Abstrakt

Biotechnologie-2013: Reaktionsflächenoptimierung der Kaliumextraktion aus Abfall-Bananenpseudostämmen - Narayana Saibaba K - GITAM Institute of Technology

  Narayana Saibaba K V1, Sarvamangala D1, Ravi Vital Kandisa1, R Gopinadh1 und P King2 

 Zusammenfassung: Bananenpseudostamm (BPS), ein einfaches, umweltfreundliches und reichlich vorhandenes landwirtschaftliches Abfallmaterial, wurde als Rohmaterial für die Extraktion von Kalium getestet. Die Auswirkungen verschiedener Prozessparameter, darunter Temperatur, anfänglicher pH-Wert, Kontaktzeit, Bananenpseudostammdosis und Größe der Bananenpseudostammreste auf die Effizienz der Kaliumextraktion wurden durch laufende Batch-Experimente in Erlenmeyerkolben untersucht. Die Reaktionsoberflächenmethode (RSM) wurde zur Planung der Versuchsdurchläufe verwendet. Die Modellierung und Optimierung der Prozessvariablen zur Erzielung einer maximalen Extraktion von Kalium aus Rohmaterial wurde mithilfe der RSM durchgeführt. Die maximale Extraktionseffizienz von Kalium betrug 83,96 % bei einer Temperatur von 400 °C, einem pH-Wert von 1, einer Kontaktzeit von 30 Minuten, einem BPS-Gewicht von 26,076 g und einer anfänglichen BPS-Größe von 300. Die Ergebnisse zeigten, dass Bananenpseudostamm als geeignete Quelle für die Kaliumextraktion verwendet werden kann. In den letzten Jahren wurde bestätigt, dass Naturfasern ihre synthetischen Polymergegenstücke ersetzen können. Naturfasern sind billig und biologisch abbaubar, haben gute Reinigungseigenschaften, sind wenig abrasiv und bergen keine Gesundheitsrisiken. Naturfasern werden aus verschiedenen Pflanzenteilen gewonnen und entsprechend klassifiziert. Derzeit sind Naturfasern wie Kenaf, Reishülsen, Bananen und Bambus in Entwicklungsländern wie Malaysia, Indonesien, Thailand und anderen asiatischen Ländern in Hülle und Fülle verfügbar. Sie werden jedoch noch nicht optimal eingesetzt. Derzeit werden diese Fasern als traditionelle Produkte zur Herstellung von Garn, Seilen, Tauwerk und Matten sowie für Artikel wie Wandtischsets, Handtaschen und Handtaschen verwendet. Unter den Naturfasern ist die Banane eine der ältesten Kulturpflanzen der Welt. Das Wort „Banan“ selbst stammt aus dem Arabischen und bedeutet „Finger“, wo sie zur Familie der Musaceae und zur Gattung Musa gehört. Es gibt etwa 300 Bananenarten, jedoch werden nur 20 Sorten zum Verzehr verwendet. In den subtropischen Regionen Asiens, Afrikas, Chinas und Amerikas werden jedes Jahr etwa 50 Millionen Tonnen Bananen produziert. Bananenfasern können in Verbundwerkstoffen und in der modernen Technologie verwendet werden. Um die mechanischen Eigenschaften von Verbundwerkstoffen zu verbessern, wurden Faserbeladung, Faserlänge und Mercerisierungseffekt umfassend untersucht. Phua et al. untersuchten die mechanischen Eigenschaften von stärkegepfropften Polypropylen-/Kenaffaser-Verbundwerkstoffen mit Faserbeladungen von 10, 20 und 30 Gew.-%. Diese Bioverbundstoffe wurden durch Schmelzen und Formpressen hergestellt. Sie stellten fest, dass die mechanischen Eigenschaften mit zunehmender Faserbeladung zunahmen. Die Auswirkungen des Fasergehalts auf die mechanischen Eigenschaften von mit Hanf- und Basaltfasern verstärkten Phenol-Formaldehyd-Verbundwerkstoffen wurden von Öztürk untersucht.der faserverstärkte Verbundwerkstoffe mit Faserbeladungen von 20, 32, 40, 48, 56 und 63 Vol.-% herstellte. Er wies darauf hin, dass sich die Zugfestigkeit mit erhöhten Faserbeladungen von bis zu 40 Vol.