響應(yīng)面法優(yōu)化油茶籽殼基活性炭的制備工藝

楊潔 吳雪輝

摘要：【目的】探究影響油茶籽殼基活性炭制備的因素，優(yōu)化其制備工藝，為提高油茶加工副產(chǎn)物的附加值提供參考依據(jù)。【方法】以油茶籽殼為原料、碳酸鉀為活化劑，在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，選擇活化劑添加量（A）、炭化溫度（B）和活化溫度（C）為影響因素，以活性炭產(chǎn)率、碘吸附值和亞甲基藍(lán)吸附值的綜合評(píng)分（Y）為響應(yīng)值，采用Box-Behnken響應(yīng)曲面試驗(yàn)法結(jié)合熵權(quán)法優(yōu)化油茶籽殼基活性炭的制備工藝?！窘Y(jié)果】建立了二次多項(xiàng)式回歸模型方程：Y=0.660+0.064A-0.013B+0.024C+0.041AB+（3.506E-004）AC+0.053BC-0.092A2-0.013B2-0.170C2（R2=0.9602），該模型擬合程度較好。因素影響大小排序?yàn)榛罨瘎┨砑恿?活化溫度>炭化溫度，活化劑添加量對(duì)油茶籽殼基活性炭的綜合評(píng)分影響極顯著（P<0.01），炭化溫度與活化溫度的交互作用影響顯著（P<0.05）。油茶籽殼基活性炭最佳制備工藝條件為：活化劑添加量2.22 g、炭化溫度323 ℃、活化溫度714 ℃，在此條件下制備的油茶籽殼基活性炭產(chǎn)率為29.25%、碘吸附值為886.78 mg/g、亞甲基藍(lán)吸附值為140.90 mg/g，綜合評(píng)分為0.677，相對(duì)誤差為0.296%?！窘Y(jié)論】建立的數(shù)學(xué)模型可對(duì)油茶籽殼基活性炭的制備進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)，所得工藝穩(wěn)定可行，所制油茶籽殼基活性炭對(duì)亞甲基藍(lán)吸附可達(dá)到木質(zhì)凈水用活性炭中的一級(jí)品要求。

關(guān)鍵詞： 油茶籽殼;活性炭;響應(yīng)面法;熵權(quán)法;工藝優(yōu)化

Abstract：【Objective】The purpose of this study was to explore the factors that affected the production of camellia seed shell-based activated carbon， and optimizethe preparation process conditions， which would provide reference for increasing the product value of camellia oil processing by-products. 【Method】The activated carbons were prepared from camellia seed shell in the presence of different amounts of potassium carbonate as activator. The addition amount of activator （A）， carbonization temperature（B） and activation temperature（C） were selected as influencing factors based on single factor experiment， and the composite score（Y） of activated carbon yield， iodine adsorption value and methylene blue adsorption value was selected as response value. The Box-Behnken response surface methodology combined with entropy weight method was used to optimize the preparation process.【Result】The results showed that the quadratic regression model was established：Y=0.660+0.064A-0.013B+0.024C+0.041AB+（3.506E-004）AC+0.053BC-0.092A2-0.013B2-0.170C2（R2=0.9602），and the degree of model fitting was fine. The influencing order of parameters was：addition amount of activator>activation temperature>carbonization temperature. In addition， the addition amount of activator had extremely significant effect on the composite score（P<0.01）， and the interaction between carbonization temperature and activation temperature had significant effect（P<0.05）. The optimized preparation conditions were as follows： the addition amount of activator of 2.22 g， carbonization temperature of 323 ℃， activation temperature of 714 ℃. Under the above optimum conditions， the yield of activated carbon was 29.25%， iodine adsorption value was 886.78 mg/g， methylene blue adsorption value reached up to 140.90 mg/g， the composite scorewas 0.677， and the relative error was 0.296%. 【Conclusion】The established model can analyze and predict the preparation of camellia seed shell-based activated carbon， and the process is stable and feasible. The adsorption of methylene blue by shell-based activated carbon can meet the requirements of firstgrade activated carbon for wood water purification.

