微波辐射甘蔗渣制造活性炭的试验研究
磷酸法蔗渣制备活性炭研究
Ｈ Ｐ ＺＣ Ｏ 和 ｎ １等化学试剂为活化剂 。 同时 ， 。 剖， 还有 氢氧化钾 活化法 和碳酸钾 活化 法等 ｍ。 Ｐ 活 ’ Ｏ ｊ
化法相对 Ｚ Ｃ ｎ １ 活化 法而 言 ， 具有污 染少 、 活化温 炭 度低且成本较低的优 点 。 Ｊ
理 ， 化完成 后取 出炭 化料备 用 ； 炭 ④将炭化料装人箱式 电阻炉按不 同的活化温度
２１ ０ ２年 Ｏ ６月
云 南化 工
Ｙｕｎ ｎ Ｃｈｅ ｃ １．ｅ ｈ ｌｇ ｎａ ｍｉａ Ｔ ｃ ｎｏｏ ｙ
Ｊｎ ２ １ ｕ ．０ ２
Ｖｏ ． ９， １ ３ Ｎｏ． ３
第３ ９卷 第 ３期
ｄ ｉ１ ． ９ ９ ｊｉ ｎ １ ０ －７ Ｘ ２ １ ． ３ ０ ８ ｏ ：０ ３ ６ ／ ．ｓ ．０ ４２ ５ ． ０ ２ ０ ． １ ｓ
优 良的吸附材料 。被 广泛应用于制药、 化工 、 品 、 食 加
工、 冶金 、 农业 等各个领域 。 目前 ， 『炭的生产 主 Ｊ 涪生 要采用物理法和化学 法 。化学法 主要采 用高浓 度 Ｊ
③将经陈化处理的物 料装 入坩埚 ， 放人箱式
电阻 炉按 不 同的 炭 化温 度 、 间要 求 进行 炭化 处 时
①取 ５ ｇ ０ 干燥后的蔗渣与质量分数为 ４ ．％ ０８
（０ ｅ ） ３ Ｂ 。 的磷 酸溶 液 ， 照 １ １５ 质量 比 ） 按 ：． （ 的蔗 酸
比混 合搅拌 １ ｎ 使其 混合 均匀 ； ０ｍｉ， ②按 照不 同 的陈化 时间 ， 上 述磷 酸 、 对 蔗渣 混 合物 进行 陈化 处理 ；
磷 酸 法蔗 渣 制备 活性 炭研 究
张 庆波 ， 许
摘
阳
（ 昆明煤炭科学研究所 ， 云南 昆明 ６ ０ ４ ） ５ ０ １
微波技术制备活性炭的方法
的净化处理、废气回收(如在化工行业里对气体苯 的回收)、贵重金属的回收及提炼(比如对黄金的吸 收)。近年来,在医药行业中也有所利用,随着科学 的发展,随着国家对生态环境的重视,活性炭的用 途也越来越广泛。
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2 活性炭的国内外需求现状
比较显著。此外活化剂不同,其功效也相应不同, 张利波等采用微波辐射烟秆制得了性能各异的活 性炭,所用活化剂有水蒸汽、磷酸、氯化锌、氢氧 化钾、硫酸等。
5 小结
微波法制备活性炭为活性炭的制备开辟了一 条新的途径,微波法具有加热快、热效率高、便于 控制、设备体积小、污染小等优点,此外制备出来 的活性炭吸附性能优良。但也有不足之处,微波泄 露会对人体和周围环境造成危害,应合理设计微波 反应腔并考虑适当使用微波吸收材料。微波相关的
4.1 微波加热的原理
微波频率大约在 300MHZ～300GHZ,即波长 100cm 至 1mm 范围内的电磁波。微波加热的原理基 于当微波遇到不同材料时,依材料的性质不同会发 生反射、吸收、穿透现象,这取决于材料的介电常
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好。另一方面,氯化锌是强吸附物质,若浓度太高, 则加强了物料的吸附能力,从而使活化温度升高, 使碳成分含量下降,灰分含量增加,此外氯化锌晶 体将堵塞部分大孔,在洗涤过程中得不到充分去除, 从而使吸附剂的比表面积和吸附能力下降。
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值等。
4.3.1 微波功率的影响
取充分浸渍滤干后污泥原料于石英管中,固定 微波辐照时间 4min,氯化锌浓度 35%,干污泥与氯 化锌比重 1:3.0,改变微波功率,。当功率较低时,
加热温度没有达到炭化活化的温度,所以此时吸附 性能较差;当功率持续增大,温度过高时,由于氯化 锌的蒸气压高,药剂损失严重,从而实际发挥作用 的氯化锌减少反而导致吸附剂性能下降。
甘蔗渣制取活性炭的试验研究
江西农业学报 2009,21(3):96～98Acta Agriculturae J iangxi甘蔗渣制取活性炭的试验研究严兴,赵玲3,尹平河,周铁海 收稿日期:2008-12-19基金项目:广东省自然科学基金重点项目(04105835)。
作者简介:严兴(1982-),男,湖南人,硕士研究生,主要从事固体废弃物资源化和难降解废水处理的研究。
3通讯作者:赵玲。
(暨南大学环境工程系,广东广州510632)摘 要:以甘蔗渣为原料,以ZnCl 2为活化剂,采用先活化再炭化的方法制取生物活性炭。
通过比较得率和碘值,得到了制取活性炭的优化条件:活化剂ZnCl 2浓度为2.0mol/L,活化剂与甘蔗渣的质量比为5∶1,活化时间为24h,炭化温度为500℃,炭化时间为50m in,以N 2作为保护气,流量为2.5L /m in 。
