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内蒙古柚皮残渣制备活性炭对Cu2+吸附性能

分类:公司新闻 发布时间:2021-01-19 30350次浏览

柚皮残渣制备活性炭对Cu2+吸附性能以柚皮为材料,提取柚皮苷后残渣制备柚皮基活性...

柚皮残渣制备活性炭对Cu2+吸附性能

以柚皮为材料,提取柚皮苷后残渣制备柚皮基活性炭(简称PPAB),研究其在不同pH、投加量、吸附质浓度、时间、温度、粒径、解吸剂条件下对水中Cu2+的吸附性能.结果表明:在pH值为6,PPAB投加量4 g/L,溶液温度35 ℃,Cu2+初始浓度30 mg/L,吸附60 min,PPAB对Cu2+去除率94.47 %,***吸附容量7.09 mg/g;0.25 mol/L盐酸脱附Cu2+效果较优,回收率98.21 %.吸附过程Langmuir等温式能较好拟合,此工艺下PPAB平均得率36.9 %,比表面积高达1 764 m2/g.柚皮基活性炭作为吸附剂处理低浓度重金属废水具有广阔前景柑橘属植物柚子是世界上种植广泛的作物之一,其黄酮类物质柚皮苷含量丰富[1],柚皮苷对许多慢性疾病有很好的药用性能,包括心血管疾病和癌症.柚皮作为柚子加工品废弃物,常常作为提取柚皮苷的原料.然而,柚皮苷提取后会产生大量残渣,随意丢弃污染环境.据研究残渣中含有大量纤维素、半纤维素、少量低分子量活性组分,海绵状结构等[3],经改性或者碳化,可作为良好的水处理吸附剂材料.吸附法是一种常用的重金属废水处理方法[4].具有类似性质的生物质材料如梧桐叶[5]、椰壳[6]、核桃果皮[7]、芦苇[8]和山竹壳[9]等已被报道用于制备活性炭.目前许多学者已经对柚皮直接制备活性炭已有大量研究,制备活性炭常用的活化剂有KOH[10-11]、ZnCl2[12]、H3PO4[13]等. Wu等[14]和Sun等[15]以H3PO4为活化剂制备了柚皮活性炭. Li等[16]在900 ℃下煅烧柚子皮制备活性炭,并研究其对四环素的电吸附性能. Piotr等[17]用K2CO3对葡萄柚、柑橘皮、香蕉皮等进行活化,获得了一系列碳质吸附剂. Zhang等[18]用文冠果壳制备活性炭并研究其对Zn2+吸附性能.张双杰等[19], 何忠明等[20], 王琼等[21]分别研究了柚皮活性炭对水中Cr6+的吸附性能.但未见将柚皮提柚皮苷后,残渣制备活性炭的报道.基于前人的研究,拟先提取柚皮中柚皮苷,提取后柚皮残渣再制备柚皮基活性炭(简称PPAB),并研究其对水中Cu2+的吸附性能,实现农林二次资源柚皮的逐级资源化利用,减少环境污染,为柚皮基活性炭处理低浓度重金属废水提供理论依据.

1 材料与方法1.1 实验材料与柚皮苷提取

新鲜柚子皮洗去表面污垢后剪成2 cm见方小块,恒温烘箱80 ℃烘干后用FZ102微型植物粉碎机粉碎,密封袋保存备用.

准确称取柚子皮10 g,置于250 mL锥形瓶并加入70 %乙醇溶液200 mL(固液比1 g:20 mL),24 W超声波辅助提取60 min提取柚皮苷,滤液蒸发回收乙醇,提取后残渣80 ℃烘干作为制备活性炭原料.

1.2 柚皮活性炭的制备

将柚皮苷提取后残渣按质量比1:2加入质量分数为20 %的ZnCl2溶液,充分搅拌后,室温下静置12 h,于烘箱105 ℃烘干后,放入马弗炉中升温炭化,设置升温速率4 ℃/min, 炭化温度400 ℃,炭化时间1 h.炭化后冷却到室温,10 %的盐酸浸泡30 min后用60 ℃的去离子水冲洗至中性,100 ℃恒温干燥至恒重即得柚皮活性炭(PPAB),研磨后过筛得到不同粒径PPAB.

1.3 Cu2+静态吸附试验

无水硫酸铜置于105 ℃烘箱烘干12 h,配制成Cu2+含量为1 g/L的标准母液,后续实验根据需要稀释.

取模拟Cu2+溶液50 mL,用NaOH或HCL溶液调节pH,分别对不同pH值(1~9)、PPAB投加量(2~10 g/L)、Cu2+初始浓度(10~50 mg/L)、PPAB粒径(0.15~0.85 mm)、吸附时间(0~300 min)、水浴温度(25~45 ℃)条件下PPAB对Cu2+吸附效果进行研究.

1.4 PPAB解吸实验

在各比色管中分别加入0.2 g吸附剂和30 mg/L的Cu2+溶液50 mL,35 ℃恒温振荡12 h,过滤后测定滤液中的Cu2+浓度.去离子水冲洗滤渣多次,除去表面的Cu2+.然后将滤渣放入比色管,分别加入50 mL浓度为0.25 mol/L的NaCl,CaCl2,HCl和NaOH溶液,35 ℃恒温振荡12 h,过滤后滤液中的Cu2+浓度通过火焰原子吸收分光光度计测定,并计算解吸率.


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