Key words： camellia seed shell; activated carbon; response surface method; entropy weight method; process optimization

0 引言

【研究意義】油茶是我國(guó)特有的木本食用油料作物，與油橄欖、油棕和椰子并稱(chēng)為世界四大木本油料植物（黎先勝，2005;柏云愛(ài)等，2008;Hu et al.，2015）。我國(guó)油茶資源十分豐富，據(jù)國(guó)家林業(yè)和草原局統(tǒng)計(jì)，2018年我國(guó)油茶種植面積約為436.7萬(wàn)ha，油茶籽產(chǎn)量263.0萬(wàn)t，年產(chǎn)茶油69.7萬(wàn)t。隨著我國(guó)油茶產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展及其生產(chǎn)加工技術(shù)的不斷革新，每年茶油產(chǎn)量不斷提高，隨之產(chǎn)生的油茶加工副產(chǎn)物（油茶果殼、油茶餅粕和油茶籽殼等）總量也在逐年增加（譚曉風(fēng)等，2012;熊道陵等，2017）。油茶籽殼是油茶籽的外種皮，因其質(zhì)地堅(jiān)硬易磨損榨油設(shè)備，故在茶籽榨油前需除去，常被當(dāng)作廢棄物直接丟棄或露天焚燒，利用率極低（沈善登和周麗鳳，2012;葉展等，2015）。而油茶籽殼組成復(fù)雜，含有豐富的木質(zhì)素、半纖維素和纖維素，是制備活性炭的良好原材料（劉金等，2018;Guo et al.，2018）。因此，開(kāi)展油茶籽殼制成活性炭的研究，對(duì)延長(zhǎng)油茶加工產(chǎn)業(yè)鏈和油茶加工副產(chǎn)物的綜合利用具有重要意義。【前人研究進(jìn)展】近年來(lái)，不少學(xué)者對(duì)油茶加工副產(chǎn)物制備生物質(zhì)基活性炭進(jìn)行了研究。馬力和陳永忠（2009）通過(guò)氯化鋅法制備了油茶籽殼基活性炭，正交試驗(yàn)得到最佳工藝：料液比1∶3，活化液濃度50%，活化溫度420 ℃，活化時(shí)間60 min。田科奇（2010）分別以氯化鋅和硝酸鐵化學(xué)活化法制備油茶餅粕基活性炭，考察了活化劑比例、原料顆粒、活化時(shí)間和活化溫度等因素對(duì)制備活性炭吸附性能的影響。吳開(kāi)金等（2011）以油茶果殼為原料，探究了炭化溫度和保溫時(shí)間對(duì)未酸洗、酸洗和酸洗+碳酸鉀3種方式處理后制得的活性炭產(chǎn)品得率與吸附性能的影響。Sun等（2011）以油茶果殼為原料，采用水蒸氣汽化—磷酸改性法制備了富含介孔結(jié)構(gòu)的油茶果殼基活性炭。劉超等（2015）使用芬頓試劑改性制備了油茶果殼活性炭，其表面產(chǎn)生大量羥基、羰基和羧基基團(tuán)，可對(duì)油煙廢氣進(jìn)行有效吸附。周琴等（2015）以氯化鋅為活化劑，在減壓條件下制備了油茶果殼活性炭，探討氯化鋅溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)、體系壓力、活化時(shí)間和活化溫度對(duì)活性炭吸附性能的影響。董秀婷等（2017）分別采用磷酸法和堿法制備了油茶餅粕基活性炭，結(jié)果表明，磷酸法制備的活性炭產(chǎn)率與吸附性能優(yōu)于堿法制備的活性炭?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】目前，油茶加工副產(chǎn)物基活性炭制備多采用單因素或正交試驗(yàn)，普遍研究單一因素對(duì)活性炭性能的影響，缺少對(duì)因素間交互作用影響的考慮，且響應(yīng)面法優(yōu)化油茶籽殼基活性炭的制備工藝鮮見(jiàn)報(bào)道?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】以油茶籽殼為原料，采用熵權(quán)法確定多指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，結(jié)合響應(yīng)面法優(yōu)化油茶籽殼基活性炭的制備工藝條件，為提高油茶加工副產(chǎn)物的附加值提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1. 1 試驗(yàn)材料

