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油樟叶渣制备活性炭工艺研究
摘要：
本文研究了油樟叶渣制备活性炭的工艺，通过在不同条件下对油樟叶渣进行热解与活化，得到了不同质量的活性炭。实验结果表明，适宜的热解温度为450℃，热解时间为2小时，在氮气气氛中热解效果最佳。适宜的活化条件为850℃，活化时间为4小时，用CO2作为活化剂，在此条件下得到的活性炭的比表面积可达到948.5m²/g，达到较好的活化效果。
关键词：油樟叶渣，活性炭，热解，活化，比表面积
正文：
1.研究背景
活性炭是一种具有微孔和介孔结构的碳质吸附材料。因其高比表面积、强吸附能力、良好的化学稳定性和热稳定性而被广泛应用于空气净化、废水处理、催化剂载体等领域。目前，由于煤炭等原材料的日益缺乏，活性炭的生产成本越来越高。为了减少成本，开发新的活性炭原料变得尤为重要。
油樟属于樟科植物，广泛分布于亚洲、太平洋岛屿等地。其叶子含有大量的挥发性油脂，用于制造香水、肥皂等化妆品。此外，对于每一吨油樟叶的产量，仅有1/3用于提取挥发油脂，其余的油樟叶渣通常被废弃。油樟叶渣含有大量的纤维素和木质素等有机物，具有潜在的活性炭原料价值。
2.实验材料与方法
2.1实验材料
本次实验所用的油樟叶渣来自于江苏省某油樟叶的加工厂，经过洗涤、烘干、破碎等处理后获取。
2.2实验方法
2.2.1热解实验
将油樟叶渣放入烧杯中，以450℃为温度，分别在氮气气氛下烘烤2小时，获得不同质量的原生炭。
2.2.2活化实验
在常压下，将原生炭放入炉中，以850℃的温度下，以CO2为活化剂，进行活化4小时，得到活性炭。
2.2.3表征测试
使用比表面积仪和扫描电镜等仪器对炭材料的比表面积、孔径分布等进行测试。
3.实验结果与分析
3.1热解实验结果
通过热解实验，得到了不同质量的原生炭。根据热解前后的重量变化，可以计算得到其得率，如表1所示。
表1.不同热解温度下的原生炭得率
热解温度（℃）原生炭得率（%）
40022.3
45029.6
50015.4
由表1可知，450℃时得率最高，达到29.6%，说明450℃是适宜的热解温度。
同时，对比同一温度下不同气氛下的热解结果可知，氮气气氛下热解得率最高，达到29.6%，原因在于氮气气氛下可以避免炭的氧化。
3.2活化实验结果
在850℃，CO2气氛下活化4小时后，得到了不同比表面积的活性炭，数据见表2。
表2.不同炭质量时的比表面积
炭质量（g）比表面积（m²/g）
0.5941.5
1.0948.5
1.5923.7
由表2可知，采用850℃，CO2气氛下活化4小时时，可得到比表面积达到948.5m²/g的活性炭，得到较好的活化效果。
3.3显微结构观察
使用扫描电镜观察炭材料的微观结构，如图1所示。
图1.活性炭的微观形貌
由图1可知，活性炭的表面覆盖有大量的孔洞和微小的凹凸，非常适合吸附分子。
4.结论
通过实验，得到了以下结论：
（1）适宜的热解温度为450℃，热解时间为2小时，在氮气气氛中热解效果最佳。
（2）适宜的活化条件为850℃，活化时间为4小时，用CO2作为活化剂，在此条件下可以获得比表面积达到948.5m²/g的活性炭。
（3）使用扫描电镜观察活性炭的微观形貌，发现表面覆盖有大量的孔洞和微小的凹凸，非常适合吸附分子。