活性炭國(guó)家專精特新“小巨人”企業(yè)活性炭產(chǎn)學(xué)研合作

　　活性炭催化降解羅丹明B染料，羅丹明是重要的染料，易溶于水，從廢水中降解羅丹明B對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性很重要。

　　羅丹明B染料常見的處理方法包括光催化和化學(xué)降解，微生物分解等。這些方法經(jīng)濟(jì)適用性不高，我們需要開發(fā)用于降解染料的低成本，容易獲得且的材料。活性炭由于其高表面積和多孔結(jié)構(gòu)而可以用于去吸附除染料。盡管活性炭對(duì)于羅丹明B的催化降解是比較好用的，但是高品質(zhì)活性炭并不便宜。因此，低成本材料可能是制造活性炭的潛在替代前體。這次我們廉價(jià)的農(nóng)作物廢料制成經(jīng)濟(jì)可用的活性炭吸附劑，測(cè)試這種活性炭去除廢水中羅丹明B染料的效果。

　　活性炭的理化特性

　　進(jìn)行SEM和TEM分析以分析所制造的活性炭的形態(tài)。SEM和TEM圖像(圖1a–c)分別說(shuō)明了所制造的活性炭的多孔結(jié)構(gòu)。這表明活化劑可以讓炭原料形成多孔結(jié)構(gòu)。類似的結(jié)果示出了用于從不同的原材料得到的活性炭。根據(jù)數(shù)據(jù)(圖1d)證實(shí)C的存在和O原子，并且揭示了O原子在整個(gè)活性炭的碳基體均勻地分布并且沒(méi)有其他雜質(zhì)是存在于樣品中，其使用EDS圖像進(jìn)一步證實(shí)在(圖S1)。圖1e，f分別表示C和O原子的元素映射。圖數(shù)據(jù)顯示了整個(gè)矩陣中C和O的均勻分布。

　　圖1：活性炭的SEM圖像(a)，TEM圖像(b，c)，孔隙數(shù)據(jù)(d)和元素映射(e，f)。

　　活性炭是怎么催化降解羅丹明B染料

　　羅丹明B降解機(jī)理示意圖。活性炭的表面上存在幾個(gè)官能團(tuán)，它們可以與羅丹明B染料分子相互作用。可能的相互作用簡(jiǎn)述如下：(a)活性炭的–COOH基團(tuán)與羅丹明B的負(fù)電性基團(tuán)之間的相互作用，(b)活性炭的–OH基團(tuán)與羅丹明B的芳環(huán)之間的氫鍵，(c)氫鍵活性炭的–OH基團(tuán)與羅丹明B的x噸基團(tuán)之間存在(d)活性炭和羅丹明B染料分子的表面官能團(tuán)之間的靜電相互作用。

　　圖2：活性炭上羅丹明B的降解機(jī)理。

　　活性炭的催化活性評(píng)估

　　在羅丹明B降解期間會(huì)發(fā)生脫乙基化，從而導(dǎo)致無(wú)色羅丹明B的生成。我們研究了制備的活性炭對(duì)羅丹明B降解的催化效率，以及不同實(shí)驗(yàn)參數(shù)(如催化劑類型變化，初始染料濃度，催化劑用量，pH和溫度)對(duì)降解過(guò)程的影響。在相同條件下，在不同溫度下制備的活性炭材料用作有效染料降解的催化劑。不同類型的催化劑對(duì)羅丹明B的催化降解隨時(shí)間變化的紫外可見吸收光譜。活性炭表面積越大吸附效果越好，當(dāng)廢水呈堿性時(shí)活性炭催化劑帶負(fù)電，吸附變得更加容易，因此使用農(nóng)作物廢料制成的經(jīng)濟(jì)可用活性炭可以很好的降解廢水中的羅丹明B。當(dāng)然使用溫度和活性炭用量的情況建議直接咨詢我們的技術(shù)員，我們會(huì)根據(jù)您的情況來(lái)給您提供方案。

　　活性炭催化降解羅丹明B染料的測(cè)試中，我們使用了多種活化劑從農(nóng)作物廢料中制備了多孔活性炭。使用定義明確的物理化學(xué)技術(shù)對(duì)制造的材料進(jìn)行表征，然后在不存在還原劑的情況下將其用于羅丹明B的降解。在存在活性炭作為催化劑的情況下，羅丹明B的降解效率在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到了100%。因此，我們覺(jué)得這種具有成本效益的活性炭材料還可以用于降解其他有害染料。

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