油茶籽取自華南農(nóng)業(yè)大學(xué)增城寧西教學(xué)科研基地，烘干后敲碎，收集油茶籽殼，粉碎過(guò)40～60目篩，保存?zhèn)溆?。無(wú)水碳酸鉀、濃鹽酸和硫代硫酸鈉購(gòu)自廣州化學(xué)試劑廠，碘化鉀和可溶性淀粉購(gòu)自天津大茂化學(xué)試劑廠，碘購(gòu)自上海銀典化工有限公司，碘酸鉀購(gòu)自天津市福晨化學(xué)試劑廠，亞甲基藍(lán)購(gòu)自天津市天新精細(xì)化工開(kāi)發(fā)中心。主要儀器設(shè)備：BSA223S分析天平[賽多利斯科學(xué)儀器（北京）有限公司]、UV-5200紫外—可見(jiàn)分光光度計(jì)（上海元析儀器有限公司）、BJ-150多功能粉碎機(jī)（德清拜杰電器有限公司）、SHB-Ⅲ循環(huán)水式多用真空泵（鄭州世紀(jì)雙科實(shí)驗(yàn)儀器有限公司）、SX2-8-10箱式電阻爐（蘇州江東精密儀器有限公司）、HY-5回旋式振蕩器（常州澳華儀器有限公司）和101-2A電熱鼓風(fēng)干燥箱（天津市泰斯特儀器有限公司）。

1. 2 試驗(yàn)方法

1. 2. 1 活性炭制備 稱(chēng)取10 g油茶籽殼粉末，加入100 mL蒸餾水和一定量活化劑（碳酸鉀），攪拌均勻，浸漬12 h后于105 ℃烘箱烘干;將烘干后的混合粉末并入坩堝，于箱式電阻爐中高溫炭化活化一定時(shí)間，并經(jīng)酸洗、水洗（至中性）、干燥和粉碎后即得油茶籽殼基活性炭，測(cè)定所制活性炭產(chǎn)率、碘吸附值和亞甲基藍(lán)吸附值。

1. 2. 2 單因素試驗(yàn)

1. 2. 2. 1 活化劑添加量對(duì)油茶籽殼基活性炭性能的影響 分別取活化劑（碳酸鉀）添加量為0.5、1.0、1.5、2.0和2.5 g，與油茶籽殼混合浸漬后烘干，于300 ℃炭化1.0 h，700 ℃活化1.5 h，考察活化劑添加量對(duì)所制油茶籽殼基活性炭產(chǎn)率與吸附性能的影響。

1. 2. 2. 2 炭化溫度對(duì)油茶籽殼基活性炭性能的影響 取2.0 g碳酸鉀與油茶籽殼混合浸漬后烘干，在炭化溫度分別為200、250、300、350和400 ℃的條件下炭化1.0 h，700 ℃活化1.5 h，考察炭化溫度對(duì)所制油茶籽殼基活性炭產(chǎn)率與吸附性能的影響。

1. 2. 2. 3 活化溫度對(duì)油茶籽殼基活性炭性能的影響 取2.0 g碳酸鉀與油茶籽殼混合浸漬后烘干，于300 ℃下炭化1.0 h，在活化溫度分別為500、600、700、800和900 ℃的條件下活化1.5 h，考察活化溫度對(duì)所制油茶籽殼基活性炭產(chǎn)率與吸附性能的影響。

1. 2. 2. 4 活化時(shí)間對(duì)油茶籽殼基活性炭性能的影響 取2.0 g碳酸鉀與油茶籽殼混合浸漬后烘干，于300 ℃炭化1.0 h，在700 ℃下分別活化0.5、1.0、1.5、2.0和2.5 h，考察活化時(shí)間對(duì)所制油茶籽殼基活性炭產(chǎn)率與吸附性能的影響。

1. 2. 3 熵權(quán)法賦權(quán) 步驟1：數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化。