在上述条件下制得的活性炭的碘值为510mg/g,得率为35.4%,比表面积为653m 2/g,平均孔径为2.4n m,孔体积为7.1×10-2c m 3/g 。
关键词:活性炭;甘蔗渣;活化炭化;XRD;SE M;BET中图分类号:X705 文献标识码:A 文章编号:1001-8581(2009)03-0096-03Exper im en t a l Study on M ak i n g of Acti va ted Charcoa l fro m Baga sseY AN Xing,Z HAO L ing 3,YIN Ping -he,Z HOU Tie -hai(Depart m ent of Envir on mental Engineering,J i ’nan University,Guangzhou 510632,China )Abstract:U sing ZnCl 2as activat or,the activated carbon was made fr o m bagasse by the method of firstly activati on and then car 2bonizati on .Thr ough the co mparis on of obtaining rate and i odine -value of the made activated charcoal,the op ti m u m conditi ons f or making activated carbon were obtained as f oll o ws:activat or ZnCl 2concentrati on was at 2.0mol/L,the quality rati o of the activat or t o bagasse was 5∶1,the activati on ti m e was 24h,the carbonizati on te mperature was at 500℃,the carbonizati on ti m e was 50m in and the current capacity of the p r otective N 2was 2.5L /m in .Under the above op ti m ized conditi ons,the i odine -value of made activated car 2bon was 510mg/g,the obtaining rate was 35.4%.Key words:Activated charcoal;Bagasse;Activati on and carbonizati on;XRD;SE M;BET 甘蔗渣是各种制糖基地的主要副产物,来源丰富。
微波辅助高温热解法制备活性炭的研究
微波辅助高温热解法制备活性炭的研究活性炭是现代社会中常用的一种环保材料，它具有多孔、比表面积大、吸附能力强等特点，广泛应用于气体净化、水处理、药品及化工工业等领域。
目前，常见的活性炭制备方法有物理法和化学法。
其中，热解法是一种常用的物理法，它通过高温下将原料（如木材、秸秆等）热解得到活性炭。
但是，在现有的热解方法中，存在能耗高、反应时间长等问题，且所得活性炭孔径不均匀，影响了其吸附性能。
为了解决这些问题，近年来，微波辅助高温热解法逐渐引起了研究人员的关注。
微波辅助高温热解法是利用微波的频率和功率作用在热解物上，使热解物内部同时加热，达到短时间内高温热解的目的。
相比传统的热解方法，微波辅助高温热解法具有反应温度高、反应时间短、能耗低等优点，同时能够控制孔径大小和分布，提高活性炭的吸附性能。
研究人员通过实验，发现微波辅助高温热解法能够显著提高活性炭的比表面积和孔径分布。
比如，一些研究表明，在相同的热解条件下，微波辅助高温热解法所得的活性炭比表面积可提高20%-30%，孔径分布可更加均匀。
这主要是由于微波的加热作用能够在较短时间内达到高温，使原料中的杂质和水分得到蒸发，从而减少了孔隙的阻塞。
此外，微波辅助高温热解法还可以实现对活性炭孔径大小的调控。
通过调节微波的功率和反应时间，可以控制活性炭的孔径大小和分布。
比如，一些研究表明，在微波功率为600W、反应时间为10min的条件下，所得的活性炭孔径大小分布范围在0.5nm~2.0nm之间，孔径分布较为均匀。
这对于一些特定的应用领域来说，具有重要的意义。
总的来说，微波辅助高温热解法是一种具有广阔应用前景的活性炭制备方法。
