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        乙二胺改性花生殼對(duì)剛果紅的吸附性能

        2014-07-11 07:59:06王中華等
        江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2014年4期
        關(guān)鍵詞:剛果紅乙二胺吸附

        王中華等

        摘要:以花生殼為原料,乙二胺為改性劑,制備了改性花生殼吸附劑,以其吸附染料剛果紅,探討改性花生殼加入量、吸附時(shí)間、溫度、pH值等因素對(duì)吸附效果的影響。結(jié)果表明,乙二胺改性可顯著提高花生殼對(duì)剛果紅的吸附效果,當(dāng)改性花生殼加入量為0.4 g、吸附時(shí)間為60 min、溫度為35 ℃、pH值為2時(shí)吸附效果最佳,吸附過程符合Langmuir和Freundlich等溫式。改性花生殼經(jīng)NaOH再生后可重復(fù)使用。

        關(guān)鍵詞:乙二胺;改性花生殼;吸附;剛果紅;吸附等溫模型

        中圖分類號(hào): X703 文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A 文章編號(hào):1002-1302(2014)04-0320-03

        收稿日期:2013-08-12

        作者簡(jiǎn)介:王中華(1979—),男,江蘇泰州人,碩士,副教授,主要從事污染防治新技術(shù)、新原理研究。E-mail:wzhhtzy@126.com。隨著印染工業(yè)的不斷發(fā)展,染料工業(yè)廢水對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類健康的影響日益嚴(yán)重。目前染料廢水的處理方法主要有氧化法、混凝法、催化氧化法、電解法和吸附法等。吸附法能夠有效去除廢水中難降解的有機(jī)物,出水水質(zhì)好且穩(wěn)定,無二次污染,在染料廢水處理中有著廣泛的應(yīng)用[1-3]。近年來,利用廉價(jià)的農(nóng)林廢棄物吸附低濃度的染料廢水引起了人們的重視,常用的吸附劑有花生殼、麥秸稈、稻殼、鋸末等[4-5]。

        花生殼是花生加工的下腳料,來源豐富,成本低廉,是一類性能優(yōu)良的生物吸附劑?;ㄉ鷼さ闹饕煞譃槟举|(zhì)素、纖維素和半纖維素,含有大量的-OH,可針對(duì)不同的吸附對(duì)象,通過化學(xué)改性引入對(duì)有機(jī)物、金屬離子等作用力更強(qiáng)的活性基團(tuán),以改善其吸附能力[6]。本試驗(yàn)采用乙二胺對(duì)花生殼進(jìn)行改性,制備新型吸附劑,探討其對(duì)剛果紅的吸附性能、最佳吸附條件及其吸附機(jī)理,為其在染料廢水治理中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

        1材料與方法

        1.1試劑和儀器

        試劑:乙二胺(無錫市靈達(dá)化工試劑廠);剛果紅(上海試劑三廠);氫氧化鈉、鹽酸(無錫市亞盛化工有限公司)。試劑均為分析純?;ㄉ鷼べ徸援?dāng)?shù)剞r(nóng)貿(mào)市場(chǎng),洗滌,60 ℃烘干,使用高速粉碎機(jī)粉碎,過篩。

        儀器:XKG-100A高速粉碎機(jī)(姜堰市新康醫(yī)療器械有限公司);TDL-4離心機(jī)(上海安亭科學(xué)儀器廠);721型分光光度計(jì)(上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司);SHA-C水浴恒溫振蕩器(江蘇金壇市中大儀器廠);PHS-3C數(shù)字式酸度計(jì)(江蘇江分電分析儀器有限公司)。

        1.2改性花生殼的制備

        稱取過20~40目篩的花生殼粉末10.0 g,置于250 mL圓底燒瓶中,加入10 mL的乙二胺溶液、100 mL的水,在水浴鍋中65 ℃反應(yīng)2 h,抽濾,濾渣用蒸餾水洗至中性,70 ℃下干燥,得乙二胺改性花生殼,置于干燥器中備用。

        1.3靜態(tài)吸附試驗(yàn)