1. 2. 4 Box-Behnken中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì) 根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，選取對(duì)油茶籽殼基活性炭性能影響較大的3個(gè)因素（活化劑添加量、炭化溫度和活化溫度）進(jìn)行3因素3水平的Box-Behnken中心組合試驗(yàn)，以?xún)?yōu)化油茶籽殼基活性炭制備工藝。試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

1. 3 測(cè)定指標(biāo)及方法

1. 3. 1 活性炭產(chǎn)率（Y1）計(jì)算 采用下式計(jì)算Y1：

1. 3. 2 活性炭碘吸附值（Y2）測(cè)定 參考GB/T 12496.8—2015《木質(zhì)活性炭試驗(yàn)方法 碘吸附值的測(cè)定》進(jìn)行測(cè)定。

1. 3. 3 活性炭亞甲基藍(lán)吸附值（Y3）測(cè)定 參考GB/T 12496.10—1999《木質(zhì)活性炭試驗(yàn)方法 亞甲基藍(lán)吸附值的測(cè)定》進(jìn)行測(cè)定。

1. 4 統(tǒng)計(jì)分析

采用最小顯著差數(shù)法（LSD）對(duì)單因素試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較分析，使用Origin 2017和Design-Expert V8.0.6進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及制圖。

2 結(jié)果與分析

2. 1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2. 1. 1 活化劑添加量對(duì)油茶籽殼基活性炭性能的影響 不同活化劑添加量對(duì)油茶籽殼基活性炭的產(chǎn)率與吸附性能影響如圖1和圖2所示。由圖1可知，隨著活化劑添加量的增加，活性炭產(chǎn)率逐漸增大，活化劑添加量從0.5 g增加到2.0 g時(shí)，產(chǎn)率由19.97%顯著增至33.97%（P<0.05，下同），2.0 g后產(chǎn)率基本趨于穩(wěn)定。

從圖2可看出，油茶籽殼基活性炭的碘吸附值和亞甲基藍(lán)吸附值均隨活化劑添加量的增加呈先增后減的變化趨勢(shì)。當(dāng)活化劑添加量為1.5和2.0 g時(shí)，亞甲基藍(lán)吸附值和碘吸附值分別達(dá)最大值（135.08 mg/g和861.61 mg/g）。當(dāng)活化劑添加量增加至2.5 g時(shí)，亞甲基藍(lán)吸附值和碘吸附值與各自最大值相比分別顯著減少61.87%和15.43%。此時(shí)發(fā)生劇烈的活化反應(yīng)，活性炭形成的孔道不斷擴(kuò)大至坍塌，導(dǎo)致吸附性能降低（左宋林，2017）。從成本與活性炭性能考慮，選擇活化劑添加量為2.0 g進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。

2. 1. 2 炭化溫度對(duì)油茶籽殼基活性炭性能的影響 由圖3和圖4可知，隨著炭化溫度的升高，油茶籽殼基活性炭的產(chǎn)率和吸附性能總體均呈先升高后降低的變化趨勢(shì)。炭化溫度升至300 ℃時(shí)，活性炭的產(chǎn)率和碘吸附值均達(dá)最大值（30.65%和810.79 mg/g）;當(dāng)炭化溫度從300 ℃升至350 ℃時(shí)，活性炭的亞甲基藍(lán)吸附值達(dá)最大值（162.44 mg/g），而活性炭產(chǎn)率和碘吸附值均逐漸降低。綜上所述，選擇炭化溫度300 ℃為宜。

2. 1. 3 活化溫度對(duì)油茶籽殼基活性炭性能的影響 活化溫度是影響活性炭產(chǎn)率與吸附性能的重要因素之一。如圖5所示，油茶籽殼基活性炭產(chǎn)率隨活化溫度的升高而逐漸降低。當(dāng)活化溫度在500～700 ℃時(shí)，活性炭產(chǎn)率從39.60%減少至33.00%，減速較緩;而當(dāng)活化溫度升至900 ℃時(shí)，產(chǎn)率迅速減少至17.45%。