它能够提高活性炭的比表面积和孔径分布，提高其吸附性能，同时能够实现对孔径大小的调控。
虽然目前研究还处于实验室阶段，但是相信在不久的将来，微波辅助高温热解法将会得到广泛应用，为活性炭制备及应用领域带来新的机遇和挑战。
【VIP专享】工业微波技术制备活性炭的方法
关于微波技术制备活性炭的方法的研究地点:微朗科技微波实验室单位:株洲市微朗科技有限公司时间:2012-08-23声明:本研究成果归株洲市微朗科技有限公司所有,仿冒必究.一、活性炭的特性活性炭属不定型物质, 是疏水性非极性吸附剂,能选择性地吸附非极性物质,吸附力大。
孔径大小不同的孔隙,能吸附分子大小不同的物质。
此外,由于其表面和表面化合物以及灰分等的作用,活性炭具有良好的催化活性。
活性炭之所以能得以广泛使用也归功于其稳定的化学性质。
它能耐酸、耐碱、耐高温,不溶于水和其它溶剂,能在水溶液和许多溶剂中使用。
活性炭的另一特性是它经使用失效后,可用各种方法再生,可多次利用。
（1）活性炭的质量指标与应用活性炭的质量有多项物理与化学指标,主要的如:水分、灰分、酸溶物、各种金属和酸根的含量,以及它的吸附性能等。
对于不同用途的活性炭,时常用不同的物质和方法来检验它的吸附性能,通常有亚甲基蓝吸附值、碘吸附值、焦糖吸附值、硫酸奎宁吸附值、苯酚值等。
其中亚甲基蓝吸附值是最常用的,对它的吸附量反映了活性炭吸附小分子物质的能力,具有大量微孔的活性炭,此值较高。
根据活性炭的吸附特点,活性炭主要用于除去水中的污染物、脱色、过滤净化液体、气体,还用于对空气的净化处理、废气回收(如在化工行业里对气体苯的回收)、贵重金属的回收及提炼(比如对黄金的吸收)。
近年来,在医药行业中也有所利用,随着科学的发展,随着国家对生态环境的重视,活性炭的用途也越来越广泛。
二、活性炭的国内外需求现状国内外活性炭的生产与应用都比较晚。
欧美在20世纪初开始发展活性炭的生产[2]。
我国的活性炭工业在20世纪50年代才真正建立起来,在70年代有较大的发展。
目前,世界活性炭的年产量约6.5×105t左右。
1997年美洲(巴西、墨西哥、美国)为2.359×10 5t,欧洲(比利时、法国、英国、荷兰)达1.124×l05t,亚洲[中国(包括台湾)、印度、印尼、日本、南朝鲜、马来西亚、菲律宾、斯里兰卡、泰国]计3.01×105t。
微波辐照在活性炭加工中的应用研究进展
Ｎｏ ． ６， ２ ０１ ５
加
工
与
综 合
利
用
６ ５
Ｃ Ｏ Ａ Ｌ Ｐ Ｒ Ｏ Ｃ Ｅ Ｓ Ｓ Ｉ Ｎ Ｇ＆Ｃ Ｏ ＭＰ Ｒ Ｅ Ｈ Ｅ Ｎ Ｓ Ｉ Ｖ Ｅ Ｕ Ｔ Ｉ Ｌ Ｉ Ｚ Ａ Ｔ Ｉ Ｏ Ｎ
微波辐照在活性炭加工中的应用研究进展
倪 军 杰
（神华 宁夏 煤业 集 团 太 西炭基 工 业有 限 公司 ，宁夏 石 嘴 山 摘 ７ ５ ３ ０ ０ ０ ）
煤 炭加 工 与综合 利 用
２ ０ １ ５年 第 ６期
为３ ． １ ｍＬ ／ ｍｉ ｎ的最 佳 工艺 条件 下 ，活性 炭 碘吸 附
富其 孔 隙结 构 。
Ｉ ． Ｉ 微 波 辐 照一 物 理 活 化 法
照物 内部 ，并 与 物质 内部 的离 子和 偶 极 子相 互 作 用 ， 引起物 质 内部 电介 质 的损 耗 ，使 电磁 能转 变 为 热 能 以加 热 物 体 ［ ２ － ３ ］ ｏ其 加 热 效 率 与 物 质 内部
温 度 ， 木 炭 与 ＣＯ 反应生成 Ｃ Ｏ，而 木 炭 的孔 表
面 和 无定 形 区在 高温 下分 解 出 Ｈ 和Ｃ Ｈ ４ 等 气体 。
夏 洪 应等 ［ ９ 】 将烟 杆 废 弃物用 微 波辐 照一 水 蒸气 活 化 法 制 备 成颗 粒 活 性 炭 ，活 性 炭 产率 达 ３ ０ ． ８ ３ ％， 孔 径 主 要 集 中在 ２ ｒ ｉ ｍ 以下， 碘 吸 附值 为 １ ０ ６ ０ ． ８
ｍｇ ／ ｇ ， 亚 甲基 蓝 吸 附值 为 １ ７ ５ ｍＬ ／ ｇ ， 比表 面 积 为
电荷 极化 使 其 具 备极 性而 吸 收 微波 能 量 ，进 而加 热 活 性炭 。但 要 单 独利 用 微 波辐 照 能 量将 原 料加 热 到 活 化 温 度 是 不 可 能 的 。例 如 煤 、 木 材 、沥 青 、 焦 油 、树脂 等 原 料 ，要 将其 升 温 到 １ ０ ０℃ 以
微波辐射法制备活性炭的应用研究进展
化处理 ， １ 左右的活化炭样 品加到 １０ Ｌ 取 ｇ ０ ｍ 浓度
联 系人简 介： 刘成伦 （９ ３ ， １６ 一） 副教授 ， 主要 从事应 用物理化学等领域的研究． ｍ ｉ ｃｕｉ ６ ，Ｏ Ｉ Ｅ ａ ：ｑ ｌ ＠１ ３ ＣＩ ｌ ｕ Ｙ
维普资讯
文章编号 ： ０ １５ （０ ６ ０ ０ ４ ０ １ ４— ６６ ２０ ）４— ３９— ５ ０