        稱取一定量的乙二胺改性花生殼于150 mL錐形瓶中,加入50 mL一定濃度的剛果紅溶液,恒溫水浴振蕩吸附一定時(shí)間,離心,取上層清液,測(cè)定吸附后溶液的吸光度,根據(jù)A-C曲線,計(jì)算出溶液中剩余的剛果紅濃度,按公式(1)和(2)計(jì)算改性花生殼吸附剛果紅的去除率E和吸附量qt。

        2結(jié)果與討論

        2.1乙二胺改性對(duì)花生殼吸附剛果紅效果的影響

        取50 mL濃度為10 mg/L的剛果紅溶液置于錐形瓶中,加入乙二胺改性和未改性花生殼各0.4 g,在溫度為25 ℃下振蕩吸附60 min,對(duì)比乙二胺改性前后花生殼對(duì)剛果紅的吸附效果。

        在相同的吸附條件下,改性花生殼對(duì)剛果紅的去除率可達(dá)95.73%,吸附量為1.20 mg/g;未改性花生殼對(duì)剛果紅的去除率僅為65.15%,吸附量為0.81 mg/g。乙二胺改性可顯著提高花生殼對(duì)剛果紅的吸附效果,這是因?yàn)橐叶放c花生殼表面的的羧基進(jìn)行酯化反應(yīng),同時(shí)引入了氨基,氨基易質(zhì)子化帶正電荷,增強(qiáng)了對(duì)陰離子染料剛果紅的吸附能力。

        2.7花生殼的再生和重復(fù)利用

        使用0.01 mol/L的NaOH溶液對(duì)已吸附飽和的改性花生殼進(jìn)行再生,用蒸餾水洗至中性,干燥箱中于60 ℃烘干。取50 mL濃度為10 mg/L的剛果紅溶液置于錐形瓶中,加入0.4 g再生后的改性花生殼,25 ℃下恒溫振蕩吸附60 min,考察再生和重復(fù)利用效果。改性花生殼經(jīng)2次再生后吸附剛果紅的去除率分別為89.62%和86.17%。堿性溶液中OH-有利于解吸過程的進(jìn)行,改性花生殼經(jīng)NaOH再生后可重復(fù)使用。

        3結(jié)論

        采用乙二胺對(duì)花生殼進(jìn)行改性,改性花生殼對(duì)剛果紅的吸附效果大大提高。乙二胺與花生殼表面的羧基進(jìn)行酯化反應(yīng),引入的氨基易質(zhì)子化帶正電荷,增強(qiáng)了對(duì)陰離子染料剛果紅的吸附能力。濃度為10 mg/L的剛果紅溶液的最佳吸附條件為:改性花生殼加入量0.4 g,吸附時(shí)間60 min,溫度 35 ℃,pH值2。

        改性花生殼對(duì)剛果紅的吸附符合Langmuir和Freundlich等溫式,吸附為單分子層吸附,吸附特性良好,吸附過程易于進(jìn)行。

        使用0.01 mol/L的NaOH溶液對(duì)已吸附飽和的改性花生殼進(jìn)行再生,經(jīng)2次再生后改性花生殼吸附剛果紅的去除率分別為89.62%和86.17%。改性花生殼經(jīng)NaOH再生后可重復(fù)使用。

        參考文獻(xiàn):

        [1]Han R P,Ding D D,Xu Y F,et al. Use of rice husk for the adsorption of Congo red from aqueous solution in column mode[J]. Bioresource Technology,2008,99(8):2938-2946.

        [2]李仲民,童張法,唐艷葵. 聚合鋁蒙脫土的制備及其吸附染料性能[J]. 工業(yè)水處理,2008,28(2):55-57.

        [3]孫建兵,李雪蓮,倪吾鐘. 炭化污泥吸附染料的性能及其在處理印染廢水中的應(yīng)用[J]. 環(huán)境工程學(xué)報(bào),2011,5(6):1278-1282.

        [4]楊帆,宋小杰,韋文美. 農(nóng)產(chǎn)品廢棄物對(duì)染料廢水處理研究進(jìn)展[J]. 安徽建筑工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2009,17(4):69-73.

