微波辐射竹节磷酸法制备活性炭的研究.pdf

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1、第卷第期林产化学与工业年月微波辐射竹节磷酸法制备活性炭的研究。彭金辉!樊希安!王尧!秦文峰!郭胜惠!昆明理工大学材料与冶金工程学院"云南昆明#摘要!研究了以竹节废料为原料9采用微波辐射磷酸法制备活性炭的可行性O探讨了微波功率活化时间及磷酸浓度对产品活性炭各项指标的影响O得到了微波辐射磷酸法制备活性炭的最佳工艺C微波功率活化时间磷酸质量分数O用此工艺条件制得的活性炭碘吸附值/亚甲基蓝脱色率/得率O该工艺所需活化时间为传统方法的/9产品活性炭亚甲基蓝脱色率为国家一级品标准(/)的倍O本工艺方法为竹节废料的综合开发利用找到了新的途径O关键词!活性炭S微波S竹节S磷酸中图分类号!

2、S文献标识码!文章编号!()9999(999)C9C9()9/9//(/)CSSS竹子是森林资源的重要组成部分O世界上竹子大约有多属多种9广泛分布在亚太非洲南美洲等地区O我国是世界上竹子最丰富的国家9共有多属多种9根据第次资源清查的结果9我国现有竹林面积达万9其中毛竹面积达万9竹林面积蓄积量及年产量均居世。收稿日期!基金项目!国家自然科学基金资助项目()作者简介!彭金辉()9男9云南墨江人9教授9博士生导师9研究方向C微波在活性炭制备中的应用微波冶金O林产化学与工业第卷界之首而我国又是森林资源短缺的国家木材供需矛盾突出缺口比较大树木生长周期长见效慢但在过去大部分厂家都是以木

3、材为原料生产活性炭这不仅加重了我国木材供需的矛盾而且破坏了生态环境从这个意义上说竹子是林业的短中之长慢中之快但是竹材加工利用在广度和深度上都还有待进一步的提高竹炭的分子结构呈六角形质地坚硬细密多孔吸附力较强因此竹子是制备活性炭的较佳原料本试验是利用竹制品生产厂的剩余物竹节废料来制备活性炭这既为生产活性炭找到了一种很好的原料又为环境保护创造了有利条件并缓解了我国木材供需的矛盾作者曾报道了微波辐射氯化锌法和水蒸气法处理竹节废料制备活性炭的研究但以竹节为原料采用微波辐射磷酸法制备活性炭的研究还未见报道材料及方法试验原料及试剂以云南省某竹制品厂的剩余物竹节为原料自然风干后备用盐酸磷酸工业级

4、碘碘化钾亚甲基蓝皆为分析纯活性炭碘吸附值及亚甲基蓝脱色率的测定分别采用和标准试验装置试验所用主要设备采用型电子天平上海改装过的微波炉微波最大输出功率频率试验装置由微波炉个锥形瓶一个缓冲瓶一个水封和真空泵组成该装置可以处理回收竹节的挥发分试验工艺和方法试验采用的工艺流程如图所示图微波辐射磷酸法制备活性炭工艺流程图先将竹节废料破碎放入烘箱中烘干烘干温度为然后用磷酸溶液浸渍竹节废料干磷酸为再用微波炉辐射使之炭化活化对辐射后的产品进行酸洗酸洗采用浓度为的稀盐酸溶液漂洗使物料的值接近烘干最后得到活性炭产品根据微波辐射磷酸法制备活性炭的特点经过表正交试验因素水平表初步试验研究选定对活性炭性能影

5、响较大的微波功率辐射时间磷酸溶液浓度作为试验的个因因素水平素将每个因素选取个水平采用正交试验法选微波功率辐射时间磷酸质量分数用L正交设计表正交试验因素水平表见表结果与讨论活化试验和炭样分析结果见表由表可以看出用不同制备工艺条件制得的活性炭性能相差较大为了判断所选的个因素对活性炭性能所产生影响的强弱程度并确定最佳工艺条件采用极差分析和方差分析由表可见在所设计的组试验中产品活性炭的最大碘吸附值为见表第组数据这一点与氯化锌法和水蒸气法所制竹节活性炭的性能不太一样作者曾研究过的水蒸气法和氯化锌法制备竹节活性炭其碘吸附值均超过了国家一级品标准而亚甲基蓝脱色率的最大值为见表第组数据远远超过了国

6、家一级品标准为国家一级品标准的倍所以从试验可以看出微波辐射磷酸法所制竹节活性炭适宜用在对亚甲基蓝脱色率要求高的行业如味精的脱色第期彭金辉等微波辐射竹节磷酸法制备活性炭的研究除臭蔗糖的脱色水的净化等方面鉴于此下面的极差分析和方差分析将对活性炭产品的亚甲基蓝脱色率和得率进行考察表正交试验结果微波功率碘吸附值亚甲基蓝脱色率试验号辐射时间磷酸质量分数得率极差分析对以上正交试验结果作极差分析极差分析结果如表所示由表可看出在所设计的组试验中除了第表试验极差分析组以外其余组的亚甲基蓝脱色率均超过了国家一级品标准分析表中数据和极差各最佳水平按水平因素主次顺序排列为亚甲基蓝脱色率＞＞得率＞＞分析各因

7、素最佳水平顺序既考虑活性炭的吸附性能又兼顾活性炭的得率可平以得到在本试验条件下的最佳工艺即微平波功率辐射时间磷酸质量分数平在此条件下制得活性炭产品的碘吸附值为亚甲基蓝脱色率达得率为亚甲基蓝脱色率得率下表同见表中第组试验数据方差分析方差分析结果见表由表可知微波功率对亚甲基蓝脱色率的影响显著对得率影响最显著而辐射时间对亚甲基蓝脱色率和得率均影响显著磷酸浓度对亚甲基蓝脱色率影响显著对得率影响不显著表试验方差分析方差来源平方和均方显著性显著最显著显著显著显著不显著微观结构分析