微 波辐射 法 制备活性炭 的应 用研 究进展
谢志 刚 ， 刘成伦
（． １ 重庆文理学院 ， 重庆 ４ ２６ ；． ０ １８２ 重庆大学化学化工学院 ， 重庆 ４０４ ） ００４
摘要 ： 对微 波辐射技术在活性炭 的活 化、 面改性及再 生过程 中的研究进展 进行 了概 述。微 波功 率是影 响活 表
能也 产生 较 大 的影 响 。
量而使温度在数分钟内上升至 １Ｏ ￣ ［ 。微波加 ０Ｃ ６ Ｉ ３
热方式为加工活性炭提供了新的方法。
１ 活性炭 的微波辐射活化
炭化条件和活化条件是影响活性炭孔结构参
数 的主要 因素。樊 希安 等 以椰壳 炭化 料为原
料， 采用水蒸气一微波法制备颗粒活性炭 ， 所用微 波炉频率为 ２ ５ Ｍ ｚ微波最大功率为 ７０ ４０ Ｈ ， ０ Ｗ。实 验表明微波功率是影 响活性炭产品各项性能指标 的主要因素 ， 其次是 水蒸气 的通量。水蒸气一微
微波频率范 围为 ３０ Ｈ 到 ３０ Ｈ 的 电磁 ０Ｍ ｚ ０Ｇ ｚ 波， 其波长从 ｌ ｍ到 １ ｍ ２。工业上主要应用的 ｍ － ］ 微波频率为 ９５ Ｈ 或 ２５ Ｍ ｚ １Ｍ ｚ ４０ Ｈ 。微波对被 照物 有很强 的穿 透力 ， 对反 应物 起深层 加热 作用 。
性能的活性炭 ， 其亚 甲基蓝 脱色力指标最佳 值可 达 １５ｍ ／ ， ５ ｃ ｇ 产率为 ４ ．％ 。张利波等 采用正 ７５
甘蔗渣微波制备活性炭吸附剂及其再生研究
甘蔗渣微波制备活性炭吸附剂及其再生研究吴文炳;陈建发;林小兰;江万祥【摘要】以甘蔗渣为原料,氯化锌、磷酸和氢氧化钠为活化剂,微波制备活性炭吸附剂,考察了活化剂浓度、料液比、漫渍时间、微波功率和辐射时间等对活性炭产率和吸附性能的影响.活性炭指标为:亚甲基蓝吸附值136mL/g,碘的吸附值1 163.7mg/g,A法焦糖脱色率108.9%,优于国家一级品指标.用该活性炭处理酱油模拟废液后再生,其亚甲基蓝吸附值为105mL/g,碘的吸附值为1186.4mg/g,A法焦糖脱色率为111.5%,仍优于国家一级品指标,并且再生活性炭对酱油废液具有更佳的处理效果.该方法操作方便,缩短了活性炭的制备和再生时间,再生效果好.【期刊名称】《湖北民族学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2010(028)002【总页数】4页(P201-203,210)【关键词】微波辐射;甘蔗渣;活性炭;吸附剂;再生【作者】吴文炳;陈建发;林小兰;江万祥【作者单位】漳州师范学院,化学与环境科学系,福建,漳州,363000;漳州职业技术学院,食品与生物工程系,福建漳州363000;漳州师范学院,化学与环境科学系,福建,漳州,363000;漳州师范学院,化学与环境科学系,福建,漳州,363000【正文语种】中文【中图分类】TQ424.1;X712活性炭是炭材料的典型代表，是一种优质的吸附剂，具有独特的孔隙结构和表面活性官能团，有足够的化学稳定性和一定的机械强度，耐酸碱，耐高温，不溶于水和有机溶剂，并且能够再生循环使用[1～4].微波属于电磁波的一种，它的波长在1 m～1 mm，频率在300 MHz～300 GHz的无线电波.微波加热是一种深入到物料内部，由里向外的加热方法.它通过被加热体内部偶极分子高频往复运动，使物料内外部同时加热，同时升温，仅需传统加热方式的几分之一或几十分之一就可达到加热的目的.原料一经微波加热，活化剂急剧挥发而产生蒸汽压，使其内部向外部爆炸般地压出产生无数的裂缝、小孔.这样原料较辐射前有更明显的孔隙结构,内比表面积更大.微波加热使活性炭进一步活化，提高吸附容量，用这种方法生产活性炭的时间短，耗能低，设备构造简单[5～7].本文以甘蔗渣为原料，变废为宝，对微波辐射法获得活性炭吸附剂进行了制备和再生研究，并对酱油模拟废液进行处理比较.图1 微波辐射甘蔗渣制备活性炭的工艺流程Fig.1 Process flow diagram of bagasse to activated carbon by microwave radiation表1 活化剂对活性炭吸附性能的影响Tab.1 Effect of activator on property of activated carbon序号活化剂亚甲基蓝吸附值/mL·g-1碘吸附值/mg·g-1A法焦糖脱色率/%1ZnCl21361163.7108.92H3PO41141160.6104.63NaOH931115.695.3制备条件：活化剂浓度40%(wt)，料液比为1∶25，浸渍时间为72 h，微波功率720 W，辐射时间12 min图2 ZnCl2浓度对活性炭吸附性能及产率的影响Fig.2 Effect