活性炭国家专精特新“小巨人”企业活性炭产学研合作

　　活性炭吸附豆腐工业废液中的氨氮

　　豆腐行业的废液如果直接排放到水中。它会导致污染，其特征是难闻的气味。如果这种情况持续下去，可能会破坏环境。活性炭是能够在液相或气相中作为吸附剂的材料。活性炭是吸附系统中较好的吸附剂。本次我们研究使用活性炭吸附豆腐行业的废液。来测试豆腐工业废液中活性炭吸附氨离子的能力。

　　处理氨氮用的活性炭

　　我们进行了两种种不同的活化过程的活性炭，即用K2CO3活化剂活化和用HCl活化剂活化。K2CO3的活化是通过将固体K2CO3与原料(椰子壳木炭)混合而完成的，原料(椰壳)的质量比为原料质量：K2CO3质量比=1：1.5。总共10克椰壳用15克K2CO3浸泡，该K2CO3已用蒸馏水溶解至100毫升。而用HCl活化是通过将HCl溶液与椰壳质量∶HCl质量比=1∶1.5混合来完成的。将总计10克的椰壳用15mL HCl溶液浸泡。此外，使混合物静置1×24小时。活性炭活化过程完成后，用滤纸干燥活性炭，并继续用70℃的烤箱将活性炭干燥2小时来获得成品。

　　活性炭吸附氨氮的测试方法

　　用量测试：首先将豆腐废液工业样品溶液倒入烧杯中。然后，加入0.5克椰壳活性炭、1克、1.5克，在每个烧杯中加入2克。搅拌下将烧杯放置20分钟。之后，将每种溶液总共10毫升放入试管中。加入0.4mL苯酚溶液，0.4mL硝普钠，在每个试管中加入1mL氧化溶液。放置1小时以形成颜色。形成颜色后，使用滤纸将活性炭与样品溶液分离。将溶液倒入比色杯中，并使用分光光度计进行分析。读取并记录其在640nm波长处的吸收。质量变化的吸附情况用K2CO3活性炭和HCl活性炭进行两次。

　　吸附时间测试：将豆腐废液行业样品溶液制备到四个烧杯中。在每杯中加入多达0.5克的椰壳活性炭。搅拌下静置5分钟，10分钟，15分钟，20分钟。之后，用移液管吸取10mL溶液，然后将其放入试管中。加入0.4mL苯酚溶液，0.4mL硝普钠，1mL氧化溶液。放置1小时以产生颜色。形成颜色后，使用滤纸将活性炭与样品溶液分离。倒入比色杯，使用分光光度计对其进行分析，读取并记录其在640nm波长处的吸收。时间变化的吸附用K2CO3活性炭和HCl活性炭进行两次。

　　制作校准曲线

　　校准曲线是表示溶液浓度与其吸光度之间关系的图形。它以直线的形式出现并产生一个方程。在640nm波长下用紫外可见分光光度计测量样品获得的吸光度。在绘制校准曲线时，需要空白溶液(除氨气样品外，含有所有试剂的溶液)和氨气标准溶液。本研究中收集的校准曲线如图1所示。

　　图1：氨标准溶液的校准曲线。

　　活性炭吸附豆腐工业废水中的氨氮

　　根据活性炭观察结果，发现没有被HCl和K2CO3活化的活性炭颜色不同。两种木炭的颜色均为深黑色。活化过程完成后，活性炭准备好用于吸附豆腐废物。每种活性炭吸附过程的测量值都随时间的变化而变化。这种变化的目的是用苯酚法测定氨的浓度，即在室温下一小时内形成蓝色的吲哚酚化合物。苯酚法(或称苯酚法)是基于巴瑟洛特反应，其中氨在碱性条件下与苯酚和次氯酸盐反应。氨在pH9.7–11.5下转化为一氯胺，在盐酸存在下与苯酚反应生成蓝色的吲哚酚。硝普钠用于催化吲哚酚反应和蓝色强度。添加柠檬酸盐缓冲液以稳定pH值并防止氢氧化物沉积。此外，为了解豆腐渣中氨氮的浓度，采用滴定法测定了吸收前的氨氮浓度来做对比。

　　活性炭用量情况：所用活性炭的质量变化为0.5克、1克、1.5克，豆腐样品的质量变化为2克，多达50毫升。活性炭的质量也随两种活化剂HCl和K2CO3的变化而变化。用盐酸活化的活性炭吸附豆腐渣，用紫外-可见分光光度计测定其吸光度值。根据吸收率数据，可以计算出豆腐渣中残留的氨氮浓度和氨氮浓度的去除率。发现活性炭用量越多，豆腐渣中氨氮浓度的去除率越大。这意味着豆腐渣中被活性炭吸收的氨越多，活性炭的质量就越大。

　　处理时间的变化：样品与吸附剂的接触时间对吸附过程有很大影响。样品与吸附剂接触时间越长，吸附剂吸收的氨气越多。样品浓度在20分钟内出现峰值下降。这是由于样品与吸附剂的接触时间越长，吸附剂原来的空孔就会被填满，因此随着接触时间的增加，孔的吸收就越大。氨去除率随接触时间的增加而增加。在最长的接触时间分钟下，活性炭对氨气的吸附能力最高，因此氨气封闭活性炭孔隙的可能性增大。图2显示了接触时间与样品中氨浓度的关系。

　　图2：接触时间与样品中氨气浓度的关系。

　　豆腐工业中的废水处理，我们发现盐酸活化后的活性炭吸附能力相当好。HCl是一种活化剂，可以产生具有高吸附力的活性炭。因此，使用HCl作为活化剂会吸收大量氨。另一方面，用K2CO3活化后的活性炭的吸收能力也表明降低豆腐工业废液中氨浓度的良好能力。使用K2CO3活化剂可以产生更多的孔，因此可以吸收豆腐工业废液中所含的氨。此外，使用的活性炭的质量越大，豆腐废液中氨的浓度下降的趋势就越大。这表明活性炭吸收了更多的氨。接触时间越长，豆腐废液中氨浓度的降低越多。这意味着更多的氨被活性炭吸收。

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