活性炭国家专精特新“小巨人”企业活性炭产学研合作

　　在自然水中，由于人类工业活动导致水中重金属的浓度增加，金属流动性好可聚集在生物体内导致危害。铝是一种比较重要的金属在水中一般为铝离子，我们在合适条件下从低成本前体生物质合成了活性炭。研究了活性炭活化温度，时间和浸渍比对其他材料对铝离子的去除和吸收能力的特殊影响。

　　有些地区的环保规定，饮用水中不应含有超过0.20mg·L-1的铝离子。因此，有必要从水中除去铝离子。为了消除铝离子和其他重金属，我们选择用活性炭来去除，活性炭材料由于其独特的化学和物理性质，如化学惰性，高表面积和大量孔隙，已被广泛用于废水处理。在污染物去除效率高的能力方面，活性炭与废水处理的其他吸附剂相比具有优越性，因为它具有优异的吸附特性。可以从低成本的生物质作为前体材料活性炭的来源：包括淀粉，粘土，木炭，植物，藻类等。然而，这些来源具有一些​​限制，例如低效率和高成本。因此，需要确定新的来源以用作去除污染物的活性炭。

　　将合适的活性炭原材料在105℃的温度下干燥24小时，然后通过用蒸馏水洗涤除去表面粘附的颗粒。随后，进行破碎和筛选以在卧式管式炉中700℃下在99.995%纯化氮气下达到碳化阶段的过程，其中流速为150cm 3/min，历时2小时。最后将碳化样品用活化剂多次浸渍按比例进行缩放和浸泡。

　　活性炭活化温度与活化时间和浸渍比的影响

　　通过创建三维响应面，三个主要变量对铝离子去除百分比和吸附能力的影响显示在图1中。此外，图中还展示了因子之间的三维表面图和等高线图。活化温度施加于活性炭去除百分比和吸收能力更大的效果相比于活化时间中所示图1a，检测到铝离子的去除随着活化温度的升高而增加。通过提高活化温度可以增强活性炭，使其更适合去除吸附铝离子。

　　图1：活性炭的(a)活化温度和浸渍比(b)活化温度和活化时间(c)浸渍比和活化时间，去除率和吸附能力对表面响应曲线的影响。

　　可以看出，图1b表示温度和浸渍比之间的重要相互作用。铝离子去除的增加与活化剂浸渍率的增加有关。可以确定活化剂浸渍对活性炭孔结构起到重要作用，随着浸渍比的增加，去除率和吸收容量增加。根据图1c，在特定条件下，活性炭的活化时间与活化剂浸渍比之间的相互作用对铝离子去除率具有轻微显着影响，暗示活化时间对孔形结构没有显着影响。而活化温度和活化剂浸渍比能改变活性炭结构。

　　FESEM和EDX

　　FESEM和EDX如图2所示。FESEM用于研究活性炭的表面形态。孔径分布与孔隙大小具有相同的附属关系，如图2a，b所示。在显微照片图像中指出，圆柱状管构成所制备的活性炭的孔结构。由黄麻和椰子纤维制成的活性炭反映了同样的趋势。此外，揭示了通过活化剂能在纤维表面上具有良好构建和发展孔隙与高表面积。

　　图2：(a)FESEM图像和(b)活性炭的EDX图谱。

　　活性炭对铝离子吸附的影响

　　活性炭的剂量和接触时间对吸附的影响显示在图3a中。与活性炭剂量相比，接触时间影响了铝离子的去除和吸收能力的优化。图3b显示了活性炭剂量和pH对特定时间的去除(%)和吸收能力(mg·g-1)之间的相互作用。如果增加活性炭的量，可以增加活性位点浓度。因此，这有助于通过消除竞争性H +来根据所需水平调节静电荷的吸附溶液阳离子。另一方面，设定特定的pH和接触时间会增加活性炭剂量的去除，这与发现的吸收能力降低不同。

　　图3：表面响应图吸附参数对去除和吸收能力的影响(a)活性炭剂量与接触时间的相互作用;(b)活性炭与pH之间的相互作用;(c)相互作用pH值与接触时间。

　　活性炭是可以以从废水中去除和吸收铝离子的好技术。发现活化温度，时间和浸渍比分别为650℃，1h和1。活性炭的活化温度对吸附过程的影响最大。基于获得的结果，这种材料可以作为合成活性炭的潜在前体并且作为许多环境应用的良好吸附剂。

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