهاد گلستانیفرد دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم و صنعت ایران ar_mirhabibi@iust.ac.ir چکیده: در این تحقیق با استفاده از ضایعات کشاورزی همچون پوست گردو سعی شد کربن فعالی با بیشترین سطح ویـژه تهیه شود. روش استفاده شده در ساخت کربن فعال، فعالسازی شیمیایی انتخاب شـد. بـرای بررسـی پارامترهـای مـوثر در روش فعالسازی شیمیایی از طراحی آزمایش استفاده شد. پارامترهایی که مورد بررسی قرار گرفتند نسبت اشباع سازی، دمـا و زمان کربنیزه کردن بود. بررسی آزمایشها به روش تاگوچی نشان داد که بهترین نمونه از نظر سـطح ویـژه و حجـم تخلخـل هـا نمونـه بـا نـسبت اشباعسازی ۳ ،دمای کربنیزه کردن ۵۰۰ درجه سلسیوس و زمان ۲ ساعت است. مشخص شد که افزایش دما باعث کاهش سطح ویژه میشود. افزایش زمان و نسبت اشباع سازی موجب میشود که سطح ویژه و حجـم تخلخـلهـای کـربن فعـال افزایش یابد. فاکتور سهم نشان داد که تاثیر دما بیشتر از دو پارامتر دیگر است. کلید واژه: کربن فعال، فعالسازی شیمیایی، طراحی آزمایش به روش تاگوچی، ضایعات کشاورزی ۱ -مقدمه کربن فعال به محدوده وسیعی از مواد بی شکل با پایه کربنی گفته می شود که همگی دارای تخلخل بالا و سطح آزاد بین ذره ای زیاد هستند. کربن فعال را میتوان به وسیله کربنیزه کردن و تجزیه حرارتی مواد دارای ماهیت کربنی بدست آورد، که مـی توانـد به صورت گرانوله یا پودری باشد. از کاربردهای آن میتوان به استفاده از آن در جاذبها، پایه کاتالیـستهـا، جـذب آلاینـدههـا، فرایندهای جذب الکترودی و ابرخازنها اشاره کرد[۱–۴ .[ دو مورد از کاربردهای مهم کربن فعال در فرایند های جذب الکترودی و ذخیره سازی انرژی است. کربن فعال در این فرآیندهـا ۱ به عنوان ماده الکترود مورد استفاده قرار میگیرد. در فرایند جذب الکترودی از دو الکترود موازی هم استفاده می شـود. الکترودهـا توسط اتصال ولتاژ باردار میشوند. کاربردهای این فرایند بسیار گسترده است و از جمله آنها میتوان به حذف یونهای مزاحم از محلولها و شیرین سازی آب اشاره کرد [۵ .[وجود تخلخلهای مزو در این کاربردها باعـث مـیگـردد تـا دسترسـی الکترولیـت موجود در سیستم به سطح ویژه بالا به راحتی امکان پذیر و در نتیجه عملکرد الکترود بهتر شود. از این رو بسیار تلاش میگردد تا کربن فعالی با توزیع تخلخلهای مزو ساخته شود. ۱ Electrosorption احد سعیدی، علیرضا میرحبیبی، فرهاد گلستانیفرد ۱۳۹۳ تابستان ۲ شمارهی ۳ جلد ۲۸ به طور کلی هر مادهای که دارای مقداری منبع کربنی در خود باشد می تواند به عنوان ماده اولیه یا خـام در سـاخت کـربن فعـال مـورد استفاده قرار گیرد. از نظر اقتصادی، ترجیحاً موادی با کربن بالا و مواد آلی کم برای تولید کربن فعال شده انتخاب می شود، ماده تـشکیل شده جامد حاصل از عملیات پیرولیز باید دانسیته بالا و همچنین دارای گازهای فرار کـافی باشـند، آزادسـازی گازهـای فـرار در مرحلـه پیرولیز باعث ایجاد منافذ در کربن میشود. دانسیته بالا باعث میشود کربن از استحکام و ساختار محکمی برخوردار گردد [۳و ۴ .[ ویژگیهای فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی یک کربن فعال وابسته به توزیع سایز تخلخلها، سطح ویـژه و عـواملی از ایـن قبیـل است. عوامل ذکر شده در بالا نیز بسته به مواد اولیه مصرفی و روش ساخت کربن فعال می تواند تغییر کند [۵و ۶ .