of ZnCl2 concentration on the property and yield of activated carbon1 材料与方法1.1 材料与装置试剂：甘蔗渣(闽南地区生产)；氯化锌(分析纯)、磷酸(分析纯)、氢氧化钠(分析纯)、重铬酸钾(分析纯)、葡萄糖(分析纯)，均为分析纯；亚甲基蓝溶液(1.5 g/L)；碘标准溶液(0.1 mol/L)；盐酸(36%～38%)；二次蒸馏水；商品酱油(含黄豆、小麦、水、食盐、糖、焦糖色、香料)；仪器：格兰仕WD900G型微波炉；722S可见分光光度计；Sartorius电子分析天平；真空干燥箱；HY-3A多用振荡器.1.2 试验工艺与方法本试验工艺流程如图1所示.将10 g甘蔗渣在120℃下烘干，用一定浓度的氯化锌溶液浸渍后，进行微波辐射，使之活化，然后进行酸洗(采用1∶20稀释的稀盐酸)、漂洗、烘干，最后得到活性炭产品，活性炭再生直接通过微波辐射完成.采用GB/T12496.8-1999标准测定碘的吸附值，GB/T12496.9-1999标准测定A法焦糖脱色率，GB/T12496.10-1999标准测定亚甲基蓝吸附值.2 结果与分析2.1 不同活化剂的影响以氯化锌、磷酸和氢氧化钠为活化剂制备蔗渣质活性炭，产品吸附性能见表1.由表1可以看出，三种活化剂对碘的吸附效果差别不大；从亚甲基蓝吸附值和A法焦糖脱色率来看，ZnCl2活化的效果最好.总体来说，活化效果顺序为ZnCl2>H3PO4>NaOH.2.2 氯化锌浓度的影响固定料液比为1∶25、浸渍时间为72 h、微波功率为720 W、辐射时间为12 min，研究ZnCl2浓度对活性炭亚甲基蓝吸附值、碘吸附值、A法焦糖脱色率和产率的影响，结果见图2.由图2可知，随着ZnCl2浓度的增加，亚甲基蓝、碘吸附值和A法焦糖脱色率先增加后减少，ZnCl2浓度为40%时，达到最大值.产率随着ZnCl2浓度增加逐渐增加，这可能是由于ZnCl2具有催化有机化合物羟基的消去和脱水作用，使原料中的氢原子和氧原子以水的形式分离出来，更多的保留了原料中的碳元素，随着ZnCl2浓度的提高，原料中的碳元素更多被保留下来，使活性炭的得率提高.综合以上各项指标，最佳ZnCl2的浓度为40%.2.3 料液比的影响固定ZnCl2浓度为40%，浸渍时间为72 h，微波功率为720 W，辐射时间为12 min，研究料液比对活性炭亚甲基蓝吸附值、碘吸附值、A法焦糖脱色率和产率的影响，结果如图3所示.随着料液比的增加，亚甲基蓝和碘吸附值逐渐增大，A法焦糖脱色率和产率也逐渐增加.当料液比为1∶25时，亚甲基蓝吸附值、碘吸附值和A法焦糖脱色率都达到最大值，这可能是因为活化剂溶液中氯化锌占有的体积，近似地等于回收氯化锌后，活性炭所具有的孔隙体积，活性炭的吸附性能不仅取决于微孔比表面积，还与活性炭的比孔容积有关，比孔容积随着料液比的增加而增大[2].2.4 浸渍时间的影响固定ZnCl2浓度为40%，料液比为1∶25，微波功率为720 W，辐射时间为12 min，研究浸渍时间对活性炭亚甲基蓝吸附值、碘吸附值、A法焦糖脱色率和产率的影响，结果如图4.随着浸渍时间的增加，亚甲基蓝和碘的吸附值先增加后减少，浸渍时间为72 h时，亚甲基蓝和碘吸附值均达到最大值；浸渍时间为72 h时，A法焦糖脱色率也最大.综合以上的分析，得出最佳浸渍时间为72 h.2.5 微波功率对活性炭性能的影响固定ZnCl2浓度为40%，料液比为1∶25，浸渍时间为72 h，辐射时间为12 min，研究微波功率对活性炭亚甲基蓝吸附值、碘吸附值、A法焦糖脱色率和产率的影响，结果见图5.图3 料液比对活性炭吸附性能及产率的影响Fig.3 Effect of material to liquid ratio on the property and yield of activated carbon图4 浸渍时间对活性炭吸附性能及产率的影响Fig.4 Effect of impregnationtime on the property and yield of activated carbon图5 微波功率对活性炭吸附性能及产率的影响Fig.5 Effect of microwave power on the property and yield of activated carbon图6 辐射时间对活性炭吸附性能及产率的影响Fig.6 Effect of microwave activation time on the property and yield of activated carbon表2 再生前后活性炭吸附性能比较Tab.2 Comparison between activated carbon and regenerated activated carbon on property项目亚甲基蓝吸附值/mL·g-1碘吸附值/mg·g-1A法焦糖脱色率/%再生前活性炭1361163.7108.9再生后活性炭1051186.4111.5再生条件：微波功率720 W，辐射时间9 min增强微波功率，活性炭吸附性能均有所提高.