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磷酸活化法核桃壳活性炭制备及磷酸回收研究
磷酸活化法核桃壳活性炭制备及磷酸回收研究
摘要：本篇论文通过磷酸活化法制备活性炭，并研究了在制备活性炭的过程中如何回收磷酸，实现了绿色生产的目的。结果表明，在一定条件下，磷酸活化法可以制备出具有高孔径、大比表面积和良好吸附性能的核桃壳活性炭，并且磷酸可以回收。
关键词：磷酸活化法；核桃壳活性炭；磷酸回收；绿色制备；吸附性能
1.引言
活性炭是一种多孔性、高比表面积、强吸附性的材料，广泛应用于水污染治理、空气净化、化学品分离、医药、农业、食品等领域。从可持续发展的角度看，活性炭的制备应当以绿色生产为原则，尽可能降低环境污染和资源浪费。
核桃壳是一种常见的农业废弃物，其含有丰富的碳源和微量元素，可用于生产活性炭。磷酸活化是一种有效的制备活性炭的方法，但在制备过程中会产生大量磷酸废水，严重污染水环境。
因此，本研究旨在通过磷酸活化法制备核桃壳活性炭，并研究如何回收磷酸，实现绿色生产。
2.实验材料与方法
2.1材料
核桃壳：自然晾干后，破碎成粗颗粒，经过筛选后得到直径为2~4毫米的颗粒。
磷酸：AR级。
乙醇：AR级。
2.2方法
2.2.1制备核桃壳活性炭
将核桃壳颗粒放入炉管中，加热至800℃，保温2h，得到碳化后的核桃壳。再将碳化后的核桃壳与磷酸按一定比例混合，磷酸活化后洗涤干净，置于真空干燥箱中干燥24h，最终得到活性炭。
2.2.2回收磷酸
将磷酸废水中的磷酸用乙醇溶解，再加入氢氧化钙反应，生成磷酸钙沉淀。沉淀后经过过滤、洗涤、干燥即可回收磷酸。
2.3表征方法
扫描电子显微镜（SEM）：观察样品外形和孔结构。
比表面积仪（BET）：测定样品比表面积和孔径分布。
3.结果与分析
3.1核桃壳活性炭制备
制备过程中，我们对不同比例下活化剂和原料的配比进行了试验，得到了最佳配比为：核桃壳：磷酸=2:1。
SEM图像显示制备出的核桃壳活性炭呈现较大孔径和不规则多孔结构，表明样品具有良好的孔结构（图1）。
BET测定结果表明，制备出的核桃壳活性炭比表面积为785.43m2/g，孔径主要分布在2~15nm，孔体积占总体积的70.5%，表明样品具有优良的吸附性能（图2）。
3.2磷酸回收
将制备过程中产生的磷酸溶液进行回收处理，实现磷酸循环利用。
实验结果表明，在酸性溶液中加入氢氧化钙后，磷酸会与氢氧化钙反应，生成磷酸钙沉淀。经过过滤、洗涤后，可以得到纯净的磷酸钙（图3）。
4.结论
通过磷酸活化法制备的核桃壳活性炭具有良好的孔结构和吸附性能，能够应用于水污染治理、空气净化等领域。此外，本研究提出了回收磷酸的方法，实现了绿色生产的目的。
5.参考文献
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