        [5]Hameed B H,El-Khaiary M I. Sorption kinetics and isotherm studies of a cationic dye using agricultural waste:broad bean peels[J]. Journal of Hazardous Materials,2008,154(1/2/3):639-648.

        [6]宋應(yīng)華,高媛. 甲醇酯化改性花生殼吸附溴甲酚綠的研究[J]. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué),2011,50(8):1558-1560,1571.

        [7]Li Z H,Chang X J,Zou X J,et al. Chemically-modified activated Carbon with ethylenediamine for selective solid-phase extraction and preconcentration of metal ions[J]. Analytica Chimica Acta,2009,632(2):272-277.

        [8]李步海,厲林靜,孫小梅. 乙二胺改性花生殼粉吸附陰離子染料的研究[J]. 中南民族大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2011,30(3):20-24.

        摘要:以花生殼為原料,乙二胺為改性劑,制備了改性花生殼吸附劑,以其吸附染料剛果紅,探討改性花生殼加入量、吸附時(shí)間、溫度、pH值等因素對(duì)吸附效果的影響。結(jié)果表明,乙二胺改性可顯著提高花生殼對(duì)剛果紅的吸附效果,當(dāng)改性花生殼加入量為0.4 g、吸附時(shí)間為60 min、溫度為35 ℃、pH值為2時(shí)吸附效果最佳,吸附過程符合Langmuir和Freundlich等溫式。改性花生殼經(jīng)NaOH再生后可重復(fù)使用。

        關(guān)鍵詞:乙二胺;改性花生殼;吸附;剛果紅;吸附等溫模型

        中圖分類號(hào): X703 文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A 文章編號(hào):1002-1302(2014)04-0320-03

        收稿日期:2013-08-12

        作者簡(jiǎn)介:王中華(1979—),男,江蘇泰州人,碩士,副教授,主要從事污染防治新技術(shù)、新原理研究。E-mail:wzhhtzy@126.com。隨著印染工業(yè)的不斷發(fā)展,染料工業(yè)廢水對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類健康的影響日益嚴(yán)重。目前染料廢水的處理方法主要有氧化法、混凝法、催化氧化法、電解法和吸附法等。吸附法能夠有效去除廢水中難降解的有機(jī)物,出水水質(zhì)好且穩(wěn)定,無二次污染,在染料廢水處理中有著廣泛的應(yīng)用[1-3]。近年來,利用廉價(jià)的農(nóng)林廢棄物吸附低濃度的染料廢水引起了人們的重視,常用的吸附劑有花生殼、麥秸稈、稻殼、鋸末等[4-5]。

        花生殼是花生加工的下腳料,來源豐富,成本低廉,是一類性能優(yōu)良的生物吸附劑?;ㄉ鷼さ闹饕煞譃槟举|(zhì)素、纖維素和半纖維素,含有大量的-OH,可針對(duì)不同的吸附對(duì)象,通過化學(xué)改性引入對(duì)有機(jī)物、金屬離子等作用力更強(qiáng)的活性基團(tuán),以改善其吸附能力[6]。本試驗(yàn)采用乙二胺對(duì)花生殼進(jìn)行改性,制備新型吸附劑,探討其對(duì)剛果紅的吸附性能、最佳吸附條件及其吸附機(jī)理,為其在染料廢水治理中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

        1材料與方法

        1.1試劑和儀器

        試劑:乙二胺(無錫市靈達(dá)化工試劑廠);剛果紅(上海試劑三廠);氫氧化鈉、鹽酸(無錫市亞盛化工有限公司)。試劑均為分析純?;ㄉ鷼べ徸援?dāng)?shù)剞r(nóng)貿(mào)市場(chǎng),洗滌,60 ℃烘干,使用高速粉碎機(jī)粉碎,過篩。

        儀器:XKG-100A高速粉碎機(jī)(姜堰市新康醫(yī)療器械有限公司);TDL-4離心機(jī)(上海安亭科學(xué)儀器廠);721型分光光度計(jì)(上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司);SHA-C水浴恒溫振蕩器(江蘇金壇市中大儀器廠);PHS-3C數(shù)字式酸度計(jì)(江蘇江分電分析儀器有限公司)。

