活性炭国家专精特新“小巨人”企业活性炭产学研合作

　　富氮活性炭吸附苯酚,研究了从木质纤维板废物中制备富氮活性炭。以800℃活化温度碳化1小时的50%碳酸钾溶液的浸渍比率(克化学试剂/克木纤维板废料)为3获得活性炭。确定最佳吸附条件作为接触时间，pH，活性炭的用量和溶液温度对苯酚吸附的影响的函数。在给定的苯酚浓度为250mg / L时，在120分钟内达到吸附平衡。当使用0.3克碳吸收剂和100毫升250毫克/升苯酚溶液时，苯酚在活性炭上的最大吸附量可达208毫克/克。在吸附等温线中，Langmuir模型比苯酚吸附的Freundlich模型拟合效果更好。

　　酚类是高级别优先处理的污染物，因为它们的毒性和在环境中可能的累积。苯酚从工业废水中引入到地表水中。虽然有很多种方法处理含有机和无机污染物的废水，但是使用吸附剂是最常用的方法。吸附技术已被广泛研究用于从水溶液中去除有机和无机微污染物。吸附处理中有很多类型的吸收剂在使用。活性炭是用于从水域中去除各种有机物的最广泛使用的一种吸附剂，但与其相关的缺点是由于使用不可再生和相对昂贵的起始材料如煤，这是一个重要的经济考虑因素，因此与其相关的缺点是再生成本高。这促使人们研究出更多可用的材料生产活性炭，现已经发现几种木材加工残余物和农业残余物是生产活性炭的合适前体。因为从这些材料获得的生物质更便宜，可再生和丰富，具有高碳和低灰分含量。

　　光是使用便宜材料制造活性炭还不够，我们还需要对强化活性炭对污染物吸附能力方面的研究。使用引入含氮表面基团使得活性炭更加碱性，所以预期增加酸性试剂的吸附。因此，富氮活性炭能增加吸附酚类化合物的能力。但是，商业上使用的活性炭中的氮含量非常低。有几种制备氮含量提高的活性炭的方法。用于合成含氮活性炭的方法可以分成两组。首先，它是常规的活性炭在高温下与氨，氨-空气或氨-水蒸气混合物处理。第二种方法在于含氮前体的冷凝相热解或合适的氮载体的具有共同碳前体共热解，然后制成含氮活性炭。在上述制造含氮活性炭的方法中，找到更具成本效益的生产方法是十分必要的。开发木材废料中的活性炭产品有很大的潜力。在废木纤维板中，使用含氮的氨基塑料粘合剂如脲-甲醛和三聚氰胺-甲醛树脂将氮气引入木质基体。含氮粘合剂通过木纤维板分散。因此，从废木材制备富氮活性炭及其对苯酚的吸附行为将是一个有趣的研究课题。

　　活性炭的制备分为两个步骤。第一步是碳化，将旧纤维板切割成250×20×5mm的块，将这些块以100℃/ h的加热速率加热到500℃的碳化温度，并在该温度下保持1小时。然后将样品磨碎并用筛子筛分。颗粒直径的分数范围为40-60目。将颗粒样品在105℃烘箱中干燥4小时。

　　在活化步骤中，将3g烘干的样品在50%的碳酸钾溶液中浸泡16小时(浸渍的克化学试剂/克旧纤维板)。然后将浸泡的样品放入电烤炉并以10℃/分钟的加热速率加热至约800℃。将样品在该温度下保持50分钟，然后冷却，随后依次用0.5N HCl溶液洗涤。用热蒸馏水反复冲洗活性炭直到溶液的pH达到约6-7。最后，将这些活性炭在105℃的烘箱中干燥4小时完成制备。

　　酚吸附过程

　　吸附动力学和平衡研究在环境温度下进行。将已知量的吸附剂放入含有100ml预定浓度的苯酚水溶液的烧瓶中。烧瓶是密闭的，不仅可以避免挥发造成的苯酚损失，而且可以防止氧气的进入，这种氧气已经通过氧化耦合而导致不可逆的苯酚吸附。然后摇动瓶子100分钟。在吸附过程结束时，使用0.45mm膜过滤出吸附剂颗粒。在分光光度计中用波长λmax = 270nm的紫外吸收测量残余苯酚浓度。

　　温度的影响

　　在20-45℃范围内，苯酚对活性炭脱除的吸附作为温度函数的函数被证实。苯酚的初始浓度为250 mg / L，吸附的接触时间保持在120 min，以保证完全平衡。随着温度从20℃变​​化到35℃，苯酚去除率缓慢上升，随着温度从35℃进一步上升到40℃，苯酚去除率由38.47%提高到47.05%。本文分别在20℃，35℃，40℃，45℃的温度条件下，吸附量分别为90.00,96.18,117.64和106.73 mg / g。用氯化锌活化的榛子蔗渣碳被检查从水中去除苯酚。结果表明，在25,35和45℃时，吸附容量分别为97.36,91.32和99.27mg / g。在相同的温度下苯酚去除率较高。原因在于引入含氮表面基团使得活性炭更加碱性，预期苯酚的吸附增加。随着温度进一步升高到40℃以上，苯酚去除率急剧下降。结果表明，对于由旧纤维板制备的活性炭，在40℃下获得最大的苯酚吸附。

　　研究结果表明，用碳酸钾化学活化旧纤维板制得的富氮活性炭，与其他非含氮活性炭相比，苯酚吸附容量显着增加。与一系列接触时间的影响相比; pH值，活性炭用量，温度对活性炭苯酚吸附量的影响，得出结论，苯酚去除率变高，平衡时间缩短。因为引入含氮表面基团使得活性炭更加碱性，所以预期苯酚的吸附量增加。吸附等温线的吸附动力学符合拟二级动力学方程，Langmuir模型拟合吸附等温线的苯酚吸附效果优于Freundlich模型。

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