無患子活性炭的制備以及對苯酚吸附的研究

摘要 [目的]研究無患子活性炭制備的最佳工藝及其對苯酚的吸附。[方法]以H3PO4為活化劑制備無患子殘?jiān)钚蕴浚ㄟ^正交試驗(yàn)對制備工藝進(jìn)行優(yōu)化，探討浸漬比、活化溫度、活化時(shí)間對活性炭亞甲基藍(lán)和碘吸附值的影響。利用N2吸脫附試驗(yàn)、SEM，對活性炭的結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行表征。選取了投炭量、苯酚溶液pH、苯酚初始濃度、吸附溫度為單因素，探討其對苯酚吸附的影響。[結(jié)果]浸漬比為1∶1、活化溫度為500 ℃、活化時(shí)間為60 min時(shí)，制備的活性炭對亞基藍(lán)的吸附值為82 mg/g、碘吸附值為773 mg/g、BET比表面為738 m2/g、總孔容達(dá)0.669 2 cm3/g、平均孔徑為3.625 7 nm。 活性炭在中性條件下對苯酚吸附效果最佳；低溫有利于吸附，但溫度的影響不大。[結(jié)論]所制備的活性炭具有良好的苯酚吸附效果。

關(guān)鍵詞 無患子；活性炭；苯酚；吸附

中圖分類號 S181.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）25-08724-04

Abstract [Objective] The research aimed to study the best preparation process of activated carbon with S. mukorossi residue and its adsorption capacity to phenol. [Method] The activated carbon was prepared with S. mukorossi residue by using H3PO4 as activator. The preparation process was optimized by orthogonal experiment， and the influences of the mass ratio of acid to material， activation temperature and time on adsorption values of methylene blue and iodine by activated carbon were discussed. The structure and property of activated carbon were characterized by N2 adsorptiondesorption experiment and SEM. Selecting activated carbon quantity， adsorption temperature， initial concentration and pH of phenol as single factors， their influences on phenol adsorption were discussed. [Result] The adsorption values of methylene blue and iodine by the activated carbon could reach 82 and 773 mg/g respectively at an impregnation ratio of 1∶1， an activation temperature of 500 ℃ and an activation time of 60 min. Meanwhile， the prepared activated carbon’s BET specific surface area was 738 m2/g； total pore volume was 0.669 2 cm3/g； average pore size was 3.625 7 nm. Under the neutral condition， adsorption effect of the activated carbon on phenol was the best. Low temperature was good for adsorption， but temperature had limited effects on adsorption. [Conclusion] The prepared activated carbon with S. mukorossi residue showed good results on adsorption capacity to phenol.

Key words S. mukorossi； Activated carbon； Phenol； Adsorption

活性炭是一種比表面積高、孔隙發(fā)達(dá)、吸附性能優(yōu)異的含碳物質(zhì)，廣泛地應(yīng)用于食品、環(huán)保、國防、醫(yī)藥等領(lǐng)域[1-4]。傳統(tǒng)的活性炭原料主要是煤炭和木材，隨著不可再生能源的日益枯竭，農(nóng)林廢棄物正被越來越多的學(xué)者們所研究。

無患子已被列入全國重要的能源樹種，并在福建省泉港、建寧、德化等地發(fā)展種植無患子近1.33×104 hm2，規(guī)劃種植6.67×104 hm2。無患子提取生物柴油原料后的殘?jiān)s占70%左右，殘?jiān)写罅康睦w維素，丟棄既破壞環(huán)境，又浪費(fèi)資源。利用無患子殘?jiān)苽浠钚蕴烤哂袕V闊的市場前景，也為無患子殘?jiān)膹U物再利用找到新的出路。

苯酚是一種常見的高毒性難降解有機(jī)物。隨著化工行業(yè)的迅速發(fā)展，含酚廢水?dāng)?shù)量與種類也與日俱增，對水體造成了巨大的威脅[5]。含酚廢水苯環(huán)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不易分解，可生化性差，處理難度大，是當(dāng)前環(huán)境領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)與難點(diǎn)問題[6]。

活性炭具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)和巨大的比表面積，在吸附水體中有機(jī)污染物，尤其是低濃度有機(jī)污染物得到了廣泛的應(yīng)用[7-8]。筆者以H3PO4為活化劑制備無患子活性炭，正交試驗(yàn)對制備工藝進(jìn)行優(yōu)化，探討了浸漬比、活化溫度、活化時(shí)間對活性炭亞甲基藍(lán)和碘吸附值的影響，并對制備的活性炭結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行了表征；選取了投炭量、苯酚溶液pH、吸附溫度、苯酚初始濃度為單因素，探討其對活性碳吸附苯酚廢水的影響。

3 結(jié)論

對于以無患子殘?jiān)鼮樵希琀3PO4為活化劑制備的活性炭，并選取單因素探討其對苯酚吸附的影響，得出以下結(jié)論：

（1）根據(jù)正交試驗(yàn)法，得出制備無患子活性炭的最佳工藝條件：活化溫度500 ℃，活化時(shí)間60 min，浸漬比1∶1。在該工藝條件下，活性炭的亞甲基藍(lán)吸附值為82 mg/g，碘吸附值為733 mg/g。

（2）在最佳工藝條件下，活性炭的BET比表面積為738 m2/g，孔容為0.669 2 cm3/g，平均孔徑為3.625 7 nm。

（3）掃描電鏡分析可知，H3PO4活化制備的活性炭表面粗糙，呈現(xiàn)凹凸不平的棉絮狀并向內(nèi)部延伸；活性炭有大小不一的孔洞，孔洞有的呈圓形，有的呈不規(guī)則形狀。

（4）活性炭在中性條件下對苯酚吸附效果最佳；低溫有利于吸附，但溫度的影響不大，所制備的無患子活性炭具有良好的苯酚吸附效果。

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