活性炭国家专精特新“小巨人”企业活性炭产学研合作

　　活性炭从中去除雷尼替丁，这期研究了低成本材料转化成活性炭的实用方面以及其在雷尼替丁吸附中的应用。已经显示，雷尼替丁每年以吨计算排放在地下污水系统中，很容易被纳入环境污染的自发机制，特别是在城市地区。雷尼替丁正在通过尿液和粪便排泄，母体化合物或代谢产物到达污水系统，污水处理厂仅将其部分去除，最终污染形式以地表水为主，主要是河流。

　　我们检测了一种植物制成的活性炭作为在实验室条件下小规模雷尼替丁吸附的合适吸附剂。这种植物主要生长在冲积性沙质土壤上的攀援耐寒植物。植物的外壳由木质素和纤维素组成。这种结构被认为是生产活性炭的关键特征之一。

　　本研究的目标是研究将这种植物转化为活性炭的实用选择，以及通过从受污染的水源吸附来去除雷尼替丁的可能用途。在分批条件下研究了动力学，等温线，雷尼替丁吸附剂pH值和LVC吸附剂用量的影响。进行吸附剂的详细表征以获得尽可能多的关于其结构和反应性的信息。

　　活性炭吸附剂是通过热化学方法从植物壳中得到的。最初，干果用自来水冲洗，然后用去离子水冲洗，以除去灰尘和污垢。将碎壳碎片从内部水果中手工分离，并在去离子水中漂洗和研磨，过滤，在55 ℃下干燥，最后用几个筛子分级。将造粒为0.8-1.25mm的生物质 进一步浸入10%H2SO4中，并在48 小时内随机搅拌。将得到的物质用蒸馏水冲洗至中性，在室温下干燥过夜，然后在105 ℃ 下干燥24小时。在氮气中，通过以 3 ℃/分钟的梯度从室温加热到400 ℃，在管式炉中碳化该衬底。材料 在400 ℃ 保持60 分钟，然后 通过以 3 ℃/分钟的梯度升温至700 ℃ 在蒸汽(110 毫升/分钟)中活化。在700 ℃ 再过一小时后，炉子在惰性气氛中自发冷却。得到的活性炭用去离子水冲洗，在105 ℃下干燥2 小时并储存在封闭的瓶子中。

　　扫描电子显微镜

　　扫描电镜显示，在微观层面，低密度脂蛋白主要由各种维度和形态各异的微小无序活性炭脆片组成。在图1(a)中示出了具有多孔结构的较大颗粒。假设这种形成部分来源于前体的原始结构，而这种颗粒的进一步分解导致周围所示的不规则形状的较小的活性炭片。如图1(b)所示，具有平坦表面的不规则颗粒表现出锋利的边缘。另外，在2000倍的放大倍率下，在表面上可以看到稀疏的圆孔。这些孔是大孔的开口，这对于吸附物通过活性炭结构的扩散是重要的。

　　图1。(a)放大350倍活性炭和(b)2000倍的活性炭的SEM显微照片。

　　湿化学技术

　　Boehm的滴定法，pH值PZC和活性炭的pH值试图阐明活性炭表面的酸碱特征。毫无疑问，碳化随后活化前体涉及在最终材料的结构中引入酸性官能团。从Boehm的滴定可以得出结论，非常酸性的基团如羧酸几乎占分析样品中所有酸性基团的50%。通过用Na2CO3中和来检测较少酸性内酯基团的不良存在。如通过活性炭的pH测量的，活性炭的酸性基团处于与碱性部分平衡良好的水悬浮液中，其反应接近中性pH值。pH PZC由漂移法确定，证实了活性炭表面中性性质的相同结论(见表1)。

　　表1。Boehm滴定的结果，pH PZC和活性炭的pH。

活性炭上的官能团类型（μeq/ g）	值
用NaHCO3中和的酸性基团	64
由Na2CO3中和的弱酸性基团	40
非常弱的酸性基团被NaOH中和	140
pH PZC	7.2
pH值	6.6

检查了最佳的活性炭剂量。 在第一个小时内，初始雷尼替丁浓度为50mg / L显着下降，这是因为更多的活性炭质量引起更快速的去除。但是，从去除程度可以看出最佳的用量约为 1g / L，因为活性炭质量的进一步增加不会导致进一步的去除。按照这个，所有实验都选择这个剂量。结论是，这个剂量足以去除溶解的雷尼替丁99%以上，而其余的则由于动态吸附-解吸平衡而保留在溶液中。当活性炭在初始雷尼替丁浓度为100 mg / L时，在1 g / L的用量下，其最大去除率达到95%左右。

　　用这种工艺做出的活性炭有着发达的微孔，多样的形态和雷尼替丁强吸附亲合性的碳材料。前体中的木质素和纤维素基团在活性炭表面的中性性质的发展以及酸性官能团的形成中发挥了最显着的作用。注意到在水悬浮液中的中性反应是活性炭表面上酸性和碱性基团平衡良好的结果。

　　观察到活性炭对雷尼替丁的快速吸附。证明了活性炭最大吸附能力的实验值(315.5mg / g)和理论值(317.4mg / g)的较好的一致性。这些结果比雷尼替丁类似的研究结果要好得多。这意味着单层吸附在活性炭的表面。被吸附物通道结构的吸附物质转移似乎受到初始雷尼替丁浓度的影响。

文章标签：椰壳活性炭,果壳活性炭,煤质活性炭,木质活性炭,蜂窝活性炭,净水活性炭.

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