-% verbesserte. Die mechanischen Eigenschaften nahmen jedoch über diesem Wert ab. Bei jedem Verbundwerkstoff nahm die Bruchdehnung mit zunehmendem Fasermengenanteil zu. Darüber hinaus erhöhte sich die maximale Zugfestigkeit von Verbundwerkstoffen aus Napiergrasfasern und Polyester mit erhöhten Faserbeladungen von bis zu 25 %, was einen maximalen Volumenanteil für den faserverstärkten Verbundwerkstoff darstellt. Ebenso führte die verringerte Festigkeit des Verbundwerkstoffs mit einem Fasermengenanteil von 30 % zu Faserverwicklungen, die längere Fasern erzeugten. Die Auswirkung unterschiedlicher Fasergewichte auf die mechanischen Eigenschaften von Sisalfaser-Phenol-Formaldehyd-Verbundwerkstoffen wurde von Maya et al. diskutiert. Sie fanden heraus, dass mit zunehmendem Fasergehalt auch die mechanische Festigkeit des Verbundwerkstoffs zunahm, mit einem maximalen Wert von 54 Gew.-% Faserbeladung. Derzeit sind die wichtigsten Erkenntnisse zur Faserbeladung aufgrund der Mischparameter während der Verbundwerkstoffausbildung noch inkonsistent. Es wurde eine experimentelle Studie durchgeführt, um den Einfluss der Faserlänge auf die mechanischen Eigenschaften von natürlichen Faserverbundwerkstoffen zu untersuchen und zu charakterisieren. Die Auswirkungen der Faserlänge auf das mechanische Verhalten von kokosfaserverstärkten Epoxidverbundwerkstoffen wurden von Das et al. untersucht, die feststellten, dass die Zugfestigkeit ihren Höchstwert bei einer Faserlänge von 12 mm erreichte. Die Vorhersage der optimalen Faserlänge für Bananen-Epoxidverbundwerkstoffe wurde von Venkateshwaran et al. diskutiert, die feststellten, dass eine Erhöhung der Faserlänge und des Gewichtsverhältnisses die Zugfestigkeit und den Elastizitätsmodul bis zu einer Faserlänge von 15 mm vervielfachte. Der Einfluss der Faserlänge auf die Zugeigenschaften von Epoxidharzverbundstoffen, die mit Kenaf/PALF-Fasern verstärkt wurden, wurde von Aji et al. untersucht. Sie fanden heraus, dass eine optimale maximale Zugfestigkeit bei einer Faserlänge von 0,25 mm gemessen wurde, während eine Faserlänge von 2 mm die Zugmodulleistung aufgrund einer schwachen Grenzflächenbindung zwischen Matrix und Verstärkung verringerte. Der Einfluss von Faserbeladung, Faserlänge und alkalischem Behandlungsgehalt auf mit Bananenfasern verstärkte Duroplaste wurde mithilfe des Container-Benhken-Designs bewertet. In dieser Studie wurden drei unabhängige Variablen berücksichtigt und mithilfe eines 2-Elemente-Interaktionsmodells verarbeitet. Die Ergebnisse zeigten eine gute Übereinstimmung zwischen den experimentellen und erwarteten Werten der Zugfestigkeit für R2, vorhergesagtes R2 und verändertes R2. Die maximale Zugfestigkeit wurde unter optimalen Bedingungen bei einer Faserlänge von 3,25 mm, einem NaOH-Gehalt von 5,45 (Gew.-%) und einer Faserbeladung von 29,86 (Gew.-%) erreicht. Die erwartete Zugfestigkeit betrug 23,73 MPa.nahe an seiner experimentellen Rate von 22,86 MPa. Ebenso wurde die maximale Verbundzugfestigkeit mithilfe des Epoxidharzsystems um bis zu 22 % erhöht. Das vorliegende Dokument hat gezeigt, dass die BBD-Methode eine kostengünstige Möglichkeit ist, innerhalb kürzester Zeit die besten mechanischen Verhaltenswerte zu erzielen. Darüber hinaus ist eine Optimierung der Matrixänderungen, insbesondere der Einfluss von Nanofüllstoffen auf die mechanischen und physikalischen Eigenschaften der Naturfaser-Polymer-Verbundstoffe, bei der Verwendung der BBD-Methode spannend zu erforschen. kvnsai@yahoo.com