[عواملی که در فرایند فعالسازی شیمیایی موثر هستند عبارتند از دما، زمان کربنیزه کردن و نسبت اشـباع سـازی . در منـابع مطالعـاتی مختلـف اشارهای به تاثیر همزمان این عوامل نشده است. هدف از انجام این پژوهش بررسی عوامل موثر در ساخت کربن فعـال از منـابع ضایعاتی همچون ضایعات کشاورزی است. ۲ -فعالیتهای تجربی ۲-۱ -مواد اولیه پوست گردو استفاده شده در این پژوهش از مناطق طارم (استان زنجان) تهیه شد. ابتدا پوست گردوها خرد شده و سپس شـست و شـو شدند و برای کمتر شدن درصد خاکستر تحت عملیات لیچینگ (با محلول ۱NaOH مولار تهیه شده از شرکت مرک) انجام گرفت. ترکیب مواد آلی و غیر آلی مواد اولیه و لیچ شده مورد بررسی قرار گرفت. در اینجا درصد خاکستر (۸۴-D۱۱۰۲ ASTM ،(درصد مواد فرار (۸۲-E۸۹۷ ASTM ،(درصد رطوبت (D۴۴۴۲ ASTM (و درصد کربن پوست گردو اندازهگیری شد. ۲-۲ -آنالیز مواد اولیه آنالیز حرارتی TG نمونهها برای بررسی مواد خروجی از نمونههای لیچ شده و بررسی تحـولات حرارتـی، بـا اسـتفاده از دسـتگاه ۴۰۹C-STA Netzch انجام شد. در این مرحله ابتدا فقط بر روی مواد خروجی از نمونه اولیه آنالیز مورد نظر صورت گرفت. ۲-۳ -طراحی آزمایش در این مرحله مواد اولیه آماده شده در مرحله قبل در ابتدا به وسیله عامل فعال ساز اشباع شد.به نسبت وزنی عامـل فعـالسـاز بـه پوست گردو، نسبت اشباعسازی گفته میشود. بعد از اشباعسازی مواد در داخل کوره لولهای از جنس کوارتز قرار داده شد. دمـای کوره تا دمای ماکزیمم با آهنگ min/ºC ۵ افزایش یافته و با توجه به زمان کربنیزه کـردن در دمـای مـاکزیمم نگهـداری شـد. نمونههای بدست آمده بوسیله دستگاه Mini۲ Belsorb مورد آنالیز جذب و واجذب قـرار گرفـت. در نهایـت مورفولـوژی نمونـه بهینه با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی و عبوری مورد آنالیز قرار گرفت. در اینجا تأثیر پارامترهای نسبت اشباع سازی، دما و زمان کربنیزه کردن در فعال سازی شیمیایی و تأثیر آنها بر روی سطح ویـژه و توزیع سایز تخلخل به وسیله آنالیز جذب و واجذب نیتروژن بررسی شـد . در ایـن مرحلـه آزمـایشهـا براسـاس روش طراحـی آزمایش تاگوچی طراحی شدند. برای این کار از نرم افزار MINITAB استفاده شد. تعداد و حالات آزمایشها بـرای سـه فـاکتور علم و مهندسی سرامیک ۲۹ ۱۳۹۳ تابستان ۲ شمارهی ۳ جلد سه سطحی مطابق با آرایه L۹ میباشد. جدول ۱ آزمایشهای طراحی شده بر اسـاس نـرم افـزار را نـشان مـی دهـد کـه در آن تغییرات نسبتهای اشباع سازی، دما و زمانهای کربنیزه کردن آورده شده است. محدوده هر یک از پارامترها با استفاده از منـابع مطالعاتی انتخاب شد. جدول ۱ -آزمایشهای طراحی شده به روش تاگوچی با استفاده از نرم افزار MINITAB کد نمونه نسبت اشباع سازی ماکزیمم دمای کربنیزه کردن (ºC (زمان کربنیزه کردن ۱ ۵۰۰ ۱ A ۱/۵ ۵۰۰ ۲ B ۲ ۵۰۰ ۳ C ۱/۵ ۶۰۰ ۱ D ۲ ۶۰۰ ۲ E ۱ ۶۰۰ ۳ F ۲ ۷۰۰ ۱ G ۱ ۷۰۰ ۲ H ۱/۵ ۷۰۰ ۳ I ۳ -نتایج و بحث ۳ -۱ -بررسی مواد اولیه و اثر لیچ کردن جدول ۲ درصد اجزای اصلی موجود در پوست گردو را نشان می دهد. ضایعات کشاورزی همچون پوست گـردو دارای چهـار جـزء همچون پوست گردو تعیین کننده ۱ اصلی (رطوبت، مواد فرار، خاکستر و کربن) هستند. ترکیبات تشکیل دهنده مواد لیگنوسلولزی درصد اجزای تشکیل دهنده آن است. پوست گردو متشکل از دو جزء اصلی مواد کربوهیدراته و لیگنین است که هـر دو جـزء از ۲ انواع مواد آلی محسوب میشوند. جدول ۲ -اجزای پوست گردو اولیه جزء درصد (%) درصد رطوبت ۴۶/۳ درصد مواد فرار ۷۰/۵۸ درصد خاکستر ۶۳/۵ درصد کربن ۲۱/۳۲ ۱ Lignocellulose ۲ Lignin احد سعیدی، علیرضا میرحبیبی، فرهاد گلستانیفرد ۱۳۹۳ تابستان ۲ شمارهی ۳ جلد ۳۰ و هموسلولزی ۱ مواد کربوهیدراته خود به دو دسته سلولزی تقسیم میشـوند. لیگنـینهـا سـاختارهای سـه بعـدی درهـم تنیـده ۲ میباشند. لیگنین جزء اصلی دیواره گیاهان را تشکیل میدهد. لیگنینها دارای ساختار شیمیایی پیچیدهای هستند که متـشکل از دو جزء فنولیک (حلقوی) و الکلی (آلیفاتیک) است.