混合碱法甘蔗渣基活性炭的制备工艺研究(2)

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２ｏ６．６２

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９

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１．５

２结果与分析

２．１

甘蔗渣基活性炭的正交试验结果与分析由表２可以得出，采用混合碱法中不同的工艺条

件制得的甘蔗渣基活性炭的吸附性能相差很大，为判断所选择的４个因素对甘蔗渣活性炭吸附性能影响的强弱程度，将同一因素同一水平的吸附值相加，取算ＧｕａｎｇｘｉＳｃｉｅｎｃｅｓ。Ｖ０１．１６

Ｎｏ．２，Ｍａｙ２００９

术平均值，并计算出各水平下的极差（Ｒ），对正交试验所得的亚甲基蓝吸附值进行分析，结果表明：所选用的工艺因素Ｃ即活化时间对甘蔗渣活性炭的吸附

能力的影响最大，因素Ｂ即活化温度对甘蔗渣活性炭的吸附能力的影响次之，而因素Ａ和Ｄ即活化剂配比、料液比对甘蔗渣活性炭的吸附能力的影响稍弱。结合表１和表２中Ｋ。～Ｋ。的值可以得出：随着活化剂配比的增大（即活化剂中ＫＯＨ含量的增加），所制得的甘蔗渣基活性炭的亚甲基蓝吸附值开始时有所增加，之后逐渐下降；随着料液比的增大，所制得的甘蔗渣基活性炭的亚甲基蓝吸附值变化不明显。因此，要提高甘蔗渣活性炭的吸附性能，必须注意活化时间、活化温度的调控以及活化剂配比等工艺的优化设计。

由表２还可以得出，采用混合碱活化法制得的甘蔗渣基活性炭的亚甲基蓝吸附最佳值可以达到１２．７ｍＩ／Ｏ．１９，为活性炭国家标准（ＧＢ／Ｔ１３８０３．４—１９９９）中一级品的１．４倍，相应的最优工艺条件为：活化剂配比７．４：１，活化温度９２３Ｋ，活化时间０．４２ｈ，料液

比１．１８：１。

２．２甘蔗渣活性炭的单因素试验研究

２．２．１

活化时间对甘蔗渣活性炭吸附性能的影响

在活化剂配比７．４：１，活化温度９２３Ｋ，料液比１．１８：１的条件下，考察活化时间对甘蔗渣活性炭吸附性能的影响结果（图２）显示，当其它条件一定时，随着活化时间的延长，甘蔗渣活性炭的亚甲基蓝吸附值呈现出先增加后下降的变化规律。这是因为在活化过程中，甘蔗渣含的Ｃ与ＫＯＨ发生如下反应口川：

２ＫｏＨ—，Ｋ２０＋Ｈ２０、Ｃ＋Ｈ２０—，Ｈ２＋Ｃ０，Ｃ０＋Ｈ２０—，Ｈ２＋Ｃ０２、Ｋ２０＋Ｃ０２—，Ｋ２Ｃ０３，Ｋ２０＋Ｈ２—，２Ｋ＋Ｈ２０、Ｋ２０＋Ｃ—－２Ｋ＋Ｃ０。

当活化时间较短（Ｏ．３３ｈ）时，ＫＯＨ—Ｃ的活化反应尚未完全，样品中形成的微孔数量较少、相应的比表面积较小，所以其吸附值也较小，只有当活化时间增加到一定值（０．４２ｈ）时，活化基本完成，样品中形成了丰富的微孔结构，其吸附值达到最大１２．７ｍＩ／０．１９。然而当延长活化时间至０．５ｈ时，甘蔗渣活性炭的亚甲基蓝吸附值急剧下降，进一步延长活化时间至０．７５ｈ时，其亚甲基蓝吸附值降至３．０ｍＩ／０．１９。这是因为在活化的过程中，新微孔的形成与原先微孔的破坏是交叉进行的（如上述两个含Ｃ单质的反应），所以活化时间太长时，将使部分微孔变成中孔或大孔，亚甲基蓝吸附值下降。所以在本实验条件下，活化时间以０．４２ｈ为宜。

２．２．２

活化温度对甘蔗渣活性炭吸附性能的影响

在活化剂配比７．４。１，活化时间０．４２ｈ，料液比１．１８：１的条件下，考察活化温度对甘蔗渣活性炭的亚甲基蓝吸附性能的影响结果（图３）显示，当其它条

广西科学

２００９年５月

第１６卷第２期

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方数据件一定时，随着活化温度的升高，甘蔗渣活性炭的亚甲基蓝吸附值呈先增大后减小的变化规律。这可能是由于当活化温度太低（９０３Ｋ）时，ＫｏＨ—Ｃ的活化反应速度较慢。影响活性炭孔隙的形成，使微孔不能打开，所得的甘蔗渣活性炭比表面积较小，吸附值也较小；只有活化温度升高至９２３Ｋ时，ＫＯＨ—Ｃ的活化反应速度加快，产生大量的微孔，甘蔗渣活性炭的吸附能力明显增加，达到最大值１２．７ｍＩ／０．１９。而当活化温度升到９５３Ｋ时，甘蔗渣活性炭的亚甲基蓝吸附值开始减小，进一步升高活化温度至９９３Ｋ时，其亚甲基蓝吸附值降至４．０ｍＩ／Ｏ．１９。这是因为活化温度过高时，ＫｏＨ—Ｃ的活化反应速度过快，使微孔发生烧结，扩大成中孔或大孔，引起活性炭的亚甲基蓝吸附值下降。所以在本实验中，活化温度以９２３Ｋ为佳。

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图２混合碱法甘蔗渣活性炭皿甲基蓝吸附值与活化时间的关系

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