煅法制备枣核活性炭研究*

刘世军 ，高 森 ，唐志书 △，崔春利 ，刘红波 ，梁艳妮 ，张 娱 ，王 梅

1陕西中医药大学/陕西省中药资源产业化协同创新中心，陕西 咸阳 712083;2陕西省中药基础与新药研究重点实验室;3陕西中医药大学附属医院

活性炭是一种具有丰富孔隙结构和巨大比表面积的碳质吸附材料，具有吸附能力强、化学稳定性好，力学强度高，且可方便再生等特点，在工业、农业、国防、交通、医药卫生、环境保护等领域被广泛使用［1-2］。常规制备和处理活性炭耗工耗时，煅法在一定程度上操作简单易行，省时省力。

大枣(Ziziphus jujubaMill.)为鼠李科(Rhamnaceae)落叶灌木或小乔木枣属植物，全国各地均有栽培，在陕西、河北、河南、山东等地栽培较多。大枣性甘、温，归脾、胃经，具有补中益气，养血安神的功效［3］。大枣核中富含木质素及矿物质，具有开发木质活性炭的巨大潜力，如果将果核和枣叶当作废弃物而丢弃会造成大量资源的浪费，还会污染环境。在生活、化工、制药等方面，由于木质活性炭优越的性能而被广泛应用。活性炭的原料有核桃外壳、椰壳、杏核等农林产物，虽然也有将大枣核作为制备木质活性炭的材料［4］，但未见采用煅法且不加活化剂将其制备成木质活性炭的相关报道。本实验采用煅法制取活性炭，并对其相关性能进行测定。

1 材料与方法

1.1 仪器 101型电热鼓风干燥箱(北京科伟永兴仪器有限公司)；药筛；SHZ-82型恒温水浴振荡器(江苏教育玻塑厂)；UV2600紫外可见分光光度计(岛津公司)；酒精计(河北省武强县同辉仪表厂)；HH-2型电热恒温水浴锅(北京科伟永兴仪器有限公司)；SHB-Ⅲ循环水式多用真空泵(郑州长城科工贸有限公司)；ACS-30电子秤(杰力衡器有限公司)；分析天平(上海佑科仪器仪表有限公司)；电炉子(飞龙电器)；沙子；不锈钢盆；小瓷碟。

1.2 材料与试剂 大枣核(实验室自制)；95%乙醇(安徽安特食品股份有限公司出品)；碘(天津市天力士化学试剂有限公司)；碘化钾(天津市天力士化学试剂有限公司)；硫代硫酸钠(天津市天力士化学试剂有限公司)；可溶性淀粉(重庆茂业化学试剂有限公司)；重铬酸钾(重庆茂业化学试剂有限公司)；亚甲基蓝(重庆茂业化学试剂有限公司)；磷酸氢二钠(西安三浦化学试剂有限公司)；磷酸二氢钾(西安三浦化学试剂有限公司)；亚甲基蓝试验液(西安三浦化学试剂有限公司)。

1.3 方法

1.3.1 活性炭制备方法 制备工艺：大枣核粉碎→煅制法→水洗→干燥→粉碎过筛→活性炭。操作要点：烘箱温度调到105℃，将大枣核放入烘箱若干小时直至干燥，然后粉碎过7号筛，不用活化剂活化，备用。准备好电炉子，沙子，不锈钢盆，电炉子提前预热，再将粉碎好的样品放入小瓷碟中，用另一小瓷碟封闭，再用不锈钢盆倒扣瓷蝶，用沙子将其缝隙填满防止空气进入，开中火，开始计时，分别煅制 15、20、25、30 分钟，待冷却至室温打开，收集样品；水洗，烘干后研碎，过9号筛，密封保存即为活性炭。

1.3.2 活性炭性能测定 根据中华人民共和国国家标准木质活性炭试验方法碘吸附值的测定(GB/T12496.8-1999)方法以及木质活性炭检验方法中亚甲基蓝脱色力(GB/T12496.2-90)的测定，对所制备的活性炭性能进行测定。

2 结果

2.1 煅制时间对活性炭产率的影响 随着煅制时间的增加，枣核活性炭产率先升高后降低。当活化时间从20分钟延长到25分钟时，活性炭的产率从42.8%降低至42.4%；可能随着煅制时间的延长，碳化反应进行得越充分，碳的烧失越多，致使活性炭的收率下降，但活化20～25分钟时产率下降并不明显，见图1。

2.2 煅制时间对活性炭碘吸附值的影响 碘吸附值用来表示活性炭对液体物质的吸附能力，枣核制取的活性炭碘吸附值随着煅制时间的增长先增加后下降，且在25分钟达到峰值，可能随着煅制时间的延长，活化程度逐渐加深，形成的微孔和中孔逐步增多，其孔隙结构越来越发达，同时，时间持续延长可能造成活性炭微孔结构的破坏，进而使得碘吸附值下降，见图2。

2.3 煅制时间对活性炭亚甲基蓝脱色力的影响 亚甲基蓝脱色力是用来表示活性炭脱色能力的依据。所制枣核活性炭亚甲基蓝的脱色力在25分钟达到峰值，此时刻煅制的活性炭脱色力最强，之后亚甲基蓝脱色力随时间的增加有下降趋势，可能是由于碳化程度逐渐加深，形成的微孔和中孔逐步增多，其孔隙结构越来越发达，持续的高温导致原本的微孔结构出现塌陷，从而导致亚甲基蓝脱色力的下降，见图3。

图3 煅制时间与活性炭亚甲基蓝脱色力的关系

3 讨论

3.1 煅制时间 在其他条件不变的情况下，反应速度基本不变，而煅制时间直接决定着活化程度。随着煅制时间的延长，活性炭的产率、碘吸附值、亚甲基蓝脱色力均逐步升高然后下降。所以煅制时间不能太长，长时间高温会引起原本已经炭化合适的活性炭微孔结构发生塌陷，造成活性炭性能下降。为了兼顾活性炭吸附性能和得率，选择活化时间为25分钟。

3.2 操作注意 在煅烧过程中，由于枣核受热炭化，有气体及浓烟从锅缝中慢慢冒出，应及时用湿沙子封堵，以防空气进入，使样品灰化。煅制结束后需等锅体至室温后方能开锅，防止样品遇到空气复燃而灰化。

3.3 操作人员保护 在整个操作过程中，要加强劳动保护，防止被烫伤。而且在研制和过筛中戴上口罩尽量避免粉尘、活性炭吸入呼吸道，以造成不必要的健康隐患。

总之，本实验采用市面上从未用过的煅法，在制备方法上有一定创新，其成本低廉，操作简易可行，安全可靠，为大工业生产提供了一定技术支撑。

［1］窦智峰，姚伯元.高性能活性炭制备技术新进展［J］.海南大学学报：自然科学版，2006，24(1)：74-78.

［2］Rozada F，O t ero M，G arci a A I.A ct i ve carbons from sew age sl udge and di scarded t yres;product i on and opt i m i zat i on［J］.J H azard M at er B，2005，124(1/3):181-191.

［3］刘世军，唐志书，崔春利，等.大枣化学成分的研究进展［J］.云南中医学院学报，2015，38(3)：96-100.

［4］张越，杨晓霞，徐家伟，等.化学活化法制枣核基活性炭研究［J］.广州化工，2015，43(6)：102-104.