圖6顯示，油茶籽殼基活性炭的吸附性能隨活化溫度的升高呈先升后降的變化趨勢(shì)?；罨瘻囟葟?00 ℃升至700 ℃時(shí)，活性炭的亞甲基藍(lán)吸附值從15.66 mg/g顯著增至最大值154.69 mg/g;當(dāng)活化溫度升至800 ℃時(shí)，活性炭的碘吸附值達(dá)最大值（956.33 mg/g）。但當(dāng)活化溫度繼續(xù)升高時(shí)，活性炭的吸附能力均迅速降低。其原因可能是過(guò)高的活化溫度造成碳骨架燒失與孔道坍塌（程青等，2019）。因此，選擇700 ℃為最佳活化溫度。

2. 1. 4 活化時(shí)間對(duì)油茶籽殼基活性炭性能的影響 從圖7可看出，油茶籽殼基活性炭產(chǎn)率隨活化時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸降低。在0.5～1.5 h時(shí)，產(chǎn)率從35.80%緩慢減少至32.03%，活化時(shí)間為1.5～2.0 h時(shí)，產(chǎn)率迅速降低至22.06%，2.0 h后產(chǎn)率基本趨于穩(wěn)定。

由圖8可知，隨著活化時(shí)間的延長(zhǎng)，油茶籽殼基活性炭的亞甲基藍(lán)吸附值先迅速升高而后緩慢降低，活化時(shí)間為2.0 h時(shí)亞甲基藍(lán)吸附值最高（173.49 mg/g）;碘吸附值隨著活化時(shí)間的延長(zhǎng)而增大，可能是由于隨著活化時(shí)間的延長(zhǎng)，活化程度逐漸加深，形成的微孔和中孔也逐步增多，活性炭孔隙結(jié)構(gòu)越來(lái)越發(fā)達(dá)，使得活性炭的吸附能力增強(qiáng)。為確保較高產(chǎn)率與良好的吸附效果，選擇活化時(shí)間1.5 h為宜。

2. 2 油茶籽殼基活性炭的響應(yīng)面優(yōu)化結(jié)果

2. 2. 1 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案與結(jié)果 利用Design-Expert V8.0.6對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行回歸分析，根據(jù)表1選定的響應(yīng)面考察因素和水平，采用熵權(quán)法計(jì)算指標(biāo)權(quán)重值，得到活性炭產(chǎn)率、碘吸附值和亞甲基藍(lán)吸附值的權(quán)重分別為0.424、0.308和0.268，綜合評(píng)分=0.424Y1+0.308Y2+0.268Y3（Y1為活性炭產(chǎn)率標(biāo)準(zhǔn)化值，Y2為碘吸附值標(biāo)準(zhǔn)化值，Y3為亞甲基藍(lán)吸附值標(biāo)準(zhǔn)化值）。由Design-Expert V8.0.6設(shè)計(jì)出的試驗(yàn)方案及試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

2. 2. 2 模型建立與方差分析結(jié)果 利用Design-Expert V8.0.6對(duì)表2中的綜合評(píng)分進(jìn)行多項(xiàng)式擬合，建立二次多項(xiàng)式回歸模型：綜合評(píng)分Y=0.660+0.064A-0.013B+0.024C+0.041AB+（3.506E-004）AC+0.053BC-0.092A2-0.013B2-0.170C2。

由表3可知，該模型F值為18.77，概率P=0.0004<0.01，表明回歸模型具有良好的顯著水平;模型的決定系數(shù)R2=96.02%>90.00%，具有很高的線性關(guān)系，可較好地預(yù)測(cè)油茶籽殼基活性炭的綜合評(píng)分。模型的一次項(xiàng)A和二次項(xiàng)A2 、C2對(duì)油茶籽殼基活性炭的綜合評(píng)分有極顯著影響（P<0.01）;交互項(xiàng)BC有顯著影響。3個(gè)因素對(duì)綜合評(píng)分的影響大小排序?yàn)榛罨瘎┨砑恿?活化溫度>炭化溫度。模型的失擬值不顯著（P>0.05），說(shuō)明該模型擬合度較好，能很好地反映試驗(yàn)結(jié)果。

