Sequential Ammonia and Carbon Dioxide Adsorption on Pyrolyzed Biomass to Recover Waste Stream Nutrients
Notice bibliographique
Résumé
Abstract The amine-rich surfaces of pyrolyzed human solid waste (py-HSW) can be “primed” or “regenerated” with carbon dioxide (CO2) to enhance their adsorption of ammonia (NH3) for use as a soil amendment. To better understand the mechanism by which CO2 exposure facilitates NH3 adsorption to py-HSW, we artificially enriched a model sorbent, pyrolyzed, oxidized wood (py-ox wood) with amine functional groups through exposure to NH3. We then exposed these N-enriched materials to CO2 and then resorbed NH3. The high heat of CO2 adsorption (Qst) on py-HSW, 49 kJ mol–1, at low surface coverage, 0.4 mmol CO2 g–1, showed that the naturally occurring N compounds in py-HSW have a high affinity for CO2. The Qst of CO2 on py-ox wood also increased after exposure to NH3, reaching 50 kJ mol–1 at 0.7 mmol CO2 g–1, demonstrating that the incorporation of N-rich functional groups by NH3 adsorption is favorable for CO2 uptake. Adsorption kinetics of py-ox wood revealed continued, albeit diminishing NH3 uptake after each CO2 treatment, averaging 5.9 mmol NH3 g–1 for the first NH3 exposure event and 3.5 and 2.9 mmol NH3 g–1 for the second and third; the electrophilic character of CO2 serves as a Lewis acid, enhancing surface affinity for NH3 uptake. Furthermore, penetration of 15NH3 and 13CO2 measured by NanoSIMS reached over 7 μm deep into both materials, explaining the large NH3 capture. We expected similar NH3 uptake in py-HSW sorbed with CO2 and py-ox wood because both materials, py-HSW and py-ox wood sorbed with NH3, had similar N contents and similarly high CO2 uptake. Yet NH3 sorption in py-HSW was unexpectedly low, apparently from potassium (K) bicarbonate precipitation, reducing interactions between NH3 and sorbed CO2; 2-fold greater surface K in py-HSW was detected after exposure to CO2 and NH3 than before gas exposure. We show that amine-rich pyrolyzed waste materials have high CO2 affinity, which facilitates NH3 uptake. However, high ash contents as found in py-HSW hinder this mechanism.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».