炭化柚子皮对苯酚的吸附性能

严云

摘要：将磷酸活化后的柚子皮进行炭化，研究炭化柚子皮对苯酚的吸附性能。用SHMADZU DTG-60差热-热重分析仪测定柚子皮完全分解的温度为490 ℃。吸附的最佳试验条件为pH值为6，吸附时间为150 min。静态吸附试验结果表明炭化柚子皮对苯酚的吸附过程满足Langmuir和Freundlich吸附等温方程，其相关系数r2值均高于 0.94。

关键词：柚子皮；苯酚；等温线；吸附性能；炭化

中图分类号： X52；X712文献标志码：

文章编号：1002-1302（2016）08-0481-02

稿日期：2015-07-14

基金项目：四川省教育厅科研项目（编号：13ZB0172）。

苯酚是一种具有特殊气味的无色针状晶体，广泛应用于杀菌、防腐、消毒以及药物等[1]，其自身具有较强的毒性和腐蚀性等化学性质，在自然环境中难降解，苯酚废水是我国乃至世界其他国家重点关注和控制的有害废水，怎样高效地降解或吸附苯酚废水引起了国内外学者的特别关注。部分学者长期致力于寻找价格低廉、来源丰富且可再生的碳源材料制备活性炭，已报道的如蔗渣、毛竹、板栗壳、松树锯末、麦草、花生壳等活性炭均体现了良好的吸附性能[2-3]。我国每年都有大量的柚子皮弃于环境中，造成环境污染，燃烧柚子皮极易造成大气污染。柚子皮具有丰富的多孔结构，呈蜂窝状，丰富的纤维素进一步增强了其吸附性能，有利于柚子皮在做吸附剂处理废水时不会带有毒物质[4]。因此本研究采用柚子皮为原材料制备生物炭，利用静态吸附原理吸附模拟废水中的苯酚，研究其吸附效果，为柚子皮的再利用提供试验参考。

1材料与方法

1.1主要仪器和试剂

主要试剂：硫酸、盐酸、氢氧化钠、碘、碘化钾、硫代硫酸钠、4-氨基安替比林、铁氰化钾、苯酚、氯化铵、活性炭，试验过程中采用试剂都是分析纯，用水是2次蒸馏水[5]。

主要仪器：SHMADZU DTG-60差热-热重分析仪、DSC-60差示扫描量热仪，日本岛津公司生产，升温范围为20～700 ℃，气氛为静态空气，参比物为空铝坩埚；RDHG-9070A电热恒温鼓风干燥箱，上海齐欣科学仪器有限公司生产；722N可见分光光度计，上海菁华科技仪器有限公司生产。

1.2炭化柚子皮的制备

柚子皮取自四川省西昌市安宁镇，在90 ℃下烘干到恒重，用倾斜式高速万能粉碎机将其粉碎并研磨，用100目筛过筛得其粉末，在90 ℃恒温下用磷酸将其活化4 h后转移至加盖的坩埚中，放置于马弗炉中在490 ℃下炭化40 min，取出冷却，将炭化完全的样品先用HCl洗涤，然后再用蒸馏水反复洗涤3～4次，于恒温干燥箱中烘干。

1.3试验方法

在250 mL锥形瓶中置入浓度为20 mg/L的模拟苯酚废水，利用HCl和NaOH调节其酸碱性，投入0.1 g炭化柚子皮后置入台式恒温振荡箱振荡，恒温25 ℃（上下波动2 ℃），在200 r/min的振荡速率下，反应120 min后将其离心分离，取出上清液用可见分光光度计测其剩余苯酚含量，用蒸馏水作空白参照[6]。利用下列公式计算出去除率R以及吸附容量qe（mg/g）：

[JZ（]R=（C0-Ce）/C0×100%；[JZ）][JY]（1）

[JZ（]qe=（C0-Ce）V/m。[JZ）][JY]（2）

式中：C0为苯酚初始浓度（mg/L）；Ce为吸附后苯酚平衡浓度（mg/L），V为溶液体积（L），m为吸附剂质量（g）。

2结果与分析

2.1柚子皮的热解温度的确定

从图1可以看出，柚子皮在加热过程中有3个明显的失重过程，第1个阶段从室温到160 ℃左右，TG曲线几乎是一条直线，无明显波动，失重的百分率为7.134%，这是因为生物质发生解聚及“玻璃化转变”现象需要一个缓慢的过程，释放出小分子的化合物，如H2O、CO2等物质。第2个阶段在 160～496 ℃之间，是柚子皮热解的主要阶段，失重的百分率为78.281%，研究表明，这个阶段柚子皮有纤维素、半纤维素的大量分解以及木质素软化的分解，导致了大部分挥发物质的生成，所以失重比例最大。第3个阶段是从496 ℃到试验结束，发生的分解非常缓慢，是残留物质缓慢分解的过程，产生的失重率很小

3结论

SHMADZU DTG-60差热-热重分析仪测定了柚子皮完全分解的温度为490 ℃。静态吸附试验表明最佳吸附的条件是pH值为6，吸附时间为150 min。

Langmuir和Freundlich等温吸附方程用来描述炭化柚子皮对苯酚的吸附，从拟合的Langmuir方程结果来看温度值增大更易于增强炭化柚子皮对苯酚的吸附，Freundlich拟合结果说明炭化柚子皮对苯酚的吸附容易进行。

参考文献：

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