在720 W后，A法焦糖脱色率继续增大，而亚甲基蓝值略有下降.这是由于功率增大，活化温度升高，从而提高了活化效果.但功率过大，活性炭中孔结构受损，逐渐扩大为大孔.产率与微波功率呈负相关性，主要是参与碳水反应的碳原子增加，物料的烧损加剧，使得活性炭的质量减少.2.6 辐射时间对活性炭性能的影响固定ZnCl2浓度为40%，料液比为1∶25，浸渍时间为72 h，微波功率720 W，研究微波辐射时间对活性炭亚甲基蓝吸附值、碘吸附值、A法焦糖脱色率和产率的影响，如图6所示.适当延长辐射时间，可提高活性炭吸附性能.继续增加辐射时长，碘吸附值先下降，随后亚甲基蓝吸附值降低，A法焦糖脱色率略有升高，这是由于加大时间，炭化和活化程度加深，产生的蒸汽压变大，生成的微孔和中孔数增多，但辐射时间过长，使温度较高且活化程度过深，原来的微孔和中孔不断被扩大，微孔向中孔发展，中孔向大孔发展，微孔转化为中孔的速度小于中孔转化为大孔的速度，所以亚甲基蓝和碘吸附值降低，A法焦糖脱色率升高.而活性炭的产率随辐射时间的延长而降低，这是因为炭化程度加深，烧失率和灰分增加，从而降低产率.研究表明，甘蔗渣微波制备活性炭吸附剂的最佳工艺条件为ZnCl2浓度40%，料液比1∶25，浸渍时间72 h，微波功率720 W，辐射时间12 min.其吸附性能为：亚甲基蓝吸附值136 mL/g,碘吸附值1 163.7 mg/g，A法焦糖脱色率108.9%. 2.7 活性炭再生前后比较最佳工艺条件下获得的活性炭在酱油模拟废液中进行吸附试验，处理时间为30 min，废水处理量为150 mL/g.吸附后的活性炭通过再生，再生前后活性炭的吸附性能比较结果如表2所示.再生前后活性炭(1g)在不同废液浓度下的吸附试验结果如图7所示.从表2可以看出，活性炭再生后亚甲基蓝吸附值有所下降，但仍优于国家一级品指标；而碘吸附值和A法焦糖脱色率均略有提高.从废液吸附试验可知，再生后活性炭的脱色率比再生前总体提高.由图7可知，在静态吸附试验中，再生后活性炭对酱油废液的脱色率均优于再生前活性炭，并且酱油废液浓度越高，脱色优势越明显.3 结论1)从甘蔗质活性炭吸附性能比较来看，选用活化剂的活化效果顺序为：ZnCl2>H3PO4>NaOH.2)微波法制备活性炭吸附剂的最佳工艺条件为：氯化锌溶液浓度40%，料液比1∶25，浸渍时间72 h，微波功率720 W，辐射时间12 min.相应活性炭的亚甲基蓝吸附值为136 mL/g，碘的吸附值为1 163.7 mg/g，A法焦糖脱色率为108.9%，均优于国家一级品指标.3)活性炭用于酱油模拟废液处理后，采用微波再生，获得再生活性炭的亚甲基蓝吸附值为105 mL/g，碘的吸附值为1 186.4 mg/g，A法焦糖脱色率为111.5%，仍优于国家一级品指标，并且再生活性炭对酱油废液具有更佳的处理效果，可用于食品行业废水处理.参考文献:[1]闵恩泽，吴巍.绿色化学与化工[M].北京：化学工业出版社，2000：65-66.[2]立本英机，安部郁夫.活性炭材料的应用技术[M].高尚愚,译.南京：东南大学出版社,2002：6-7.[3]范延臻，王宝贞.活性炭材料表面化学[J].煤炭转化，2000，23(4)：26-30.[4]解强，张香兰，李兰廷，等.活性炭孔结构调节：理论、方法与实践[J].新型炭材料，2005，20(2)：8-10.[5]叶平伟，栾志强，张忠良，等.微波加热对活性炭表面性质的影响[J].炭素技术，2004，23(2)：5-9.[6]彭金辉，张世敏，张利波.微波辐照稻杆制造活性炭[J].林产化学与工业，1999(3)：88-90.[7]彭金辉，张世敏，张利波.微波辐照玉米芯制取活性炭[J].林产化工通讯，1999(3)：22-24.[8]刘一星.木质弃废物再生循环利用技术[M].北京：化学工业出版社，2005：5-6.。
甘蔗渣基活性炭微波制备试验研究
波能 量 恒 定，记 为 ＷＯＭ。ＱＴＭ和 ＱＷ 分 别 为 被 测 物 质、中间介质水同时置于同一微波系统时，在 ｔ时间
类及比例等，以及制备后产品性能表征。针对微波 加热过程甘蔗渣吸收微波特性、微波在活性炭制备 过中所起的作用等探讨的非常少，而这些问题的研
内吸收的微波能量；ＱＬ 为微波腔体内壁耗损、容器 壁耗损及其他形式耗损的总损耗能量。（１）当没有 测试物料，只 有 中 间 介 质 水 在 腔 体 内 时，水 所 吸 收