2. 2. 3 模型因素交互作用效應(yīng)分析結(jié)果 根據(jù)Design-Expert V8.0.6所得出各因素間的交互作用對(duì)油茶籽殼基活性炭綜合評(píng)分的影響，響應(yīng)面圖和等高線圖如圖9～圖11所示。響應(yīng)面分析圖是由響應(yīng)值和各試驗(yàn)因素組成的立體曲面圖，可直觀表明因素之間的交互作用;等高線形狀反映因素交互效應(yīng)的強(qiáng)弱，橢圓形表示交互效應(yīng)顯著，圓形則相反（牛志睿等，2014;李莉等，2015）。由圖9可知，活化劑添加量對(duì)活性炭綜合評(píng)分的影響大于炭化溫度，隨著活化劑添加量的增加，活性炭的綜合評(píng)分先增大后趨于平緩。由圖10可知，活性炭綜合評(píng)分隨活化劑添加量的增大和活化溫度的升高呈先增后減的變化趨勢(shì)，當(dāng)活化劑添加量和活化溫度分別為2.0 g和700 ℃時(shí)，達(dá)到試驗(yàn)中的最高綜合評(píng)分。由圖11可知，活化溫度對(duì)活性炭綜合評(píng)分的影響大于炭化溫度，響應(yīng)面坡度較大，且等高線圖趨向于橢圓形，說(shuō)明炭化溫度與活化溫度間有顯著的交互作用，與表3中的方差分析結(jié)果一致。

通過(guò)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析優(yōu)化可知，預(yù)測(cè)出的最佳制備工藝為：活化劑添加量2.22 g、炭化溫度322.60 ℃、活化溫度713.93 ℃，在此條件下，預(yù)測(cè)所制備油茶籽殼基活性炭綜合評(píng)分的最高值為0.675。

2. 2. 4 模型的驗(yàn)證結(jié)果 考慮到實(shí)際操作，將各因子修正為：活化劑添加量2.22 g、炭化溫度323 ℃、活化溫度714 ℃。在此條件下進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，得到活性炭產(chǎn)率為29.25%、碘吸附值為886.78 mg/g、亞甲基藍(lán)吸附值為140.90 mg/g，綜合評(píng)分為0.677，相對(duì)誤差為0.296%，說(shuō)明該響應(yīng)面結(jié)果可靠。

3 討論

活性炭是一種多孔性吸附材料，通過(guò)對(duì)含碳物質(zhì)進(jìn)行炭化和活化處理得到的產(chǎn)物。許多研究表明，活化劑、炭化與活化參數(shù)是影響活性炭性能的重要因素（毛宇等，2012;李加興等，2013;程青等，2019）。本研究結(jié)果表明，活化劑添加量對(duì)油茶籽殼基活性炭的產(chǎn)率與吸附性能影響顯著?；钚蕴慨a(chǎn)率隨著活化劑添加量的增加而增大，適當(dāng)?shù)幕罨瘎┨砑恿坑欣诨钚蕴课侥芰Φ奶岣摺Ｓ捎诨罨瘎┡c原料經(jīng)一系列交聯(lián)或縮聚反應(yīng)后，大量揮發(fā)性成分逸出，保留住更多碳的同時(shí)產(chǎn)生了豐富的孔隙，提高活性炭產(chǎn)率和吸附性能（左宋林，2017）。炭化過(guò)程是通過(guò)熱分解法除去原材料中可揮發(fā)成分，以增加材料中碳元素含量、生成富碳炭化物的過(guò)程，其中炭化溫度是炭化過(guò)程最關(guān)鍵的因素（于晶，2015）。本研究所制油茶籽殼基活性炭的產(chǎn)率與吸附性能均隨炭化溫度的升高呈先增后減的趨勢(shì)，與李加興等（2013）關(guān)于炭化溫度對(duì)油茶籽殼基活性炭的影響結(jié)果一致。由于炭化溫度的升高會(huì)加快原材料中氣體和液體的蒸發(fā)速度，提高固定炭含量，使形成的初孔增多，活化劑更容易進(jìn)入原料孔隙內(nèi)部進(jìn)行刻蝕，使得活性炭的吸附性能增強(qiáng)。此外，選擇適宜的活化條件有利于提高活性炭產(chǎn)率與吸附性能。本研究最適的活化溫度范圍為700～800 ℃，活化時(shí)間為1.5～2.0 h，與程青等（2019）研究榴蓮殼基活性炭的結(jié)果（最佳活化溫度800 ℃，活化時(shí)間1.5 h）相似。當(dāng)活化溫度過(guò)低，活化時(shí)間過(guò)短時(shí)，活性炭形成的孔隙數(shù)量有限，吸附能力不強(qiáng);而活化溫度過(guò)高，活化時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致活性炭燒蝕過(guò)度，碳骨架與孔道塌陷，產(chǎn)率與吸附性能均降低;過(guò)高或過(guò)低的活化條件均不利于活性炭性能提升（衛(wèi)新來(lái)等，2015）。

