前言

活性炭是一种优质吸附剂，具有独特的孑L隙结 构和表面活性官能团，具有足够的化学稳定性、机 械强度及耐酸、耐碱、耐热，以及不溶于水和有机溶 剂，使用失效后容易再生等良好性能，使它在食品 加工、制药、化学、冶金、农业、环保等方面有着极其 广泛而重要的用途．用花生壳制备活性炭原料易 得，操作工艺简便．花生是我国主要的油料作物，其 总产量和出口量均居世界首位⋯．我国花生年总产 量达l 500万t左右旧。，占世界花生总产量的42％， 每年约可产500万t花生壳”1．而这些花生壳没有 或者很少被有效利用，造成了资源的极大浪费，因 此研究花生壳制活性炭具有重要意义．
生物质活性炭生产的方法主要分为物理活化 法和化学活化法两种．化学活化法是在原材料中 加入影响热解反应并抑制焦油生成的脱水剂，进 行一步炭化和活化．化学活化法因原料不同制造 方法各有差异，但其工艺过程基本一致．化学活
化一般包括磷酸活化法¨。1，氯化锌活化法旧。，氢 氧化钾活化法"“1和其他化学品活化法一‘1¨，其 中最为常用的是氯化锌活化法和磷酸活化法．一

收稿日期：2008_08'02 基金项目：河南省教育厅自然科学研究计划项目(20098530002) 作者简介：孙保帅(1976一)，男，河南开封人。硕士，讲师，主要从
事精细化工、化工热力学的教学与研究．
般认为氯化锌在活化过程中起脱氢作用¨2。14。．氯
化锌活化法是成熟工艺，应用较早，优点是工艺简 单，操作方便，原料利用率高，产品脱色率高等．但 也存在环境污染，氯化锌回收困难，成本高等缺 陷．采用磷酸作为活化剂制备活性炭可以克服氯 化锌活化工艺的缺点，但也存在对装置要求高 (通常需要耐高温磷酸腐蚀的理想材料)，制备出 的活性炭灰分普遍较高等问题，影响该工艺的工 业规模生产和应用推广．磷酸活化法中磷酸的加 入降低了炭化活化温度，在150℃就开始形成微 孔，200—450℃主要形成中孔，在400℃左右就 可以制备出收率高，质量较好的活性炭．由于在炭 化活化过程中磷酸和木质素和纤维素进行结合， 可制备不同孔径的活性炭，木质素主要参与微孔 的形成，纤维素主要参与中孔的形成．活性炭孔隙 分布的改变可通过改变活化温度和原料与磷酸配 比来实现¨“⋯“．从各种不同活化工艺制得的花生 壳活性炭的收率来看，氯化锌活化法制备花生壳 活性炭的收率略高于磷酸活化法制备工艺．目前 有关制备花生壳活性炭的工艺还没有工业化应用 的报道，仅仅停留在实验室阶段．
物理活化法通常包括两个步骤，首先是对原 料进行炭化处理以除去其中的可挥发成分，使之 生成富碳的固体热解物，然后用合适的氧化性气 体对炭化物进行活化处理，通过开孔、扩孔和创 造新孔，形成发达的孔隙结构，根据使用的活化 气体不同可以分为水蒸气活化法¨81、二氧化碳活
化法、空气活化法等．常用的有水蒸气活化法、cO：活化法和高温烟道气活化法．活化过程中发          1．4
生如下反应：
C+H20=H2+CO (△日=+117 kJ／m01) C+C02=2CO (△日=+159 kj／m01) 物理活化法的缺点是需要非常高的温度，而
活性炭比表面积、亚甲基蓝吸附值和活性炭
的产率的测定和计算 (1)由BET方程：
矗y(po％—p)=壶Cy+。簖。×Ck—云po
 
且常常需要在惰性气体的保护下进行．

1    实验部分

1．1原料与试剂
亚甲基蓝：上海山浦化工有限公司；花生壳取 自河南省延津县胙城乡，含水量10．58％，灰分
3．933％，木质素28．52％．
1．2主要仪器与设备
SxL一1008型马弗炉：上海精宏实验设备有限 公司；KQ—B型玻璃仪器气流烘干器：巩义市予华 仪器有限责任公司；DzF一605型真空干燥箱：上海 精宏实验设备有限公司；Sz一93型自动双重纯水蒸 馏器：上海亚荣生化仪器厂；MONOsORB型比表面 积分析仪：美国康塔仪器公司．
1．3实验方法
本实验采用化学活化法，先将花生壳洗净、烘 干、粉碎过20目筛．将粉碎后的花生壳与一定浓度 的活化剂溶液按一定的液固比混合均匀，充分搅 拌后放置14  h，再将其移至带盖坩埚中，置于马弗 炉中，在一定温度下活化一定时间，取出冷却，以 l％稀盐酸或热水洗涤，再用蒸馏水洗涤至pH值 为5—7，1 10一120℃下烘干，研磨，用200目筛筛 分，即得到活性炭产品．
影响产品活性炭性能的因素主要是活化剂、 活化剂的浓度、液固比、活化温度、活化时间等．这 些因素都有合适的范围，太大了造成浪费，太小了 效果不好．在单因素实验的基础上，笔者利用正交 实验法比较磷酸、氯化锌、氢氧化钾、硫酸4种化 学试剂活化所制花生壳活性炭的吸附性能，同时 考察活化温度、时间等因素对所制活性炭性能的 影响，实验方案按L，。(45)正交表安排，正交实验 的因素与水平见表1．
水平i面表丽l丽厄正交百实面验藏因素言与霉水i平面磊万丽

注：液圃比为活化剂与花生壳质量比，活化剂浓度为质量比
采用氮气吸附法(详见GB／T19587—2004)测量
k，则活性炭的比表面积
I，
A=4．352
m
式中：m为试样质量，g；n为饱和单分子层吸附 所需吸附质的体积；y为吸附平衡时的气体吸附 量(标准状况计算，mL)；p为平衡压力；p。为平衡 温度下吸附质的饱和蒸气压；C为与吸附焓有关 的常数(标准状况计算，mL)．
(2)根据木质活性炭亚甲基蓝吸附值的试验 方法(详见GB／T12496．10—1999)测定亚甲基蓝 吸附量．
(3)活性炭产率

戈=二×100％
m0
式中：m。为生成活性炭的量，g；m：为加入花生壳
的量，g．

2结果与讨论

2．1实验条件对活性炭吸附性能的影响
由表2的实验结果可以看出，各因素的影响 程度依次为活化剂、活化时间、活化剂浓度、液固 比、活化温度，其中活化温度影响很小．对活化剂 来说，在该条件范围内磷酸和氯化锌活化所得的 活性炭表现出极好的吸附效果，而氢氧化钾和硫 酸活化效果很差．液固比2：l水平为最好，活化剂 浓度50％最好，活化时间4    h最好．第14次实验 正好代表最佳的条件组合，即每克花生壳加2       g 的50％磷酸，在400℃活化4    h，所得的样品的亚 甲基蓝吸附量达到15．0 mL．经验证实验，350—(责任编辑：南粤论文中心)转贴于南粤论文中心: http://www.nylw.net(南粤论文中心__代写代发论文_毕业论文带写_广州职称论文代发_广州论文网）