        1.2改性花生殼的制備

        稱取過20~40目篩的花生殼粉末10.0 g,置于250 mL圓底燒瓶中,加入10 mL的乙二胺溶液、100 mL的水,在水浴鍋中65 ℃反應(yīng)2 h,抽濾,濾渣用蒸餾水洗至中性,70 ℃下干燥,得乙二胺改性花生殼,置于干燥器中備用。

        1.3靜態(tài)吸附試驗(yàn)

        稱取一定量的乙二胺改性花生殼于150 mL錐形瓶中,加入50 mL一定濃度的剛果紅溶液,恒溫水浴振蕩吸附一定時(shí)間,離心,取上層清液,測(cè)定吸附后溶液的吸光度,根據(jù)A-C曲線,計(jì)算出溶液中剩余的剛果紅濃度,按公式(1)和(2)計(jì)算改性花生殼吸附剛果紅的去除率E和吸附量qt。

        2結(jié)果與討論

        2.1乙二胺改性對(duì)花生殼吸附剛果紅效果的影響

        取50 mL濃度為10 mg/L的剛果紅溶液置于錐形瓶中,加入乙二胺改性和未改性花生殼各0.4 g,在溫度為25 ℃下振蕩吸附60 min,對(duì)比乙二胺改性前后花生殼對(duì)剛果紅的吸附效果。

        在相同的吸附條件下,改性花生殼對(duì)剛果紅的去除率可達(dá)95.73%,吸附量為1.20 mg/g;未改性花生殼對(duì)剛果紅的去除率僅為65.15%,吸附量為0.81 mg/g。乙二胺改性可顯著提高花生殼對(duì)剛果紅的吸附效果,這是因?yàn)橐叶放c花生殼表面的的羧基進(jìn)行酯化反應(yīng),同時(shí)引入了氨基,氨基易質(zhì)子化帶正電荷,增強(qiáng)了對(duì)陰離子染料剛果紅的吸附能力。

        2.7花生殼的再生和重復(fù)利用

        使用0.01 mol/L的NaOH溶液對(duì)已吸附飽和的改性花生殼進(jìn)行再生,用蒸餾水洗至中性,干燥箱中于60 ℃烘干。取50 mL濃度為10 mg/L的剛果紅溶液置于錐形瓶中,加入0.4 g再生后的改性花生殼,25 ℃下恒溫振蕩吸附60 min,考察再生和重復(fù)利用效果。改性花生殼經(jīng)2次再生后吸附剛果紅的去除率分別為89.62%和86.17%。堿性溶液中OH-有利于解吸過程的進(jìn)行,改性花生殼經(jīng)NaOH再生后可重復(fù)使用。

        3結(jié)論

        采用乙二胺對(duì)花生殼進(jìn)行改性,改性花生殼對(duì)剛果紅的吸附效果大大提高。乙二胺與花生殼表面的羧基進(jìn)行酯化反應(yīng),引入的氨基易質(zhì)子化帶正電荷,增強(qiáng)了對(duì)陰離子染料剛果紅的吸附能力。濃度為10 mg/L的剛果紅溶液的最佳吸附條件為:改性花生殼加入量0.4 g,吸附時(shí)間60 min,溫度 35 ℃,pH值2。

        改性花生殼對(duì)剛果紅的吸附符合Langmuir和Freundlich等溫式,吸附為單分子層吸附,吸附特性良好,吸附過程易于進(jìn)行。

        使用0.01 mol/L的NaOH溶液對(duì)已吸附飽和的改性花生殼進(jìn)行再生,經(jīng)2次再生后改性花生殼吸附剛果紅的去除率分別為89.62%和86.17%。改性花生殼經(jīng)NaOH再生后可重復(fù)使用。

        參考文獻(xiàn):

        [1]Han R P,Ding D D,Xu Y F,et al. Use of rice husk for the adsorption of Congo red from aqueous solution in column mode[J]. Bioresource Technology,2008,99(8):2938-2946.

        [2]李仲民,童張法,唐艷葵. 聚合鋁蒙脫土的制備及其吸附染料性能[J]. 工業(yè)水處理,2008,28(2):55-57.