甘蔗渣是制糖的一种副产品，是一种可持续发 展的生物质能源。我国是仅次于巴西和印度的第 三大甘蔗种植国，每年约有 ２０００万 ｔ甘蔗渣。甘 蔗渣中含有 大 量 的 纤 维 素、木 质 素、半 纤 维 素 等 天 然高分子物质，对其在作为燃料发电、饲料、食用菌 栽培、功能 性 食 品 开 发、生 物 化 学 液 化、制 浆 造 纸、 吸附材料、合 成 树 脂、人 造 板 材、绿 色 化 学 品、绿 色 包装材料、生物质燃料开发等方面进行了大量的研 究工作。甘蔗渣具有来源集中、产量大、收集简单、 运输半径小，而 且 甘 蔗 渣 成 分 具 有 相 对 稳 定、性 质 均一等特 点［１］。 但 我 国 对 甘 蔗 渣 的 利 用 程 度 和 水 平均比较低，约 １５％的甘蔗渣用于制作纸浆，８５％ 的蔗渣作 为 锅 炉 燃 料 或 者 废 弃，不 仅 造 成 资 源 浪 费，还严重 污 染 环 境。 因 此，甘 蔗 渣 的 高 效 绿 色 综 合利用是甘蔗制糖企业发展循环经济、提高经济效 益、实现糖业可持续发展的重要环节。
江苏农业科学 ２０２０年第 ４８卷第 １期
— ２６９—
糖浆脱色率达 ７４物料吸收能力大小的方法。
由此可知，许多学者对甘蔗渣微波制备活性炭
测试、计算步骤：假设在 ｔ时间内微波输出的微
蔗渣制活性炭工艺研究现状
2018年第9期扫一扫看全文（下转第44页）本文DOI ：10.16675/14-1065/f.2018.09.022蔗渣制活性炭工艺研究现状□刘婕李颖超柳颖王晓舟苏凤霞吴珍摘要：制糖工业每年产生大量的废弃物甘蔗渣，为了减轻其造成的环境污染及资源的浪费，人们用甘蔗渣制备出具有较多孔隙结构和极大比表面积的活性炭，而活性炭的制备工艺方法有很多种，本文综述了几种主要的甘蔗渣生物质活性炭制备方法，并对比分析其优缺点。
关键词：甘蔗渣；生物质；活性炭；制备方法文章编号：1004-7026（2018）09-0041-02中国图书分类号：TS24文献标志码：A （鄂尔多斯应用技术学院内蒙古鄂尔多斯017000）甘蔗渣是草本植物甘蔗经提取蔗汁后的纤维性残渣，是制糖工业的首要副产品。
据统计，每生产出1t 的蔗糖就会产生约1~2t 的蔗渣，而我国近几年蔗糖年产量在约1~000万t 左右[1]，如得不到妥善处理，不仅资源得不到有效利用，还会造成环境污染。
活性炭是一种具有丰富孔隙结构和巨大比表面积的高表面碳质材料。
由于其疏松多孔结构、大的比表面积、很高的表面活性和吸附能力而成为多功能吸附剂。
现有制得活性炭的原料主要有煤质、木质、果壳、椰壳四类，其中甘蔗渣属于木质类。
研究发现，甘蔗渣制备的活性炭可以有效去除废水、废气中的大部分有机物和某些无机物，被世界各国广泛地应用于污水处理、废气的吸收、空气的净化、回收稀有金属及溶剂等环境保护和资源回收利用领域[2]。
甘蔗渣的主要成分为纤维素和木质素，其中纤维素和半纤维素分别占到32%~48%和19%~24%，木质素占约23%~32%，灰分约4%[3]。
甘蔗渣由于其天然的疏松多孔结构，是制备生物质活性炭的良好原料。
通过文献调研发现，目前用甘蔗渣制备活性炭的工艺方法多样。
本文综述了甘蔗渣制备活性炭的主要方法，并对其进行对比分析。
1甘蔗渣制备活性炭工艺研究现状近年来，对于甘蔗渣制备活性炭已经研究出许多有效的方法，目前甘蔗渣制备活性炭的工艺方法最有效的方法主要有化学活化法、物理活化法和物理辅助活化法。
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一
４一
￣－ ＪＡ ＨＥ Ｃ ＬＩ ＤＵＳ Ｒ Ｉ Ｉ ＮＧ Ｃ ＭＩ Ａ Ｅ Ｎ ＴＹ
Ｖ １ ７ ． ２０） ｏ． ４（０ ６ ３ Ｎｏ
波辐射甘蔗渣制造活性炭 ，考察其工业化生产的可 行性 ， 同时应用正交试验法 找 出最优的因素及 砌，
水平。
表 ３ 试 验 因 素 及 水 平 的 选 取
微 波 是 指 波 长 为 ００ １ ｌ ． ～ ｍ，频 率 为 ３ ０ ０ ０～
３ ０ ０ ＭＨ ０ ０ ０ ｚ的 电磁 波 ，一 般 地 ，采 用 频 率 为 ２ ５ ＭＨ 的微波。 ４０ ｚ 对于液体 ， 微波仅对其 中的极性 分子起作用 ，微波 电磁场 能使 极性分子产生高速
的旋转碰撞而产生热效应 ，同时降低反应的活化
１３ 试验 安排 ．
收稿 日 ：０５ Ｉ— ８ 期 ２０一 ２２ 作者简介 ： 吴炳智 （９ １ ） 男 ， １７－ ， 工程师 ， 工学硕士 ， 从事 固体废 弃物
的处理及资源化研究工作 。
本次试验的 目的是 以 Ｚ Ｃ。 ｎ ｌ为活化剂 ，利用微
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组分
