活性炭國家專精特新“小巨人”企業活性炭產學研合作

　　在自然水中，由于人類工業活動導致水中重金屬的濃度增加，金屬流動性好可聚集在生物體內導致危害。鋁是一種比較重要的金屬在水中一般為鋁離子，我們在合適條件下從低成本前體生物質合成了活性炭。研究了活性炭活化溫度，時間和浸漬比對其他材料對鋁離子的去除和吸收能力的特殊影響。

　　有些地區的環保規定，飲用水中不應含有超過0.20mg·L-1的鋁離子。因此，有必要從水中除去鋁離子。為了消除鋁離子和其他重金屬，我們選擇用活性炭來去除，活性炭材料由于其獨特的化學和物理性質，如化學惰性，高表面積和大量孔隙，已被廣泛用于廢水處理。在污染物去除效率高的能力方面，活性炭與廢水處理的其他吸附劑相比具有優越性，因為它具有優異的吸附特性。可以從低成本的生物質作為前體材料活性炭的來源：包括淀粉，粘土，木炭，植物，藻類等。然而，這些來源具有一些​​限制，例如低效率和高成本。因此，需要確定新的來源以用作去除污染物的活性炭。

　　將合適的活性炭原材料在105℃的溫度下干燥24小時，然后通過用蒸餾水洗滌除去表面粘附的顆粒。隨后，進行破碎和篩選以在臥式管式爐中700℃下在99.995%純化氮氣下達到碳化階段的過程，其中流速為150cm 3/min，歷時2小時。最后將碳化樣品用活化劑多次浸漬按比例進行縮放和浸泡。

　　活性炭活化溫度與活化時間和浸漬比的影響

　　通過創建三維響應面，三個主要變量對鋁離子去除百分比和吸附能力的影響顯示在圖1中。此外，圖中還展示了因子之間的三維表面圖和等高線圖。活化溫度施加于活性炭去除百分比和吸收能力更大的效果相比于活化時間中所示圖1a，檢測到鋁離子的去除隨著活化溫度的升高而增加。通過提高活化溫度可以增強活性炭，使其更適合去除吸附鋁離子。

　　圖1：活性炭的(a)活化溫度和浸漬比(b)活化溫度和活化時間(c)浸漬比和活化時間，去除率和吸附能力對表面響應曲線的影響。

　　可以看出，圖1b表示溫度和浸漬比之間的重要相互作用。鋁離子去除的增加與活化劑浸漬率的增加有關。可以確定活化劑浸漬對活性炭孔結構起到重要作用，隨著浸漬比的增加，去除率和吸收容量增加。根據圖1c，在特定條件下，活性炭的活化時間與活化劑浸漬比之間的相互作用對鋁離子去除率具有輕微顯著影響，暗示活化時間對孔形結構沒有顯著影響。而活化溫度和活化劑浸漬比能改變活性炭結構。

　　FESEM和EDX

　　FESEM和EDX如圖2所示。FESEM用于研究活性炭的表面形態。孔徑分布與孔隙大小具有相同的附屬關系，如圖2a，b所示。在顯微照片圖像中指出，圓柱狀管構成所制備的活性炭的孔結構。由黃麻和椰子纖維制成的活性炭反映了同樣的趨勢。此外，揭示了通過活化劑能在纖維表面上具有良好構建和發展孔隙與高表面積。

　　圖2：(a)FESEM圖像和(b)活性炭的EDX圖譜。

　　活性炭對鋁離子吸附的影響

　　活性炭的劑量和接觸時間對吸附的影響顯示在圖3a中。與活性炭劑量相比，接觸時間影響了鋁離子的去除和吸收能力的優化。圖3b顯示了活性炭劑量和pH對特定時間的去除(%)和吸收能力(mg·g-1)之間的相互作用。如果增加活性炭的量，可以增加活性位點濃度。因此，這有助于通過消除競爭性H +來根據所需水平調節靜電荷的吸附溶液陽離子。另一方面，設定特定的pH和接觸時間會增加活性炭劑量的去除，這與發現的吸收能力降低不同。

　　圖3：表面響應圖吸附參數對去除和吸收能力的影響(a)活性炭劑量與接觸時間的相互作用;(b)活性炭與pH之間的相互作用;(c)相互作用pH值與接觸時間。

　　活性炭是可以以從廢水中去除和吸收鋁離子的好技術。發現活化溫度，時間和浸漬比分別為650℃，1h和1。活性炭的活化溫度對吸附過程的影響最大。基于獲得的結果，這種材料可以作為合成活性炭的潛在前體并且作為許多環境應用的良好吸附劑。

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