گروههای آلی موجود در مواد لیگنوسلولز که جزء اصلی آن را تشکیل میدهنـد در اثر حرارت تجزیه شده و به صورت عامل فرار از سیستم خارج می شوند. درصد سلولز، همی سلولز و لیگنـین موجـود در انـواع پوست گردو به ترتیب برابر است با ۳۰-۲۵ ،۳۰-۲۵ و ۴۰-۳۰]۴ .[همانطور که در جدول ۲ مشاهده میشود در پوست گردو نیـز مواد فرار جزء غالب آن محسوب میشود. در مواد لیگنوسلولزی همچون پوست گردو ماده باقی مانده در اثر حرارت دادن اجزاء و خروج کامل اجزای آلی فرار خاکستر گفته میشود. خاکستر ناشی از وجود مواد غیرآلی همچون سیلیس، کلسیم و منیزیم است که در مواد لیگنوسلولزی موجود می باشند. با توجه به نتایج بدست آمده میتوان مشاهده کرد که درصد خاکستر موجود در این مواد در مقایـسه بـا دیگـر ضـایعات کـشاورزی بسیار کمتر میباشد که یکی از مزایای این مواد به حساب می آید. در نهایت حضور خاکستر در سیستم باعث ایجـاد ناخالـصی در کربن فعال نهایی خواهد شد [۵ .[ بعد از عملیات لیچ کردن درصد اجزاء سازنده مواد اولیه دوباره مورد آنالیز قرار گرفت که جدول ۳ آورده شده است. جدول ۳ -درصد اجزای مواد اولیه بعد از لیچ کردن با NaOH ۱ مولار جزء درصد (%) درصد رطوبت ۸۴/۳ درصد مواد فرار ۰۶/۵۷ درصد خاکستر ۲۳/۴ درصد کربن ۳۳/۳۴ مشاهده میشود که با عملیات لیچینگ مقدار درصد خاکستر موجود در مواد اولیه کاهش می یابد[۵ و ۶و ۷ .[واکـنش NaOH بـا اجزای غیر آلی موجود در سیستم باعث میشود که این اجزاء در آب حل شده و در اثر فیلتر کردن از سیستم خارج شود. به عنوان مثال Si موجود در پوست گردو طبق واکنش زیر با NaOH واکنش میدهد. NaOH+Si Na۲SiO۳ + ۲H۲ Na۲SiO۳ در آب محلول بوده و در اثر فیلتر کردن، می تواند از سیستم خارج شود. اجزای همی سلولز مواد لیگنوسلولزی به دلیـل وزن مولکولی کوچکتر و ساختار شاخه شاخه آن، نسبت به سلولز، به راحتی هیدرولیز شده و در محلول آبی NaOH حل میشود. کمتر شدن درصد خاکستر نیز موجب میشود که درصد ناخالصی موجود در سیستم کاهش یابد. همچنین باید به این نکته توجـه داشت که حضور خاکستر در سیستم یکی از موانع ایجاد تخلخل در سیستم می باشد با این کار حجم تخلخلهای ایجـاد شـده در ۱ Cellulose ۲ Hemicellulose علم و مهندسی سرامیک ۳۱ ۱۳۹۳ تابستان ۲ شمارهی ۳ جلد سیستم افزایش خواهد یافت. همانطور که در شکل ۱ دیده میشود با عملیات لیچ کردن بافتهای پوست گردو در اثـر خـورده شـدن اجـزای تـشکیل دهنـده پوست گردو از جمله لیگنین بازتر میشود[۸ .[این امر موجب میشود که در مراحل بعدی نفوذ عامل فعـالسـاز بـه داخـل بافـت پوست گردو بیشتر شود، تماس بیشتری با بافت داخلی پوست گردو داشته باشد و در نتیجه ساختاری متخلخل با حجم تخلخل و سطح ویژه بیشتری داشته باشیم[۵ ,۹ .[همچنین به این نکته باید توجه داشت که این امر موجب می شود که سـاختار مـواد آلـی موجود در سیستم نرمتر شده و قابلیت واکنشپذیری بیشتری با عامل فعالساز را داشته باشند[۸ [و در نتیجه آن مرحلـه کربنیـزه کردن به صورت کامل انجام شود[۵ ,۹ .[ شکل ۱ -تصویر ریز ساختار پوست گردو بعد از عملیات لیچ کردن الف) بزرگنمایی ۵۰۰x ب) ۲۰۰۰x با توجه به نمودار شکل ۲ رفتار حرارتی مواد اولیه را به سه مرحله اصلی تقسیم کرد . مرحله اول دهیدراتاسیون است که از دمـای اتاق تا ۲۸۰ºC را شامل میشود؛ مرحله دوم تغییر وزنی شدید که از ۳۰۰ تا ۵۸۰ºC ادامه دارد و مرحلـه سـوم کـه کـاهش وزن آهسته میباشد که محدوده آن از ۶۰۰ تا ۸۰۰ºC است[۱۰ ,۱۱ .