Slow pyrolysis of waste pig and cow bone for production of biochar and its use for removal of heavy metal in acidic solution

Abstract

This research investigates the utilization of discarded bones from cows and pigs to derive maximum benefits. The bones are subjected to slow pyrolysis at temperatures of 300, 400, and 500°C for one hour. Subsequently, the ability to adsorb and study the structural characteristics of the resulting biochar is examined. Through advanced analytical techniques such as SEM-EDX, FTIR, XRD, BET, and CHNS, it is found that both types of biochar exhibit distinct carbonaceous characteristics, including porous structures and functional groups. Additionally, it is discovered that cow bone biochar demonstrates better adsorption capacity for copper ions compared to pig bone biochar, with an efficiency of 6.29%. The pH at the point of zero charge (pHPZC) falls between 6-7. Analysis of isotherms and adsorption kinetics reveals that the adsorption process is predominantly physical and multilayered. Moreover, temperature significantly influences the adsorption process, with higher temperatures leading to faster adsorption rates. This research demonstrates the potential to reduce copper content in wastewater and suggests the application of biochar as an alternative for water treatment both pre- and post-release into water sources.

งานวิจัยนี้เป็นงานวิจัยที่นำกระดูกเหลือทิ้งจากกระดูกวัวและหมูมาทำให้เกิดประโยชน์สูงสุด โดยการนำมาเผาที่อุณหภูมิ 300 400 และ 500 oC ด้วยกระบวนการไพโรไลซิสแบบช้าเป็นเวลา 1 ชั่วโมง จากนั้นนำมาทดสอบความสามารถในการดูดซับและศึกษาลักษณะโครงสร้างของตัวถ่านไบโอชาร์ จากการศึกษาลักษณะโครงสร้างของถ่านไบโอชาร์ด้วยเครื่องมือชั้นสูง SEM-EDX FTIR XRD BET และ CHNS พบว่า ถ่านไบโอชาร์ทั้งสองชนิดมีลักษณะเป็นคาร์บอนอสัณฐานโดยชัดเจนไม่ว่าจะเป็นโครงสร้างผลึก หรือกลุ่มฟังก์ชัน รวมไปถึงประมาณคาร์บอนภายในถ่านไบโอชาร์ และจากการศึกษาความสามารถในการดูดซับพบว่าถ่านไบโอชาร์วัวสามารถดูดซับน้ำเสียทองแดงได้ดีกว่าถ่านไบโอชาร์หมูคิดเป็น 6.29 เปอร์เซ็น มีค่า pHPZC อยู่ระหว่าง 6-7 จากการวิเคราะห์ไอโซเทอมและจลนพลศาสตร์การดูดซับมีลักษณะการดูดซับเป็นการดูดซับทางกายภาพ มีการดูดซับเป็นแบบหลายชั้น อีกทั้งอุณหภูมิยังมีผลต่อการทดลองการดูดซับอีกด้วยเมื่อใช้อุณหภูมิในการดูดซับที่สูงขึ้นความสามารถในการดูดซับก็จะรวดเร็วมากยิ่งขึ้น งานวิจัยนี้สามารถลดปริมาณทองแดงในน้ำเสียได้จริง อีกทั้งสามารถนำไปใช้เป็นทางเลือกสำหรับการบำบัดน้ำ เสียก่อนและหลังปล่อยสู่แหล่งน้ำ