基于KOH活化法的核桃壳基活性炭制备及其表征.pdf

第16卷第2期安全与环境学报Vol．16No．2
2016年4月JournalofSafetyandEnvironmentApr．，2016

文章编号:1009-6094(2016)02-0262-05微孔与超微孔。极微孔是指孔径小于0.7nm的孔隙，而0.7
nm以上的微孔称为超微孔。研究表明，极微孔在活性炭吸附
基于KOH活化法的核桃壳某些气体分子的过程中发挥着重要作用［16－18］。国内学者以
基活性炭制备及其表征*山核桃壳为原料、KOH活化法制备活性炭的研究相对较少，
并且制备出的活性炭碘吸附值和比表面积不理想，对活性炭
赵阳1，高建民1，郝新敏2，陈瑶1的化学性能及表面形貌分析也不全面。本文以山核桃壳为原
料，采用化学活化法制备微孔发达且极微孔含量高的活
(1北京林业大学木质材料科学与应用教育部重点实验室，KOH
性炭;通过考察碱炭比活化时间活化温度对活性炭性能的
木材科学与工程北京市重点实验室，北京100083;、、
影响，确定最佳的制备工艺;采用扫描电镜比表面积及孔径
2总后勤部军需装备研究所，北京100082)、
分析仪、傅里叶红外光谱仪分析样品的微观形貌、孔径结构、
表面化学性质
摘要:采用农林废弃物制备比表面积大、微孔结构发达的活性炭，。
能够缓解资源短缺问题，减少环境污染，并且提高活性炭在气相吸附
1材料与方法
方面的利用价值。以核桃壳为原料、KOH为活化剂，采用单因素法探
讨碱炭比、活化温度和活化时间对活性炭得率、碘吸附值的影响，确定1.1材料与仪器
了核桃壳基活性炭制备的最佳工艺条件。采用场发射扫描电镜、孔径核桃壳为新疆野山核桃壳;氢氧化钾(AＲ)、盐酸(AＲ)、
分析仪、傅里叶红外光谱仪分析了活性炭的微观形貌、孔径结构、表面碘(AＲ)、碘化钾(AＲ)、硫代硫酸钠(0.1mol/L)，上海化学试
化学性质结果表明:当碱炭比为活化时间为活化温
。3∶1、60min、剂厂。
度为时，制备的核桃壳基活性炭的比表面积为2，总
800℃1551.85m/gFW－100型高速万能粉碎机，北京永光明仪器有限公
孔容为0.79cm3/g，微孔比表面积为1491.22m2/g，微孔率为89.87%。该
司;SX－5－12型马弗炉，天津泰斯特仪器有限公司;Autosorb
活性炭的比表面积大，微孔结构发达，同时极微孔含量很高。
－iQ2－MP型全自动比表面积和孔径分析仪，美国康塔公司;
关键词:环境工程学;活性炭;核桃壳;KOH
HITACHIS－5500型超高分辨率场发射扫描电子显微镜，中
中图分类号:X72文献标识码:A
国日立有限公司;型傅立叶变换红外光谱仪，美
DOI:10.13637/j．issn．1009-6094.2016.02.052Nicolet6700
国赛默飞世尔科技公司。
0引言1.2制备方法
将核桃壳用蒸馏水反复清洗，去除杂质，烘至绝干然后
活性炭是一种多孔碳材料，具有高比表面积、高度发达的。
将处理后的核桃壳放入炭化炉中，以的升温速率
孔隙结构、稳定的化学性能，已广泛应用在工业吸附、空气净10℃/min
［］升温至，并保温，冷却至室温后取出将得到的炭
化、膜分离、化工分离等领域1－3。早期，国内外制备活性炭500℃1h。
化料用高速万能粉碎机粉碎后过目()筛，得到核
的原料主要是煤、木材等。随着能源危机和环境问题日益突100150μm
［］［］桃壳炭化料将配成质量分数为的溶液，按照一
出，利用农林废弃物如秸秆4、稻壳5和食品工业废弃物如。KOH50%
［］定的碱炭比将与核桃壳炭化料混合均匀，在室温下浸渍
香菇菌菌渣6等作为原料，成为活性炭制备研究的重点。活KOH
处理，放于电热鼓风干燥箱中，于下干燥至质量恒
性炭的制备方法主要有化学活化和物理活化。化学活化方法24h105℃
，
常使用［7］［8］［9］作为活化剂核桃壳是核桃定。将浸渍的混合物在马弗炉中活化以20℃/min的升温
KOH、ZnCl2、H3PO4。
速率升温至一定温度，并保持一定时间将活化得到的活性
取仁之后的废弃物，常被焚烧或丢弃，容易造成资源浪费。核。
，
桃壳固定碳含量高，挥发性成分多，灰分含量少，可以作为制炭样品用蒸馏水洗涤至pH值接近7然后将样品于105℃下
［］［］干燥，制得核桃壳基活性炭样品
备活性炭的原料10－11。孙莉群等12采用氯化锌－软锰矿活6h。
活性炭性能表征
化法制备了核桃壳活性炭，其碘吸附值为945mg/g。杨娟1.3
［］活性炭得率为
等13采用真空化学活化法，以核桃壳为原料、氯化锌为活化
Y=m/m(1)
剂制备了活性炭，其碘吸附值为1050mg/g，亚甲基蓝吸附量0
［14］式中m为核桃壳活性炭的质量，g;m为用于活化的核桃壳
为315mg/g。付国家等采用植物废弃物核桃壳为原料，以0
粉末的