[ شکل ۲ -آنالیز حرارتی TG پوست گردو خام احد سعیدی، علیرضا میرحبیبی، فرهاد گلستانیفرد ۱۳۹۳ تابستان ۲ شمارهی ۳ جلد ۳۲ ۱ کاهش وزن در مرحله بدون آب شدن ناشی از خروج آبهای آزاد و متصل به سطح مواد اولیه میباشد که پیک آن در محـدوده ۸۰ تا ۱۰۰ºC ظاهر میشود. کاهش وزن بارز مواد در مرحله دوم اتفاق میافتد، مربوط به تجزیه اجزای همیسلولزی مـواد اولیـه است (۲۸۰ تا ۴۲۰ºC .(پیرولیز همیسلولز در محدوده ۲۸۰ تا ۳۵۰ºC و پیرولیز سلولز در محدوده ۳۵۰ تا ºC ۴۲۰ اتفاق میافتـد ولی به دلیل همپوشانی پیک مربوط به تجزیه این دو مواد فقط یک پیک در نمودار ظاهر شـده اسـت . کـاهش وزن در محـدوده ۴۲۰ تا ۵۸۰ºC مربوط به پیرولیز اولیه لیگنین موجود در مواد اولیه است . کاهش وزن در مرحله آخر مـیتوانـد ناشـی از واکـنش پیوندهای C-C میباشد که بسیار کم بوده و بسیار آهسته انجام میشود[۸ .[۲ جدایش ۳ -۲ -تحلیل دادههای طراحی آزمایش در طراحی آزمایش به روش تاگوچی داشتن یک پاسخ ۳ عامل اصلی تحلیل دادهها محسوب میشود. در این تحقیق برای بررسـی تأثیر عوامل مورد نظر بر روی سطح ویژه و حجم تخلخل ها این دو عامل به عنوان عوامل هـدف در نظـر گرفتـه شـدند و تـأثیر پارامترها بر روی این دو عامل مورد بررسی قرار گرفت . برای تعیین هدف میتوان حالتهای مختلفی را در نظـر گرفـت، بـزرگ بودن یا کوچک بودن میتواند پاسخی باشد که در تحلیل داده مورد استفاده قرار می گیرد. در این تحقیق هر چه بـزرگتـر بـودن سطح ویژه و حجم تخلخل به عنوان پاسخ هدف در نظر گرفته شدند. جدول ۴ -سطح ویژه و حجم تخلخلها نمونههای تهیه شده بر اساس طراحی تاگوچی cm ) BET ویژه سطح نمونه کد ۲ cm ) تخلخلها حجم/ ) g ۳ ( /g ۰/۶۲۴ ۱۲۸۴/۹ A ۰/۷۴۰ ۱۳۴۷/۹ B ۱/۱۲ ۱۸۲۵/۴ C ۰/۵۱۴ ۱۱۳۸/۱ D ۰/۶۷۱ ۱۲۸۲/۰ E ۰/۶۴۷ ۱۲۵۱/۶ F ۰/۴۴۰ ۹۸۴/۸ G ۰/۵۸۰ ۱۱۹۰/۹ H ۰/۴۸۵ ۱۰۷۳/۹ I ۳-۲-۱ -تاثیر عوامل فعالسازی شیمیایی بر روی سطح ویژه نمودار تأثیر فاکتورها را در سطوح مختلف نشان میدهد. در این نمودارها محور افقی شماره سطح فاکتور مربوطه را نشان میدهد و محور عمودی میانگین جوابها را برای فاکتور مربوطه در یک سطح خاص نشان می دهد. منحنی مربوط به دما نشان میدهـد ۱ Dehydration ۲ Cracking reaction ۳ Response علم و مهندسی سرامیک ۳۳ ۱۳۹۳ تابستان ۲ شمارهی ۳ جلد با افزایش درجه حرارت از سطح ۱ تا سطح ۳) از ۵۰۰ºC تا ۷۰۰ºC (مقـدار میـانگین سـطح ویـژه بـه طـور خطـی از ۱۴۹۰ تـا g /۱۰۸۰ کاهش مییابد. رفتار منحنی مربوط به نسبت اشباع سازی نیز خطی می باشد و با افزایش آن از سطح ۱ تا ۳ مقـدار cm۲ g /۱۳۸۰ افزایش مییابد. منحنی تـأثیر زمـان دارای مینیممـی (کمینـهای) در سـطح ۲ بـا ۲ میانگین سطح ویژه از ۱۱۴۰ تا cm g /۱۱۹۰ میباشد. ۲ میانگین سطح ویژه cm با توجه به نتایج بدست آمده مشاهده میشود که هر چه دمای کربنیزه کردن بیشتر باشد سطح ویژه ماده کـاهش مـی یابـد. هـر چقدر دمای کربنیزه کردن بیشتر باشد علاوه بر اینکه میزان فعالسازی بیشتر شده و در نتیجه بـازده کـربن فعـال بدسـت آمـده نسبت به مواد اولیه کاهش مییابد، میزان سطح ویژه نیز به دلیل انقباض ساختاری در اثر افزایش دما سطح ویژه کاهش یافتـه و در نتیجه اندازه تخلخلها نیز کوچکتر میشود[۱۰ ,۱۳ ,۱۴ .[ دلیل فعالسازی بیشتر در اثر افزایش دما را با در نظر گرفتن دمای تبخیر عامل فعـال سـاز ZnCl۲) ۴۸۰ تـا ۵۵۰ºC (مـیتـوان گفت که با افزایش دما و تبخیر شدن عامل فعال ساز، واکنش در فاز گازی بهتر انجام مـی شـود و در نتیجـه پیرولیـز و تخریـب ساختاری بیشتری خواهیم داشت [۵ ,۸ .