活性炭国家专精特新“小巨人”企业活性炭产学研合作

　　活性炭微波处理对废水脱色的关系，棕榈油厂废水含有危害环境的有色化合物，由于其芳香结构而难以分离。不过在较低pH(<4)环境下使用吸附法来进行颜色处理是有效的，但由于吸附后的废水还是含有酸性有害物质任会对环境造成污染。因此我们使用氮气来增强椰壳活性炭在中性pH环境下的脱色能力，并且使用微波加热来活化活性炭。本期内容为测试微波处理的活性炭与未经过处理的活性炭对废水中的有色化合物的吸附效果。

　　活性炭微波处理

　　椰壳活性炭用蒸馏水反复洗涤以除去所有杂质。洗涤过程直到溶液为中性pH，然后将活性炭在110℃下烘箱干燥12小时。接着，在微波反应器中设置到900℃。再将约30g经清洁和干燥的活性炭置于反应器的石英不锈钢容器中，同时以200cm 3/min稳定流动的氮气活化10分钟。将微波处理的活性炭在干燥器内冷却至室温，然后小心地装入密封瓶中进行下一步研究。

　　预处理的活性炭和未预处理活性炭的表征方法

　　使用SEM，EDX表征微波处理和未预处理的活性炭。进行SEM测试以在3000×放大率下检查活性炭的表面形态。EDX测试检查了预处理的活性炭和未预处理活性炭的元素组成。使用自动气体吸附系统，基于氮气吸附等温线测量两种活性炭的BET表面积和孔体积。

　　微波处理对活性炭形态学的影响

　　未经预处理和微波处理的活性炭在3000倍放大倍数下的独特SEM照片分别示于图1a，b中。基于图1a，在3000×放大率下观察到具有较少裂缝的平坦表面形态。表面裂纹和孔隙形成是吸附剂非常重要的物理特性。但是，图1b中注意到了不同的情况。从这个图中，在表面上观察到几个裂缝，并且可以推测形态的改变可能是由于微波处理。根据先前的研究，具有足够粒状表面的活性炭的特征在于更大范围的孔尺寸，更多活性位点的可用性和更大的BET表面积。这些特点加快了吸附效果，并且还提高了吸附剂的吸附容量。由于有更多的孔隙和活性位点，会在吸附处理开始时出现快速吸附的现象。这个快速吸附的过程可能导致器材测试出模糊的外观。

　　图1：在3000×放大倍数下的SEM照片：(a)未经预处理的活性炭，(b)微波处理的活性炭。

　　BET分析

　　图2a、b显示孔体积的增量分布(P v)分别相对于未经预处理和经微波处理的活性炭的孔宽度。如图中所指出的，在微波加热处理之后注意到孔体积的显着增加。图的纵轴上的指示标记“A”表示未经预处理和预处理的活性炭个的比较P v，并且幅度分别0.030cm 3/g和0.056cm 3/g。

　　图2.：(a)未经预处理的活性炭(b)微波处理的活性炭增加孔体积与孔宽度的关系。

　　使用微波处理的活性炭进行吸附实验

　　实验过程中发现，活性炭在较低的pH环境对颜色吸附效果得到大幅度增强。尽管如此，排放处理的酸性废水的影响可能直接阻碍水生栖息地。鉴于此，使用预处理的活性炭吸附研究在6至7的可接受的pH范围内进行。考虑的另外两个因素是剂量和接触时间，并且它们分别保持在3.208g和35min。从图3中可以看出可以观察到，颜色去除的百分比随着pH的降低而增加。在pH6时获得最高的颜色去除率98.46%，但随着pH增加到7，颜色去除率降低到95.69%。

　　图3：活性炭在固定剂量和接触时间下，在不同pH下从棕榈油厂废水中去除颜色。

　　使用微波处理的活性炭，从棕榈油厂废水脱色的实验中。活性炭的SEM分析表明，在预处理后产生了更多的裂缝和多孔结构。转化是由于微波加热导致前体发生结构变化。这证明了裂缝的形成以及碳组分从95.03增加到98.93%(EDX分析)。微波加热处理在BET和P v的增加方面表现出优异的效果。除了86.67%的P v增量外，还实现了超过66%的SBET增加。此外，使用RSM检查预处理的活性炭从棕榈油厂废水脱色的性能。发现，随着pH值的降低，颜色去除率增加。类似地，活性炭的增加提供了更多的活性位点，这有利于废水中颜色的去除。确定最佳处理条件为pH值为7，接触时间为35 min，平均色度去除率为96.29%。因此，证实微波加热能增强活性炭吸附剂的形态，并且加强活性炭对废水脱色的效果。

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