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高品质杏核壳活性炭制备技术

郝明明  
【摘要】:活性炭是一种优质的吸附剂,其应用越来越广泛,目前已广泛应用于环境保护、化学工业、食品加工、药物精制、军事化学防护等各个领域。 本研究以新疆杏核壳为原料,采用化学-微波辐照法制备活性炭,考察了活化剂种类,微波时间,微波功率,料液比,活化温度,活化时间等因素对活性炭的吸附性能的影响,通过单因素试验和响应面分析法确定了制备杏核壳基活性炭的工艺条件,利用扫描电镜观察了活性炭的形貌特征。结果表明:以氯化锌为活化剂,活化温度600℃,活化时间90min,料液比为1:3,氯化锌浓度为50%,微波功率为700W,微波辐射时间为7min。在此工艺条件下,活性炭产品的碘吸附值为1670.25 mg/g,亚甲基蓝吸附值为20mL/0.1g。 研究了脱色活性炭的再生工艺。考察了再生剂的种类,再生剂的浓度,微波时间,微波功率因素对废活性炭再生效果的影响,通过单因素试验和正交试验确定了脱色活性炭的再生工艺条件。结果表明:NaOH浓度9%,料液比1:25,微波功率700W,微波时间9min。在此工艺条件下,再生炭的碘吸附值和亚甲基蓝吸附值可分别达到原活性炭的85.06%和87.50%。 研究了杏核壳基活性炭的改性工艺。探讨了改性剂的种类,改性剂的浓度,改性时间,改性温度,料液比等因素对活性炭表面酸性官能团含量的影响。通过单因素试验和正交试验确定了杏核壳基活性炭的改性工艺条件,利用傅里叶红外光谱对活性炭改性前后表面酸性官能团的含量进行了表征。研究表明:杏核壳活性炭的改性工艺为:活性炭与20%硝酸溶液按1:10料液比混合,在70℃下氧化处理2h。在此工艺条件下改性得到的改性炭样品,与原杏核壳活性炭的对比,可以发现:改性后活性炭的表面酸性官能团的含量明显增加,特别是羧基含量增加更为明显,通过FITR也得到了验证;但其吸附性能有所下降。 对杏核壳基活性炭进行了应用研究。研究了活性炭对水中重金属离子的吸附作用。主要进行了铜离子的去除试验。通过单因素试验和正交试验,得出当活性炭的用量为0.20g、作用时间为60min、溶液pH为7时,杏核壳活性炭对铜离子的去除效果较好;在铜离子去除试验的基础上,研究了杏核壳活性炭对溶液中的铅离子和锌离子的去除试验,试验结果表明,杏核壳活性炭对铅离子和锌离子也有很好的吸附作用,其吸附率分别达到98.69%和96.74%。 对杏核壳基活性炭进行了医用口罩模拟试验。将杏核壳活性炭与市面销售的口罩进行对比做模拟试验,以确定该活性炭在口罩方面的应用功效。试验结果表明,市售的口罩滤芯对氯化钠溶液的吸附率和活性炭对其的吸附率相差不大,所以杏核壳基活性炭可以作为口罩的滤芯。 还将杏核壳基活性炭应用于枸杞毛油的脱色中。以杏核壳活性炭为吸附剂,对枸杞毛油进行脱色研究。研究表明:杏核壳活性炭对枸杞油能起到很好的脱色作用。于75ml的枸杞油加入3g活性炭,在180℃衡温条件下搅拌20min,可达到最佳的脱色效果。通过气相色谱-质谱图谱分析可知:利用活性炭脱色能较好的保留枸杞油的营养成分,减少其营养损失。


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