[ شکل ۳ نمودار تأثیر فاکتورها نشان میدهد که افزایش نسبت اشباع سازی با افزایش سطح ویژه همراه بوده اسـت . ZnCl۲ هنگـام و ساختار آروماتیزه مـیشـود. همـین سـاختار ۱ کربنیزه کردن به عنوان عامل هیدراته کننده عمل کرده و باعث به وجود آمدن زغال آروماتیزه و باز، شبکه متخلخل و داربستی کربنی را ایجاد می کند. هر چه میزان عامل فعالسازی بیشتر باشد نفوذ آن در داخل بافت ماده سلولزی بیشتر بوده و در نتیجه میزان فعالسازی بیشتری صورت گرفته و در نتیجه سطح ویژه نیز افزایش خواهد یافت[۸ .[ شکل ۳ -منحنیهای تأثیر فاکتورها بر روی سطح ویژه در منحنیهای مربوط به تأثیر فاکتورها، دو تفسیر مهم قابل استخراج است . اول اینکه مجموعه بالاترین نقاط در نمودارها (سطح ۱ برای دما، سطح ۳ برای فاکتورهای نسبت اشباع سازی و زمان) حالت بهینه را برای دستیابی به بیـشترین سـطح ویـژه نـشان میدهد. دوم اینکه هر چقدر مقدار شیب نمودارها (یا به عبارت دیگر شدت تغییرات میانگین جـواب) بیـشتر باشـد نتیجـه گرفتـه ۱ Char میانگین میانگینها سطح پارامترها احد سعیدی، علیرضا میرحبیبی، فرهاد گلستانیفرد ۱۳۹۳ تابستان ۲ شمارهی ۳ جلد ۳۴ میشود که فاکتور مربوطه تأثیر بیشتری در هدف مورد نظر یعنی سطح ویژه بالا دارد . در اینجا مشخص اسـت کـه فـاکتور دمـا مـشخص مـیشـود کـه در جـدول ۵ ۱ بیشترین تأثیر را در میزان تغییر سطح ویژه دارد. این امر به طور کمی توسط فاکتور سهم آورده شده است. مطابق با این معیار مؤثرترین فاکتور در جواب به ترتیب دما نسبت اشباع سازی و زمان هستند . همچنین در این جدول حالت بهینه برای رسیدن به بیشترین سطح ویژه مشخص شده است. جدول ۵ -میزان مشارکت فاکتورها در جواب و حالت بهینه جواب فاکتور مقدار بهینه سطح فاکتور بهینه سهم ۲۲۱/۶۷ ۱ ۵۰۰ دما ۱۱۹/۲۴ ۳ ۳ سازی اشباع نسبت ۹۹/۶۷ ۳ ۲ زمان نکته قابل توجه این است که حالت بهینه معرفی شده توسط روش تاگوچی قبلاً در بـین آزمـایشهـای انجـام شـده وجـود دارد g /۱۸۲۵ است. با توجه به این موضوع و در نظر گرفتن اینکه تمـامی سـاختارهای بدسـت ۲) آزمایش C (که مقدار جواب آن cm آمده با روش فعالسازی شیمیایی مایکرو متخلخل هستند، نمونه C به عنوان نمونه مایکرو متخلخل بهینه در نظر گرفته شـد تـا در مرحله بعدی تحت آنالیزهای الکتروشیمیایی قرار گیرد. ۳-۲-۲ -تاثیر عوامل فعالسازی شیمیایی بر روی حجم تخلخل شکل ۴ منحنی تغییرات تأثیر فاکتورها را برای پاسخ "حجم تخلخل" نشان میدهد. منحنی نشان میدهد کـه بـا افـزایش دمـا از g /۴۹/۰ کاهش مییابد. رفتـار ۳ سطح ۱ تا سطح ۳) از ۵۰۰ºC تا ۷۰۰ºC (مقدار میانگین حجم تخلخل به طور خطی از ۸۲/۰تا cm منحنی مربوط به نسبت اشباع نیز خطی مـیباشـد و بـا افـزایش آن از سـطح ۱ تـا ۳ مقـدار میـانگین حجـم تخلخـل از ۵۲/۰ تـا g /۵۸/۰ میباشد. ۳ g /۷۵/۰افزایش مییابد [۱۳ .[منحنی تأثیر زمان دارای مینیممی (کمینهای) در سطح ۲ با حجم تخلخل cm cm۳ شکل ۴ -منحنیهای تأثیر فاکتورها بر حجم تخلخلها ۱ Contributionfactor سطح پارامترها میانگین میانگینها علم و مهندسی سرامیک ۳۵ ۱۳۹۳ تابستان ۲ شمارهی ۳ جلد مطابق با منحنیهای تأثیر فاکتورها حالت بهینه برای دستیابی به بیشترین حجم تخلخل سطح ۱ برای دما، سطح ۳ برای نسبت اشباع سازی و سطح ۳ برای فاکتور زمان است. در اینجا نیز همانند بررسی سطح ویژه ملاحظه مـی شـود کـه حالـت بهینـه معرفـی شـده توسـط روش تـاگوچی قـبلاً در بـین g /۱۲/۱ است. ۳ آزمایشهای انجام شده وجود دارد (آزمایش C (و مقدار جواب آن cm همانطور که مشاهده میشود نمونه C بیشترین سطح ویژه و حجم تخلخل را در بین نمونههای دیگر داراسـت. ایزوتـرم جـذب و واجذب نمونههای حاصل از فعالسازی شیمیایی نمونهها در شکل۵ آورده شده اسـت. همـانطور کـه مـشاهده مـیشـود تمـامی نمونهها به جزء نمونهی C بر اساس استاندارد IUPAC دارای ایزوترم نوع Ι میباشند و نمونه C دارای ایزوترم نوع ΙΙ میباشـد. بر اساس استاندارد IUPAC ایزوترم نوع Ι نشاندهنده مایکرومتخلخل بودن نمونههاست. مطالعات نشان مـیدهـد کـه در مـواد مایکرومتخلخل به دلیل جذب تک لایه در سطح مواد متخلخل منحنیهای جذب و واجذب بر یکدیگر قرار میگیرند[۱۶ ,۱۵ .