质量分数 ， ％
元素
质量分数 ， ％
１ 实验
１１ 试剂 与仪 器 ．
７ ０（， 化 温 度 比气 体 活 化 法 （ 理 法 ） ， 生 ０￣ 活 ２ 物 低 所
成 的碳的基本微 晶也较 小 ，可 以促进 多孔性结构 主要试剂 ： 氯化锌 、 盐酸 、 醋酸 、 氢氧化钠（ 均为 的发 展 口 】 。
分子 的化学键强度 ； 对于 固体 ， 多物 质对微波 许 有很强的吸收能力 ， 由于其表面 的不 均匀性 ， 微波 辐射会使其表面产生许 多 ” 微波热 点 ” 。微波加热 与传统加热方式不 同 ， 它不需 由表及 里的热传导 ，
而是通过微波在物料 内部 的能量耗散 来直接加热 物料 ，微 波可 以及 时而有效地在整个 物料内部产 生热 量 ， 同时很 容 易 使极 性 液体 （ 如水 、 醇 、 种 乙 各 酸碱溶 液等 ） 加热 。添加 Ｚ Ｃ 目的是使甘蔗 】 ｎ １的 渣 中的碳氢化合物所含 的氢与氧以水的形态分解 脱 离 ，ｎ ｌ活 化 法 最 适 合 的 活 化 温 度 是 ６ ０ Ｚ Ｃ。 ０
Ｔ ． Ｆ ｃｏｒ ｎ ｅ ｅｌ ｏ ａｂ３ ａ ｔ ｓａ ｄ Ｌ ｖ ｓ ｆ Ｏ￣ｈ ｇ ｎ ｌ ｐ ｒ ｎ ｏ ｏ ａ Ｅｘ ｅ ｉ ｍｅ ｔ
（） １ 试验 指标 活 性炭 的 比表 面 积（ ／） ｍ２ 。 ｇ
（ 量 ：．ｇ） 感 ０ ２ 。 １２ 试验 原理 ．
除部分用于造纸 、 人造纤维板外 ， 大部分作为燃料 ，
甚至废弃 ， 造成污染 。因此 ， 研究并开发甘蔗渣的利 用方法 ， 对其综合利用意义重大。
表 １ 甘 蔗渣 的主 要成 分 （ 量 比 ） 质 Ｔ ｂ１ ｏ ｏ ｉｏ ｆ ａ ａ ｓ Ｍａ ｓＲ ｔ ） ａ． Ｃ ｍｐ ｓ ｉｎｏ ｇ ｓ ｅ（ ｓ ａｉ ｔ Ｂ ｏ
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２０ 年第 ３ 卷第 ４ ０６ ７ 期
文章编号 ห้องสมุดไป่ตู้ ０ － １ （ ０ ６ ０ － ０ ３ Ｏ １ ６ ４ ８ ２０ ） ４ ０ ０ 一 ３ ０ ４
＜浙 江 化 工 ＞
一３一
微波辐射甘 蔗渣制造活性 炭 的试 验研究
吴炳智 ， 秦学功 ２李永生 。（ 、 １铜陵有色铜冠冶化分公 司， 安徽 铜 陵 ２ ４０ ；、 ４００２ 昆明理 工大学环境 科 学与工程 学院 ， 南 昆 明 ６ ０ ９ ；、 云 ５ ０ ３ ３ 昆明理 工 大学 生物与 ４ － 学 院 ， 南 昆明 ６ ０ ９ ￣ｒ ，－ 云 ５ ０ ３）
摘
要 ： Ｚ Ｃ 活化 剂 ， 用微 波 辐射 甘 蔗 渣制 备 活性炭 ， 究 了微 波功 率 、 以 ｎ １为 采 研 活化 时间 、
Ｚ Ｃ： ｎ Ｉ用量 与甘蔗 渣 质 量 比、 干燥 功 率对 活性炭 性 能的 影响 。试验 的 最佳反 应 条件 ： ｎ １与 甘蔗 Ｚ Ｃ２
渣质量比为 ２ ：０ ．１ 、炭化及活化微波有效功率为 ３Ｗ／ 甘蔗渣 ，干重） ５． ５ ｇ（ 、炭化及活化时间为 ２ｍ ｎ 干燥有效功率为 １Ｗ／（ 性炭 ， ５ ｉ、 ２ ｇ＇ ￣ 干重） 。在上述条件下制得 的活性炭的比表 面积为 １５ ２０
／ 以上 。 ｇ
关键词 ： 活性炭 ； 波 辐射 ； 微 甘蔗 渣 ； 比表 面积
； 取 。 甘蔗渣是蔗糖工业的副产品 ，是甘蔗经机械压 分析纯）甘蔗渣（ 自云南怒江糖厂） 主要 仪 器 ： ＷＤ７ ０ （ 一 ０ ２ Ｄ） 型微波 炉 、 ０ ＭＧ ５ ６ Ｓ 榨 后所 剩 的主要 部分 ， 要成 分是 纤 维素 、 纤维 素 主 半 及木质素 ， 其组成分析见表 Ｉ 甘蔗渣燃烧后的近 Ｈ 一 ｔ ， Ｙ ２型 多 水 平 振 动 器 、 Ｇ ２Ａ 分 析 天 平 、 Ｔ ３８ Ｘ一 ００ 似分析及其元素分析见表 ２】 【 ２ 。云南省在 ２０ 年产 ＧＺ ９ ３ＭＢＥ数显 不锈 钢 鼓风 干燥 箱 、托盘 天平 ０２ 生 ２ ５， ０ 甘蔗渣（ ， ９ ０ｔ ９ ６ 云南省 ２０ 年蔗糖产量是 ｌ ０２ ， ４ ９ ０ｔ ， ７， ０ｓ按每产 ｌ蔗糖就 产生 ２ 甘蔗渣 计算［ ， ８ ｔ Ｊ ｔ ｔ ４ １ ）
项目 纤维素 质量分数 ， ２－ ８ ％ ４－ ２
半纤 维素 木质素 ４－ ５ ８５ １￣ ０ ７ ２
灰分 ２ ＂． ． ４ ０ ０
表 ２ 甘蔗渣 的近似分析及元素分析
Ｔ ｂ ２ Ａｎ ｌｓｓ ｏ ｐ ｏ ｉ ｔ ｎ ｔ ａ ｅ ｉ ｎ ｒ ｌ ａ ． ａｙ ｉ ｆ Ａｐ ｒ ｘ ｍａ ｅ ａ ｄ Ｕｌｍ ｔ Ｇｅ ｅ ａ ｉ ｎ Ｂ ｇ ｓｅ ａ ａｓ