富含纳米孔活性炭的制备、表征及其吸附性能研究.pdf

第46卷第2期 郑州大学学报(理学版) V01．46No．2 2014年6月 J．zhengzhouUniv．(Nat．Sci．Ed．) Jun．2014 富含纳米子L活性炭的制备、表征及其吸附性能研究 冯云晓， 腊 明， 李松田， 杨风岭 (平顶山学院化学化工学院河南平顶山467000) 摘要：以玉米秸秆皮为原材料，在无惰性气体氛围下，以zncl：为活化剂制备活性炭．以亚甲基蓝为探针分子，通过 正交实验获得最优活性炭的制备工艺．通过扫描电镜对所制最优活性炭的表面形貌进行研究，运用氮气吸附一脱 附实验对其比表面积和孔容积进行检测，并考察了吸附时问、吸附温度对其吸附亚甲基蓝性能的影响．扫描电镜观 测到自制活性炭表面具有大量纳米孔，氮气吸附一脱附实验结果表明，自制活性炭平均孔径为1．98nm，比表面积 达到934 min左右可以达到吸附平衡，并且吸附效果随温度升高变化 m2／g，孔结构中以微孔为主．自制活性炭在60 不大，吸附效果明显优于市售活性炭． 关键词：玉米秸秆皮；活性炭；氯化锌；扫描电镜；氮气吸附一脱附 中图分类号：0647．3 文献标志码：A DoI：10．3969／i．issn／1671—6841．2014．02．017 0 引言 我国是传统农业大国，也是秸秆资源最为丰富的国家之一，但目前秸秆的利用率还不到40％．同日益增 长的石油、煤炭等传统能源供求矛盾相比，每年大量的秸秆被焚烧，给我们国家带来严重环境问题的同时也 浪费了大量价格低廉的可再生生物质能源．活性炭具有巨大的比表面积和发达的孔结构，对多种有机物以及 金属离子具有较好的吸附作用u。3J．同时其化学性质稳定，具有很好的耐热性、耐酸性、耐碱性，无二次污染， 可以与多种水处理方法并行使用．吸附饱和的活性炭经再生可重复使用M“o．作者利用玉米秸秆皮中含有纤 维素及含碳量高的特点，在无惰性气体氛围下，简化工艺要求，通过正交实验系统考察了将其制备成活性炭 的最优工艺条件．同时运用扫描电镜和氮气吸附一脱附实验对其进行结构测定，并考察条件改变对其吸附亚 甲基蓝效果的影响． 1 实验部分 1．1试剂和仪器 茂化学试剂厂)，亚甲基蓝(CP，天津市盛奥化学试剂有限公司)． 紫外一可见分光光度计(岛津企业管理有限公司)，xL一1型箱型高温炉(鹤壁市民生科技开发公司)． 1．2活性炭样品的制备 将玉米秸秆粉碎．与zncl，活化剂溶液按一定比例在不同温度下浸渍，一定时问后放入瓷坩埚中，在马 洗涤好的样品放入电热鼓风烘箱中温度调至110oC烘4h直至干燥，在干燥器中冷却至室温，密封 0I． 保存‘7。1 12叫 收稿日期：2013 2012186；平顶山学院青年科研基金资助项目，编 作者简介：冯云晓(1982一)，女，讲师，硕士，主要从事无机化学研究，E-mail：fengyunxia02006@126．com． 万方数据 第2期 冯云晓，等：富含纳米孔活性炭的制备、表征及其吸附性能研究 81 1．3活性炭吸附亚甲基蓝的实验 准确称量0．02g活性炭于锥形瓶中，加入60mL亚甲基蓝溶液(40mg／L)．将溶液放置于台式恒温震荡 器中，转速150r／min，22．8oC下震荡12h以达到吸附平衡． 1．4测试及表征 滤液中残余亚甲基蓝浓度用紫外一可见分光光度计检测；氮气吸附一脱附等温线使用全自动吸附分析 仪在77 数理论(DFT)计算样品的孔径分布． 2结果与讨论 2．1活性炭制备的正交实验 从表1、表2可以看出，活性炭制备的最优条件为：浸渍时问6h，浸渍温度180oC，物料比1：2，活化时问 60min，活化温度650oC．按照最优工艺条件制备活性炭并对其进行表征． 表1 活性炭制备的正交实验‘“1 Tab．1 on ofactivatedcarbon