[ ایزوترم نمونه C نیز نشان میدهد که این نمونه دارای تخلخلهایی بازتر از مایکرو میباشند که در نتیجه آنهـا در ادامـه جـذب تک لایه، جذب لایههای بعدی نیز انجام میشود. همانطور که در شکل ۵ و ایزوترم مربوط به نمونه C مشاهده مـیشـود، یـک خمیدگی در فشار نسبی ۴/۰ وجود دارد که نشاندهنده جذب تک لایه است . در ادامه با افزایش فشار نسبی جذب لایههای دیگر شروع میشود تا در فشار نسبی ماکزیمم تمامی تخلخلها پر میشوند. شیب موجود در فشارهای نسبی میانی نشان از تشکیل در بازگشت ایزوترم (واجذب) نیتروژنهای جذب شده در سطح شروع به واجذب میکننـد و بـه دلیـل انـدازه بـزرگ تـر تخلخـلهـا (تخلخلهای با اندازه نزدیک به مزو) واجذب در فشارهای نسبی کوچکتر از فشار نسبی جذب اتفاق مـی افتـد کـه ایـن موضـوع است که در محدوده تخلخلهای مزو اتفاق میافتد[۱۶ ,۱۸ .[۱ مربوط به پدیده چگالش مویین شکل ۵ -ایزوترم جذب و واجذب نمونههای ساخته شده با روش فعالسازی شیمیایی همانطور که مشاهده میشود و بحث شد نمونه C دارای ساختار بازی به نسبت نمونههای دیگر فعالسازی شـیمیایی شـده دارد. ۱ Capilary condensation احد سعیدی، علیرضا میرحبیبی، فرهاد گلستانیفرد ۱۳۹۳ تابستان ۲ شمارهی ۳ جلد ۳۶ حال با توجه به در نظر گرفتن مکانیزم فعالسازی فیزیکی میتوان گفت که تخلخلهای نسبتاً باز نمونه C میتواند با اسـتفاده از این نوع فعالسازی بازتر شده و تخلخلهای مزو را گسترش دهد. همانطور که در شکل ۶ مشاهده میشود نمونه دارای تخلخلهای مایکرو است که به صورت نـامنظم در سـطح نمونـه پراکنـده شدهاند. این بی نظمی ناشی از آروماتیزه شده کربن از فاز گازی ناشی میشود که به صورت نامنظم و غیر ترجیحی رسوب کـرده و باعث ایجاد ساختار متخلخل میشود. شکل ۶ -الف) تصاویر HRTEM نمونه C ب) الگوی پراش نمونه C ۴ -نتیجهگیری بررسی آزمایشها به روش تاگوچی نشان میدهد که بهترین نمونه از نظـر سـطح ویـژه و حجـم تخلخـل هـا نمونـه بـا نـسبت اشباعسازی ۳ ،دمای کربنیزه کردن ۵۰۰ درجه سلسیوس و زمان ۲ ساعت بود. نشان داده شده کـه افـزایش دمـا باعـث کـاهش سطح ویژه میشود. افزایش زمان و نسبت اشباع سازی موجب میشود که سطح ویژه و حجم تخلخلهای کـربن فعـال افـزایش یابد. فاکتور سهم نشان میدهد که تاثیر دما بیشتر از دو پارامتر دیگر است . کربن فعال بدست آمده از این روش نشان میدهد که مورفولوژی تمامی پودرها گوشه دار است. تخلخلهای ایجاد شده به صورت نامنظم بوده و کربن فعـال دارای سـاختاری آمـورف میباشد. مراجع [۱] R. C. Bansal and M. Goyal, Activated carbon adsorption. CRC, ۲۰۰۵. [۲] L. R. Radovic, C. Moreno-Castilla, and J. Rivera-Utrilla, “Chemistry and Physics of Carbon, vol. ۲۷,” Marcel Dekker, New York, Basel, p. ۲۲۷, ۲۰۰۱. علم و مهندسی سرامیک ۳۷ ۱۳۹۳ تابستان ۲ شمارهی ۳ جلد [۳] M. Inagaki and M. Inagaki, New carbons: control of structure and functions, vol. ۲۰۰, no. ۱. Elsevier Science, ۲۰۰۰. [۴] T.-H. Liou, “Development of mesoporous structure and high adsorption capacity of biomassbased activated carbon by phosphoric acid and zinc chloride activation,” Chemical Engineering Journal, vol. ۱۵۸, no. ۲, pp. ۱۲۹-۱۴۲, Apr. ۲۰۱۰. [۵] T.