微波輻射竹節(jié)磷酸法制備活性炭的研究.pdf

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1、第卷第期林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè)年月微波輻射竹節(jié)磷酸法制備活性炭的研究。彭金輝!樊希安!王堯!秦文峰!郭勝惠!昆明理工大學(xué)材料與冶金工程學(xué)院"云南昆明#摘要!研究了以竹節(jié)廢料為原料9采用微波輻射磷酸法制備活性炭的可行性O(shè)探討了微波功率活化時間及磷酸濃度對產(chǎn)品活性炭各項指標(biāo)的影響O得到了微波輻射磷酸法制備活性炭的最佳工藝C微波功率活化時間磷酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)O用此工藝條件制得的活性炭碘吸附值/亞甲基藍(lán)脫色率/得率O該工藝所需活化時間為傳統(tǒng)方法的/9產(chǎn)品活性炭亞甲基藍(lán)脫色率為國家一級品標(biāo)準(zhǔn)(/)的倍O本工藝方法為竹節(jié)廢料的綜合開發(fā)利用找到了新的途徑O關(guān)鍵詞!活性炭S微波S竹節(jié)S磷酸中圖分類號!

2、S文獻(xiàn)標(biāo)識碼!文章編號!()9999(999)C9C9()9/9//(/)CSSS竹子是森林資源的重要組成部分O世界上竹子大約有多屬多種9廣泛分布在亞太非洲南美洲等地區(qū)O我國是世界上竹子最豐富的國家9共有多屬多種9根據(jù)第次資源清查的結(jié)果9我國現(xiàn)有竹林面積達(dá)萬9其中毛竹面積達(dá)萬9竹林面積蓄積量及年產(chǎn)量均居世。收稿日期!基金項目!國家自然科學(xué)基金資助項目()作者簡介!彭金輝()9男9云南墨江人9教授9博士生導(dǎo)師9研究方向C微波在活性炭制備中的應(yīng)用微波冶金O林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè)第卷界之首而我國又是森林資源短缺的國家木材供需矛盾突出缺口比較大樹木生長周期長見效慢但在過去大部分廠家都是以木

3、材為原料生產(chǎn)活性炭這不僅加重了我國木材供需的矛盾而且破壞了生態(tài)環(huán)境從這個意義上說竹子是林業(yè)的短中之長慢中之快但是竹材加工利用在廣度和深度上都還有待進(jìn)一步的提高竹炭的分子結(jié)構(gòu)呈六角形質(zhì)地堅硬細(xì)密多孔吸附力較強(qiáng)因此竹子是制備活性炭的較佳原料本試驗是利用竹制品生產(chǎn)廠的剩余物竹節(jié)廢料來制備活性炭這既為生產(chǎn)活性炭找到了一種很好的原料又為環(huán)境保護(hù)創(chuàng)造了有利條件并緩解了我國木材供需的矛盾作者曾報道了微波輻射氯化鋅法和水蒸氣法處理竹節(jié)廢料制備活性炭的研究但以竹節(jié)為原料采用微波輻射磷酸法制備活性炭的研究還未見報道材料及方法試驗原料及試劑以云南省某竹制品廠的剩余物竹節(jié)為原料自然風(fēng)干后備用鹽酸磷酸工業(yè)級

4、碘碘化鉀亞甲基藍(lán)皆為分析純活性炭碘吸附值及亞甲基藍(lán)脫色率的測定分別采用和標(biāo)準(zhǔn)試驗裝置試驗所用主要設(shè)備采用型電子天平上海改裝過的微波爐微波最大輸出功率頻率試驗裝置由微波爐個錐形瓶一個緩沖瓶一個水封和真空泵組成該裝置可以處理回收竹節(jié)的揮發(fā)分試驗工藝和方法試驗采用的工藝流程如圖所示圖微波輻射磷酸法制備活性炭工藝流程圖先將竹節(jié)廢料破碎放入烘箱中烘干烘干溫度為然后用磷酸溶液浸漬竹節(jié)廢料干磷酸為再用微波爐輻射使之炭化活化對輻射后的產(chǎn)品進(jìn)行酸洗酸洗采用濃度為的稀鹽酸溶液漂洗使物料的值接近烘干最后得到活性炭產(chǎn)品根據(jù)微波輻射磷酸法制備活性炭的特點(diǎn)經(jīng)過表正交試驗因素水平表初步試驗研究選定對活性炭性能影

5、響較大的微波功率輻射時間磷酸溶液濃度作為試驗的個因因素水平素將每個因素選取個水平采用正交試驗法選微波功率輻射時間磷酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)用L正交設(shè)計表正交試驗因素水平表見表結(jié)果與討論活化試驗和炭樣分析結(jié)果見表由表可以看出用不同制備工藝條件制得的活性炭性能相差較大為了判斷所選的個因素對活性炭性能所產(chǎn)生影響的強(qiáng)弱程度并確定最佳工藝條件采用極差分析和方差分析由表可見在所設(shè)計的組試驗中產(chǎn)品活性炭的最大碘吸附值為見表第組數(shù)據(jù)這一點(diǎn)與氯化鋅法和水蒸氣法所制竹節(jié)活性炭的性能不太一樣作者曾研究過的水蒸氣法和氯化鋅法制備竹節(jié)活性炭其碘吸附值均超過了國家一級品標(biāo)準(zhǔn)而亞甲基藍(lán)脫色率的最大值為見表第組數(shù)據(jù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了國

6、家一級品標(biāo)準(zhǔn)為國家一級品標(biāo)準(zhǔn)的倍所以從試驗可以看出微波輻射磷酸法所制竹節(jié)活性炭適宜用在對亞甲基藍(lán)脫色率要求高的行業(yè)如味精的脫色第期彭金輝等微波輻射竹節(jié)磷酸法制備活性炭的研究除臭蔗糖的脫色水的凈化等方面鑒于此下面的極差分析和方差分析將對活性炭產(chǎn)品的亞甲基藍(lán)脫色率和得率進(jìn)行考察表正交試驗結(jié)果微波功率碘吸附值亞甲基藍(lán)脫色率試驗號輻射時間磷酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)得率極差分析對以上正交試驗結(jié)果作極差分析極差分析結(jié)果如表所示由表可看出在所設(shè)計的組試驗中除了第表試驗極差分析組以外其余組的亞甲基藍(lán)脫色率均超過了國家一級品標(biāo)準(zhǔn)分析表中數(shù)據(jù)和極差各最佳水平按水平因素主次順序排列為亞甲基藍(lán)脫色率＞＞得率＞＞分析各因

7、素最佳水平順序既考慮活性炭的吸附性能又兼顧活性炭的得率可平以得到在本試驗條件下的最佳工藝即微平波功率輻射時間磷酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)平在此條件下制得活性炭產(chǎn)品的碘吸附值為亞甲基藍(lán)脫色率達(dá)得率為亞甲基藍(lán)脫色率得率下表同見表中第組試驗數(shù)據(jù)方差分析方差分析結(jié)果見表由表可知微波功率對亞甲基藍(lán)脫色率的影響顯著對得率影響最顯著而輻射時間對亞甲基藍(lán)脫色率和得率均影響顯著磷酸濃度對亞甲基藍(lán)脫色率影響顯著對得率影響不顯著表試驗方差分析方差來源平方和均方顯著性顯著最顯著顯著顯著顯著不顯著微觀結(jié)構(gòu)分析