活性炭国家专精特新“小巨人”企业活性炭产学研合作

　　活性炭去除盐水中的钠离子，我们用农业残余物为原料来开发一种新型的活性炭，它有64%的亚麻纤维素。我们研究了这种活性炭吸附剂的结构和性能，研究了它在水中钠离子的吸附特性。

　　每年可再生的农业残余物代表了可利用的纤维素生物质，廉价是他们最大的优势，也是制造活性炭的好材料，特别是在化学改性之后生产用于环境友好的工业用途的新型活性炭材料。氨基，羧基和羟基官能团和其他材料与活性炭混合制成的高效吸附剂是今天主要测试的。海水的主要成分是NaCl。含有的氯比镁高16倍，比硫高22倍，比溴和钾高48倍。同样，钠比镁高9倍，硫高12倍，钾17倍和高180倍。尽管NaCl主要以更高的比例存在，但海水不仅仅由氯化钠组成。如果我们想从水中只去除氯化钠，它也是是不适合饮用的。

　　海水淡化的过程是基于热量的蒸馏，因为这是反渗透(RO现在更常见，因为单位体积的成本长期较低)。有不同的方法去除钠离子，如反渗透，从海水改变到淡水。因此，使用反渗透过滤器。有了这种反渗透过滤器，所有的矿物元素，以及海水中的杂质都被去除，使其接近纯净的淡水。活性炭吸附，即从水中分离氯化钠，是从海水中去除NaCl的简单过程。与海水淡化不同，吸附过程中的能量需求量非常小，甚至在重力作用下也能正常工作。纳米科学技术的出现表明，非纳米科学技术包括具有孔隙和表面结构的活性炭新型碳材料的这种纳米结构将导致对非物质吸附过程的探索。最近，碳纳米结构的天然孔隙，特别是活性炭，不再是嵌入聚合物膜中的孔隙，而是从水中吸收钠的效果。

　　这项研究的目的是评估钠离子在农业废弃物制备的活性炭薄膜上的吸附行为，以及吸附极限和喜好的功能。为了实现这些目标，分析了接触时间，pH值和温度等试验气候对钠离子吸附过程的影响。还考虑了非晶碳薄膜的吸附热力学和能量形式。操作简单，精度更高，所建议的活性炭的使用量要精确。

　　吸附实验

　　将10mL的钠离子溶液加入到1mg具有一定pH的活性炭薄膜中以研究吸附调查。将溶液瓶置于水中浸泡，在一定的温度下浸泡2小时。用超声波维持温度。用一个0.4μm的微滤膜过滤器过滤水样，用原子吸收光谱法(AAS)测定钠离子的渗透浓度。

　　pH值的影响

　　为了测量pH对Na +吸收的影响，使用在35℃下使用HCL和NaOH溶液的缓冲液缓冲制备的溶液pH值在2.1和12.0之间。理想的pH值与Na +相当，而且在所有的吸附实验中都被利用。

　　图1：来自农业残余物活性炭薄膜的SEM。

　　SEM分析：用SEM研究由稻草合成的无定形碳薄膜的形态图像，如图1所示。外层表面在化学活性炭表面具有孔隙结构，在硅酸钴和酸性试剂中表现出最好的多孔结构，除了偶尔出现裂纹之外，物理活化的碳表面没有多孔结构。我们发现在活性炭表面发现的酸性基团可以产生许多吸附位点，从而增加了对Na +的 活性炭吸附能力离子。另外，形态图像表明活性炭彼此粘附，因此活性炭之间的空隙显着减少。基于我们最1的SEM分析，活性炭的较小尺寸的“小球”中活性炭表面上的羧基之间存在粒子间排斥力，导致活性炭羧基官能化的较小活性炭聚集体。这一结果表明，可以使用功能化的活性炭作为吸附剂处理污水和污水。

　　图2：透明非晶活性炭薄膜的高分辨率TEM。

　　TEM分析：透射电镜用于研究活性炭的形貌和碳材料表面的结构，图片如图2所示。活性炭的氧化和胺化TEM照片代表活性炭的表面不光滑，清洁，并有不可否认的变化，首先是一目了然的结构。活性炭的普遍宽度被评估在40-100nm的范围内。由于辅助缺陷，活性炭材料基本上由片材构成，这些辅助缺陷依赖于赋予动态目的地吸附。同样地，活性炭表面的功利聚集附近从根本上影响其吸附性质。

　　研究了活性炭对钠离子的吸附行为，并通过测试事实表明，活性炭对钠离子的吸附关系具有较高的利益价值。我们发现氧化过程增加了活性炭的吸附和离子交换性能。除此之外，活性炭的吸附容量的变化随着温度而增加。活性炭对钠离子的总吸附量为45%。假二级动力学模型给出了所观察到的活性炭吸附的动力学事实和参数，表明钠离子吸附的速率限制步骤是化学吸附而不是物理过程如扩散。钠离子的吸附试验事实在活性炭移动后Freundlich吸附等温线需要支付其复杂和无意识的思想过程，并建议该机制既包括化学吸附和物理吸附。建议使用活性炭测定盐水中钠离子等单价阳离子的操作研究，并提供不同的应用，如脱盐和离子色谱测定过程。

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