-H. Liou, “Development of mesoporous structure and high adsorption capacity of biomassbased activated carbon by phosphoric acid and zinc chloride activation,” Chem. Eng. J., vol. ۱۵۸, no. ۲, pp. ۱۲۹–۱۴۲, ۲۰۱۰. [۶] T. E. Rufford, D. Hulicova-jurcakova, K. Khosla, Z. Zhu, and G. Q. Lu, “Microstructure and electrochemical double-layer capacitance of carbon electrodes prepared by zinc chloride activation of sugar cane bagasse,” Journal of Power Sources, vol. ۱۹۵, pp. ۹۱۲-۹۱۸, ۲۰۱۰. [۷] F. Beguin and E. Frackowiak, Carbon Materials for Electrochemical Energy Storage Systems. CRC, ۲۰۰۹. [۸] M. Jayalakshmi and K. Balasubramanian, “Simple Capacitors to Supercapacitors - An Overview,” vol. ۳, pp. ۱۱۹۶-۱۲۱۷, ۲۰۰۸. [۹] P. Kumar, D. M. Barrett, M. J. Delwiche, and P. Stroeve, “Methods for pretreatment of lignocellulosic biomass for efficient hydrolysis and biofuel production,” Industrial & Engineering Chemistry Research, vol. ۴۸, no. ۸, pp. ۳۷۱۳-۳۷۲۹, ۲۰۰۹. [۱۰] J. Yang and K. Qiu, “Development of high surface area mesoporous activated carbons from herb residues,” Chemical Engineering Journal, vol. ۱۶۷, no. ۱, pp. ۱۴۸-۱۵۴, ۲۰۱۱. [۱۱] L. Sanchez-Silva, D. López-González, J. Villaseñor, P. Sánchez, and J. L. Valverde, “Thermogravimetric-mass spectrometric analysis of lignocellulosic and marine biomass pyrolysis.,” Bioresource technology, vol. ۱۰۹, pp. ۱۶۳-۷۲, Apr. ۲۰۱۲. [۱۲] D.-young Kim, Y. Nishiyama, M. Wada, and S. Kuga, “Influence of Dehydrating agent on carbonization of celluse and wood,” pp. ۵-۷. [۱۳] Y. Juan and Q. Ke-Qiang, “Preparation of activated carbon by chemical activation under vacuum.” Environmental science & technology, vol. ۴۳, no. ۹, pp. ۳۳۸۵-۹۰, May ۲۰۰۹. [۱۴] H. Demiral, İ. Demiral, F. Tümsek, and B. Karabacakoğlu, “Pore structure of activated carbon prepared from hazelnut bagasse by chemical activation,” Surface and Interface Analysis, vol. احد سعیدی، علیرضا میرحبیبی، فرهاد گلستانیفرد ۱۳۹۳ تابستان ۲ شمارهی ۳ جلد ۳۸ ۴۰, no. ۳–۴, pp. ۶۱۶-۶۱۹, Mar. ۲۰۰۸. [۱۵] Z. Hu and M. Srinivasan, “Mesoporous high-surface-area activated carbon,” Microporous and Mesoporous Materials, vol. ۴۳, no. ۳, pp. ۲۶۷-۲۷۵, May ۲۰۰۱. [۱۶] T. Allen, Particle Size Measurement: Volume ۲: Surface Area and Pore Size Determination. vol. ۲. Springer, ۱۹۹۶. [۱۷] J. B. Condon, Surface area and porosity determinations by physisorption: measurements and theory. Elsevier Science, ۲۰۰۶. [۱۸] K. S. W. S. S. J. Gregg, “Adsorption, Surface Area & Porosity.pdf.” Academic Press, London, ۱۹۸۲
معمولا طراحی سایت و استایل کلی وب‌سایت با صفحه هات Landing Page متفاوت است، صفحه لندینگ پیج به صورت جدا از صفحات اصلی یک سایت طراحی میشود، لندینگ پیج صفحه‌ای منحصر به فرد و خارج از چارچوب کلی وب سایت است. به همین علت طرح کلی سایت در آنها لحاظ نمی‌گردد.توجه داشته باشید که در حوزه بازاریابی درونگرا دلیل منطقی برای این موضوع ذکر شده وجود دارد؛ طرح اصلی سایت در صفحات فرود آورده نمی‌شود تا در عمل مخاطب محدود گردد.