近年來(lái)已有應(yīng)用響應(yīng)面法優(yōu)化生物質(zhì)基活性炭制備工藝的研究，如玉米穗軸基活性炭（蔣莉等，2012）、稻殼基活性炭（陳俊英等，2015）、夏威夷堅(jiān)果基活性炭（程松等，2015）等。響應(yīng)面法既能提供各因素間的交互作用，又能確保試驗(yàn)值與理論值相差較小，具有精度高的特點(diǎn)（李莉等，2015）。而目前關(guān)于響應(yīng)面優(yōu)化油茶籽殼基活性炭制備工藝未見(jiàn)研究報(bào)道。本研究在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，采用熵權(quán)法結(jié)合響應(yīng)面試驗(yàn)獲得了油茶籽殼基活性炭的最佳制備條件：活化劑添加量2.22 g、炭化溫度323 ℃、活化溫度714 ℃，在此條件下實(shí)際測(cè)得活性炭產(chǎn)率為29.25%、碘吸附值為886.78 mg/g、亞甲基藍(lán)吸附值為140.90 mg/g。所制油茶籽殼基活性炭對(duì)亞甲基藍(lán)吸附可達(dá)到木質(zhì)凈水用活性炭（GB/T 13803.2—1999）中的一級(jí)品要求（135 mg/g），碘吸附值接近木質(zhì)凈水用活性炭中二級(jí)品要求（900 mg/g）;高于陳涵（2013）通過(guò)單因素試驗(yàn)制備的油茶殼基活性炭的產(chǎn)率最大值（19.7%）和碘吸附值（674.2 mg/g）;與顧潔等（2015）采用正交試驗(yàn)優(yōu)化得到的茶油殼基活性炭相比，雖產(chǎn)率略低了8.22%，但碘吸附值提高61.78 mg/g;且本研究所需活化溫度與上述報(bào)道相比，降低100～200 ℃，所需能耗相對(duì)較少。可見(jiàn)，響應(yīng)面試驗(yàn)相較單因素和正交試驗(yàn)而言，有利于油茶加工副產(chǎn)物基活性炭制備工藝的優(yōu)化。由于本研究所制油茶籽殼基活性炭未對(duì)碘與亞甲基藍(lán)分子的吸附機(jī)理進(jìn)行研究，因此在后續(xù)的研究過(guò)程中可模擬廢水及實(shí)際廢水試驗(yàn)，探究油茶籽殼基活性炭的吸附機(jī)理，為油茶加工副產(chǎn)物制備活性炭的實(shí)際應(yīng)用提供更多參考信息。

4 結(jié)論

采用響應(yīng)面法結(jié)合熵權(quán)法優(yōu)化得到的制備工藝參數(shù)準(zhǔn)確可靠，可用于油茶籽殼基活性炭的工業(yè)化生產(chǎn)，油茶籽殼是一種良好的生物質(zhì)基活性炭資源，具有良好的發(fā)展應(yīng)用前景。

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（責(zé)任編輯 羅 麗）