        [3]孫建兵,李雪蓮,倪吾鐘. 炭化污泥吸附染料的性能及其在處理印染廢水中的應(yīng)用[J]. 環(huán)境工程學(xué)報(bào),2011,5(6):1278-1282.

        [4]楊帆,宋小杰,韋文美. 農(nóng)產(chǎn)品廢棄物對(duì)染料廢水處理研究進(jìn)展[J]. 安徽建筑工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2009,17(4):69-73.

        [5]Hameed B H,El-Khaiary M I. Sorption kinetics and isotherm studies of a cationic dye using agricultural waste:broad bean peels[J]. Journal of Hazardous Materials,2008,154(1/2/3):639-648.

        [6]宋應(yīng)華,高媛. 甲醇酯化改性花生殼吸附溴甲酚綠的研究[J]. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué),2011,50(8):1558-1560,1571.

        [7]Li Z H,Chang X J,Zou X J,et al. Chemically-modified activated Carbon with ethylenediamine for selective solid-phase extraction and preconcentration of metal ions[J]. Analytica Chimica Acta,2009,632(2):272-277.

        [8]李步海,厲林靜,孫小梅. 乙二胺改性花生殼粉吸附陰離子染料的研究[J]. 中南民族大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2011,30(3):20-24.

        摘要:以花生殼為原料,乙二胺為改性劑,制備了改性花生殼吸附劑,以其吸附染料剛果紅,探討改性花生殼加入量、吸附時(shí)間、溫度、pH值等因素對(duì)吸附效果的影響。結(jié)果表明,乙二胺改性可顯著提高花生殼對(duì)剛果紅的吸附效果,當(dāng)改性花生殼加入量為0.4 g、吸附時(shí)間為60 min、溫度為35 ℃、pH值為2時(shí)吸附效果最佳,吸附過程符合Langmuir和Freundlich等溫式。改性花生殼經(jīng)NaOH再生后可重復(fù)使用。

        關(guān)鍵詞:乙二胺;改性花生殼;吸附;剛果紅;吸附等溫模型

        中圖分類號(hào): X703 文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A 文章編號(hào):1002-1302(2014)04-0320-03

        收稿日期:2013-08-12

        作者簡(jiǎn)介:王中華(1979—),男,江蘇泰州人,碩士,副教授,主要從事污染防治新技術(shù)、新原理研究。E-mail:wzhhtzy@126.com。隨著印染工業(yè)的不斷發(fā)展,染料工業(yè)廢水對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類健康的影響日益嚴(yán)重。目前染料廢水的處理方法主要有氧化法、混凝法、催化氧化法、電解法和吸附法等。吸附法能夠有效去除廢水中難降解的有機(jī)物,出水水質(zhì)好且穩(wěn)定,無二次污染,在染料廢水處理中有著廣泛的應(yīng)用[1-3]。近年來,利用廉價(jià)的農(nóng)林廢棄物吸附低濃度的染料廢水引起了人們的重視,常用的吸附劑有花生殼、麥秸稈、稻殼、鋸末等[4-5]。

        花生殼是花生加工的下腳料,來源豐富,成本低廉,是一類性能優(yōu)良的生物吸附劑?;ㄉ鷼さ闹饕煞譃槟举|(zhì)素、纖維素和半纖維素,含有大量的-OH,可針對(duì)不同的吸附對(duì)象,通過化學(xué)改性引入對(duì)有機(jī)物、金屬離子等作用力更強(qiáng)的活性基團(tuán),以改善其吸附能力[6]。本試驗(yàn)采用乙二胺對(duì)花生殼進(jìn)行改性,制備新型吸附劑,探討其對(duì)剛果紅的吸附性能、最佳吸附條件及其吸附機(jī)理,為其在染料廢水治理中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

        1材料與方法

        1.1試劑和儀器

        試劑:乙二胺(無錫市靈達(dá)化工試劑廠);剛果紅(上海試劑三廠);氫氧化鈉、鹽酸(無錫市亞盛化工有限公司)。試劑均為分析純。花生殼購自當(dāng)?shù)剞r(nóng)貿(mào)市場(chǎng),洗滌,60 ℃烘干,使用高速粉碎機(jī)粉碎,過篩。

