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SCIE
SCOPUS
Fabrication of carbon-slag composite via a pyrolytic platform and its environmental application for arsenic removal as a case study
저자
Lee, Taewoo ; Oh, Jeong Ik ; Yi, Haakrho ; Tsang, Yiu Fai ; Kwon, Eilhann E.
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2019
작성언어
-주제어
등재정보
SCI,SCIE,SCOPUS
자료형태
학술저널
수록면
1630-1639(10쪽)
제공처
<P><B>Abstract</B></P> <P>For the valorization of biomass and steel slag, co-pyrolysis of rice straw and steel slag was carried out as a case study. To achieve the more sustainable pyrolytic platform, carbon dioxide (CO<SUB>2</SUB>) was employed as reactive medium. Therefore, this study laid great emphasis on chasing the mechanistic roles of CO<SUB>2</SUB> in the thermolysis of the mixture (rice straw + steel slag) at the fundamental level. This study experimentally validated that CO<SUB>2</SUB> reacted with thermally induced hydrocarbon species from rice straw via the gas phase reactions. Such reactions resulted in CO formation at temperatures ≥ 480 °C, of which the reaction kinetics was catalytically accelerated when steel slag was co-pyrolyzed with rice straw. Note that steel slag contained the significant amount of metals and alkaline compounds. However, co-pyrolysis of rice straw and acid-washed slag revealed that the enhanced reaction kinetics resulting in CO formation at temperatures ≥ 480 °C was imparted from alkaline compounds such as CaCO<SUB>3</SUB>. Also, this study showed that CO<SUB>2</SUB> effectively suppressed dehydrogenation during the thermolysis of rice straw. Such mechanistic roles of CO<SUB>2</SUB> played a pivotal role to shift carbon distribution from pyrolytic oil to pyrolytic gas. The different thermal degradation routes triggered by CO<SUB>2</SUB> led to the morphologic change to carbon-slag composite. In detail, the surface area of carbon-slag composite was enlarged in the CO<SUB>2</SUB> atmosphere. To impart the desirable functionality, the surplus amount of CO formed from CO<SUB>2</SUB> was re-used to transform iron oxides in the composite into zero-valent iron (Fe<SUP>0</SUP>). Porosity and zero-valent iron in carbon-slag composite increased the As(V) sorptive capability, of which the removal efficiency reached up to 99.3% at pH 6.9.</P> <P><B>Highlights</B></P> <P> <UL> <LI> Co-pyrolysis of rice straw and steel slag for waste disposal and energy recovery. </LI> <LI> CO<SUB>2</SUB> co-feed effect was enhanced by catalytic capability imparted from steel slag. </LI> <LI> Carbon-slag composite fabrication was further modified using CO<SUB>2</SUB> and syngas. </LI> <LI> Removal efficiency of As using carbon-slag composite reached up to 99.3%. </LI> </UL> </P> <P><B>Graphical abstract</B></P> <P>[DISPLAY OMISSION]</P>
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