氯化锌活化制备澳洲坚果壳活性炭试验

摘要

以澳洲坚果壳为原料,采用氯化锌活化法制备活性炭,通过单因素与正交试验研究了活化时间、浸渍比(g:m L)、活化温度、氯化锌质量分数与浸渍时间对制备活性炭得率及吸附能力的影响,优化了最适宜的制备条件,并利用傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、氮气吸附脱附等技术对最优工艺条件下所制备的活性炭进行了结构表征。结果表明,澳洲坚果壳活性炭制备工艺的各个因素对制备活性炭得率、亚甲基蓝吸附值和碘吸附值影响的主次顺序依次为:活化时间、浸渍比、浸渍时间、活化温度、氯化锌质量分数。最佳制备工艺条件为:活化时间3.5 h、浸渍比1∶4、活化温度550℃、氯化锌质量分数50%、浸渍时间19 h,在此条件下,制备活性炭的得率、水分质量分数、灰分质量分数、强度、亚甲基蓝吸附值和碘吸附值分别为49.95%、1.45%、0.84%、96.78%、412 mg/g和1830 mg/g。制备的澳洲坚果壳活性炭的结构表征结果表明:比表面积为1174 m2/g,其中微孔占总比表面积的42.33%,中孔占57.67%;总孔容为0.82 cm3/g,微孔占总孔容的29.27%,中孔占70.73%;平均孔径为2.80 nm,微孔孔径主要分布在0.93~1.61 nm,中孔孔径分布在2~10 nm,属于中孔型活性炭,并拥有较大比例的微孔,其表面存在醇羟基、酚羟基、醚基、羰基、羧基等含氧官能团,具有一定的亲水性及较强的吸附能力。