        儀器:XKG-100A高速粉碎機(jī)(姜堰市新康醫(yī)療器械有限公司);TDL-4離心機(jī)(上海安亭科學(xué)儀器廠);721型分光光度計(jì)(上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司);SHA-C水浴恒溫振蕩器(江蘇金壇市中大儀器廠);PHS-3C數(shù)字式酸度計(jì)(江蘇江分電分析儀器有限公司)。

        1.2改性花生殼的制備

        稱取過20~40目篩的花生殼粉末10.0 g,置于250 mL圓底燒瓶中,加入10 mL的乙二胺溶液、100 mL的水,在水浴鍋中65 ℃反應(yīng)2 h,抽濾,濾渣用蒸餾水洗至中性,70 ℃下干燥,得乙二胺改性花生殼,置于干燥器中備用。

        1.3靜態(tài)吸附試驗(yàn)

        稱取一定量的乙二胺改性花生殼于150 mL錐形瓶中,加入50 mL一定濃度的剛果紅溶液,恒溫水浴振蕩吸附一定時(shí)間,離心,取上層清液,測(cè)定吸附后溶液的吸光度,根據(jù)A-C曲線,計(jì)算出溶液中剩余的剛果紅濃度,按公式(1)和(2)計(jì)算改性花生殼吸附剛果紅的去除率E和吸附量qt。

        2結(jié)果與討論

        2.1乙二胺改性對(duì)花生殼吸附剛果紅效果的影響

        取50 mL濃度為10 mg/L的剛果紅溶液置于錐形瓶中,加入乙二胺改性和未改性花生殼各0.4 g,在溫度為25 ℃下振蕩吸附60 min,對(duì)比乙二胺改性前后花生殼對(duì)剛果紅的吸附效果。

        在相同的吸附條件下,改性花生殼對(duì)剛果紅的去除率可達(dá)95.73%,吸附量為1.20 mg/g;未改性花生殼對(duì)剛果紅的去除率僅為65.15%,吸附量為0.81 mg/g。乙二胺改性可顯著提高花生殼對(duì)剛果紅的吸附效果,這是因?yàn)橐叶放c花生殼表面的的羧基進(jìn)行酯化反應(yīng),同時(shí)引入了氨基,氨基易質(zhì)子化帶正電荷,增強(qiáng)了對(duì)陰離子染料剛果紅的吸附能力。

        2.7花生殼的再生和重復(fù)利用

        使用0.01 mol/L的NaOH溶液對(duì)已吸附飽和的改性花生殼進(jìn)行再生,用蒸餾水洗至中性,干燥箱中于60 ℃烘干。取50 mL濃度為10 mg/L的剛果紅溶液置于錐形瓶中,加入0.4 g再生后的改性花生殼,25 ℃下恒溫振蕩吸附60 min,考察再生和重復(fù)利用效果。改性花生殼經(jīng)2次再生后吸附剛果紅的去除率分別為89.62%和86.17%。堿性溶液中OH-有利于解吸過程的進(jìn)行,改性花生殼經(jīng)NaOH再生后可重復(fù)使用。

        3結(jié)論

        采用乙二胺對(duì)花生殼進(jìn)行改性,改性花生殼對(duì)剛果紅的吸附效果大大提高。乙二胺與花生殼表面的羧基進(jìn)行酯化反應(yīng),引入的氨基易質(zhì)子化帶正電荷,增強(qiáng)了對(duì)陰離子染料剛果紅的吸附能力。濃度為10 mg/L的剛果紅溶液的最佳吸附條件為:改性花生殼加入量0.4 g,吸附時(shí)間60 min,溫度 35 ℃,pH值2。

        改性花生殼對(duì)剛果紅的吸附符合Langmuir和Freundlich等溫式,吸附為單分子層吸附,吸附特性良好,吸附過程易于進(jìn)行。

        使用0.01 mol/L的NaOH溶液對(duì)已吸附飽和的改性花生殼進(jìn)行再生,經(jīng)2次再生后改性花生殼吸附剛果紅的去除率分別為89.62%和86.17%。改性花生殼經(jīng)NaOH再生后可重復(fù)使用。

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