[发明专利]一种柚子皮活性炭及其应用

说明书

本发明公开了一种柚子皮活性炭及其应用，该柚子皮活性炭由以下方法制备而成：1）取柚子皮，干燥后粉碎，过孔径为200目的筛子，得粉料备用；2）取粉料，向其中加入无水乙醇以及NaOH溶液，混合搅拌后加入MgCl₂溶液，混合浸泡，随后抽滤并用蒸馏水洗涤至pH为中性，烘干备用；3）将烘干后的柚子皮粉料放到马弗炉中，在N₂氛围下以5℃/min的速度程序升温到450℃煅烧3小时，冷却后得柚子皮活性炭。本发明所制备的活性炭吸附时间为90 min时，吸附基本达到平衡，吸附温度和溶液pH值都对吸附有较大影响，最佳吸附温度为30℃，最佳pH值为7。柚子皮活性炭对水中Cu²⁺具有较好的吸附性能，最大吸附量为117.6 mg/g。

技术领域

本发明属于吸附材料技术领域，具体涉及一种柚子皮活性炭及其应用。

背景技术

重金属因具有在微生物作用下可转化为毒性更强的有机化合物，可富积在生物体内，不能降解，危害持续时间长等特性，对生态环境造成极大的危害。目前，用于去除污水中重金属离子的有效分离方法有沉淀、离子交换、电化学处理、膜技术、蒸发凝固、反渗透、电渗析和吸附等，其中吸附法作为去除污染水体中重金属的一种有效的方法，受到了广泛关注。而开发新型高效廉价的吸附剂则是该领域的研究热点。

活性炭因其比表面积大、效率高等性质成为去除重金属离子的常用吸附剂之一。且吸附后易于再生，可重复利用，是去除水中离子态重金属的优良吸附剂。近年来利用农作物废弃物制备的活性炭在去除水中重金属离子方面研究逐渐得到人们关注。农业废弃物量大，其堆放会导致环境受到严重破坏。同时，农业废弃物价格低廉，而且灰分低，硬度适中，是活性炭制备的丰富资源。因此，农业废弃物制备活性炭既能解决环境问题，也能降低活性炭制备成本。目前常用的农作物废弃物有秸秆、椰子壳、稻壳、花生壳、板栗壳等。

陈诚等以板栗壳为原料，采用ZnCl₂活化法制备的活性炭平均孔径为2～6nm，孔容为0.04～0.14cm³/g，比表面积达到1500m²/g，并研究了不同制备条件下，板栗壳活性炭对重金属离子Cu²⁺和Cd²⁺的静态吸附性能，同时考察了吸附温度、溶液pH值等对Cd²⁺和Cu²⁺的吸附性能的影响[陈诚，任庆功，徐庆瑞等.板栗壳活性炭对重金属离子吸附性能研究[J].离子交换与吸附，2014，30(1):029～038.]。姚书恒等以稻壳为原料，氯化锌为活化剂，运用微波电加热双模式制备活性炭，并研究了活性炭净化水中重金属(六价)铬离子的机理[姚书恒，姜小祥，沈德魁，等.稻壳活性炭对Cr(Ⅵ)离子吸附过程的机理.东南大学学报(自然科学版)[J]，2015，45(3):515-520.]。他们所制备的稻壳活性炭的比表面积达到了1719.32m²/g，总孔容1.05cm³/g。在pH＝2.0～3.0时，最佳工况下制备的活性炭具有最大吸附量，并且在90min时达到吸附平衡。Wilson K等以花生壳制备了活性炭，用蒸汽活化，对Pb(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)等吸附量分别达到159.39、56.55、26.36、48.67和47.30mg·g^-1，吸附等温线模型为Langmuir[Wilson K,H Yang.Select metal adsorption byactivated carbon made from peanut shells[J].Bioresource Technology,2006,97(18):2266-2270.]。

柚子皮是一种常见的农业废弃物，产量大，利用率低，造成很大的浪费，目前，以柚子皮制备活性炭并以此去除水中重金属离子的研究很少。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种柚子皮活性炭，利用废弃的柚子皮为原料，制备吸附量大的活性炭。本发明的另一目的是提供一种上述柚子皮活性炭在水中吸附重金属离子的应用。