磷酸微波活化多孔生物质炭对亚甲基蓝的吸附特性

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1、第8卷第1期环境工程学报Vol．8，No．12014年1月ChineseJournalofEnvironmentalEngineeringJan．2014磷酸微波活化多孔生物质炭对亚甲基蓝的吸附特性*贾佳祺李坤权张雨轩乔小朵(南京农业大学工学院，江苏省智能化农业装备重点实验室，南京210031)摘要以甘蔗渣为原料，采用微波辅助H3PO4活化法制备富含含氧酸官能团的中孔生物质炭。通过扫描电子显微镜SEM、傅立叶变换红外光谱FT-IＲ等技术对生物质炭物理化学性质进行表征，并通过静态实验法，探讨炭样对亚甲基蓝的吸附行为

2、及热力学性质。结果表明，H3PO4活化制备蔗渣生物质炭的适宜条件为浸渍比1∶1，烘干时间10h，活化功率900W，活化时间22min，在此条件下制得的生物质炭得率为39．2%，碘值为817mg/g，亚甲基蓝值为229mg/g，为国家一级品标准的1．7倍。红外光谱分析表明，炭样表面以羟基、羰基、羧基等酸性官能团为主。静态吸附实验表明，Freundlich方0程与Ｒedlich-Peterson方程能较好地描述等温吸附行为，表现为优惠吸附。热力学研究表明，吸附吉布斯自由能(ΔG)＜0，0说明吸附反应是自发过程，而吸附

3、标准焓变(ΔH)＞70KJ/mol，表明亚甲基蓝在制备炭样上的吸附是吸热反应，升温有利于吸附，且化学反应在吸附过程中发挥了重要作用。关键词微波H3PO4中孔吸附热力学中图分类号X703文献标识码A文章编号1673-9108(2014)01-0092-06Adsorptioncharacteristicsofmethyleneblueontobiomass-basedporousactivatedcarbonsbymicrowaveassistedH3PO4activationJiaJiaqiLiKunquanZh

4、angYuxuanQiaoXiaoduo(JiangsuKeyLaboratoryforIntelligentAgriculturalEquipment，CollegeofEngineering，NanjingAgriculturalUniversity，Nanjing210031，China)AbstractMesoporousbiomass-basedactivatedcarbonscontainingacidicgroupswerepreparedwithba-gasseasrawmaterialsbymi

5、crowaveassistedH3PO4activation．Surfacepropertiesofthepreparedbiomass-basedcarbonswereperformedusingFTIＲspectroscopyandSEM．Theadsorptionandthermodynamicbehaviorofmeth-yleneblueonthecarbonswasinvestigatedbyconductingaseriesofbatchadsorptionexperiments．Theresult

6、sshowthatundertheconditionsofimpregnationratioof1∶1，stovingtimeof10h，activationpowerat900Wandactivationtimeof22min，theyieldofpreparedactivatedcarbonis39．2%，theamountofiodinevalueadsorptionofactivatedcarbonis817mg/g，whiletheamountofmethylenebluevalueadsorption

7、ofactivatedcarbonis229stmg/g，whichis1．70timesofthenational1standardsampleofactivatedcarbon．TheFTIＲexperimentshowsthatthesurfacesofactivatedcarbonsaredominatedbyacidicfunctionalgroupssuchashydroxy，carbonylandcarboxyl．Theisothermadsorptionbehaviorwasfoundtofitw

8、ellwithbothFreundlichandＲedlich-Petersonequa-tions．Theadsorptionprocessisconcludedtobeakindoffavorableadsorption．Thenegativechangeinfreeener-00gy(ΔG)andpositivechangeinenthalpy(ΔH)indicat