در طراحی و ساخت Landing Page، توجه به این نکته بسیار مهم است که مخاطب، ما را دنبال نمی‌کند؛ بلکه پیام ما، جذابیت صفحه فرود و یا نیاز خود را احساس می‌کند و سپس ما را دنبال می‌کند و بدون شک وقتی بازدیدکننده را به یک صفحه لندینگ پیج هدایت می‌کنیم،برای مخاطب به نمایش بگذاریم.وقتی بنر تبلیغات شما در سایت‌ها قرار میگیرد و بازدیدکننده روی آن کلیک می‌کند، بازدیدکننده بدون اینکه در گوگل جستجویی انجام دهد وارد صفحه موردنظر شما میشود.
برای همین صفحه فرود به صفحه هدف نیز مشهور است. بازدیدکننده وقتی برای اولین بار توسط بنری وارد سایت شما میشود هیچ دید خاصی نسبت به سایت و صفحه شما ندارد برای همین صفحات فرود هم میتواند فرصتی باشد و هم نقطه ضعفی در سایت، پس باید در ساخت صفحه فرود نهایت دقت را داشت تا به خوبی طراحی شود و بتوان با خوب جلوه دادن سایت به اهداف مورد نظر رسید چرا که دروازه افزایش بازدید و محصولات سایت هستند.
صفحه فرود Click Throughبه این منظور مورد استفاده قرار میگیرد که وقتی کاربری کلیک کرد، به صفحه‌ای دیگر ارجاع داده شود، هدف از این نوع صفحات صرفا متقاعد کردن بازدیدکننده و کلیک کردن آن بر روی لینکی خاص و سپس هدایت آن به صفحه ای دیگر است و اصولا برای افزایش نرخ تبدیل کاربر به مشتری استفاده میشود. صفحه فرود Click Through را میتوان برای توصیف یک محصول با ارائه جزئیات کافی طراحی کرد. بنابراین به عنوان یک متقاعد کننده برای بازدید کنندگان عمل کرده و آن ها را به تصمیم گیری برای خرید نزدیک‌تر می‌کند.
صفحه فرود Lead Generation برای دریافت اطلاعاتی مانند نام و آدرس ایمیل بازدیدکنندگان مورد استفاده قرار میگیرد. تنها هدف در طراحی این نوع صفحات فرود، جمع آوری اطلاعات از بازدیدکنندگان است و آنها اطلاعات خود را در فرم موجود در لندینگ پیج وارد می‌کنند. بنابراین، صفحات Lead Generation اغلب اوقات، یک فرم همراه با شرح خدمات و آنچه که شما در ازای ارسال اطلاعات شخصی بازدیدکنندگان حاضرید به صورت رایگان به کاربر بدهید را داراست. مانند کتاب الکترونیکی رایگان و یا شرکت در یک وبینار آموزشی رایگان در مقابل دریافت اطلاعات بازدیدکننده.
صفحه فرود Lead Generation برای دریافت اطلاعاتی مانند نام و آدرس ایمیل بازدیدکنندگان مورد استفاده قرار میگیرد. تنها هدف در طراحی این نوع صفحات فرود، جمع آوری اطلاعات از بازدیدکنندگان است و آنها اطلاعات خود را در فرم موجود در لندینگ پیج وارد می‌کنند. بنابراین، صفحات Lead Generation اغلب اوقات، یک فرم همراه با شرح خدمات و آنچه که شما در ازای ارسال اطلاعات شخصی بازدیدکنندگان حاضرید به صورت رایگان به کاربر بدهید را داراست. مانند کتاب الکترونیکی رایگان و یا شرکت در یک وبینار آموزشی رایگان در مقابل دریافت اطلاعات بازدیدکننده.
دکمه فراخوان یا به اختصار CTA اصولا در ساخت صفحات فرود بسیار مورد توجه گرفته میشود و از اهمیت بسیاری برخوردار است و از اهداف صفحات فرود کلیک خوردن این دکمه است، پس باید در طراحی و نحوه چیدمان و مکان آن دقت لازم را به‌کار برد ولی در درجه اول لازم است زمینه کلیک خوردن دکمه CTA را فراهم کنیم. منظور این است که کیفیت محتوا، استایل صفحه و نحوه چیدمان دیگر المان‌ها در صفحه فرود کمک بسیاری به بالا رفتن میزان کلیک CTA می‌کند. دکمه فراخوان یا CTA میتواند برای درخواست عضویت در خبرنامه، برای درخواست دانلود فایل و یا پر کردن یک فرم مورد استفاده قرار گیرد.