劉世軍 ，高 森 ，唐志書(shū) △，崔春利 ，劉紅波 ，梁艷妮 ，張 娛 ，王 梅

1陜西中醫(yī)藥大學(xué)/陜西省中藥資源產(chǎn)業(yè)化協(xié)同創(chuàng)新中心，陜西 咸陽(yáng) 712083;2陜西省中藥基礎(chǔ)與新藥研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;3陜西中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院

活性炭是一種具有豐富孔隙結(jié)構(gòu)和巨大比表面積的碳質(zhì)吸附材料，具有吸附能力強(qiáng)、化學(xué)穩(wěn)定性好，力學(xué)強(qiáng)度高，且可方便再生等特點(diǎn)，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防、交通、醫(yī)藥衛(wèi)生、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域被廣泛使用［1-2］。常規(guī)制備和處理活性炭耗工耗時(shí)，煅法在一定程度上操作簡(jiǎn)單易行，省時(shí)省力。

大棗(Ziziphus jujubaMill.)為鼠李科(Rhamnaceae)落葉灌木或小喬木棗屬植物，全國(guó)各地均有栽培，在陜西、河北、河南、山東等地栽培較多。大棗性甘、溫，歸脾、胃經(jīng)，具有補(bǔ)中益氣，養(yǎng)血安神的功效［3］。大棗核中富含木質(zhì)素及礦物質(zhì)，具有開(kāi)發(fā)木質(zhì)活性炭的巨大潛力，如果將果核和棗葉當(dāng)作廢棄物而丟棄會(huì)造成大量資源的浪費(fèi)，還會(huì)污染環(huán)境。在生活、化工、制藥等方面，由于木質(zhì)活性炭?jī)?yōu)越的性能而被廣泛應(yīng)用?；钚蕴康脑嫌泻颂彝鈿?、椰殼、杏核等農(nóng)林產(chǎn)物，雖然也有將大棗核作為制備木質(zhì)活性炭的材料［4］，但未見(jiàn)采用煅法且不加活化劑將其制備成木質(zhì)活性炭的相關(guān)報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)采用煅法制取活性炭，并對(duì)其相關(guān)性能進(jìn)行測(cè)定。

1 材料與方法

1.1 儀器 101型電熱鼓風(fēng)干燥箱(北京科偉永興儀器有限公司)；藥篩；SHZ-82型恒溫水浴振蕩器(江蘇教育玻塑廠(chǎng))；UV2600紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)(島津公司)；酒精計(jì)(河北省武強(qiáng)縣同輝儀表廠(chǎng))；HH-2型電熱恒溫水浴鍋(北京科偉永興儀器有限公司)；SHB-Ⅲ循環(huán)水式多用真空泵(鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司)；ACS-30電子秤(杰力衡器有限公司)；分析天平(上海佑科儀器儀表有限公司)；電爐子(飛龍電器)；沙子；不銹鋼盆；小瓷碟。

1.2 材料與試劑 大棗核(實(shí)驗(yàn)室自制)；95%乙醇(安徽安特食品股份有限公司出品)；碘(天津市天力士化學(xué)試劑有限公司)；碘化鉀(天津市天力士化學(xué)試劑有限公司)；硫代硫酸鈉(天津市天力士化學(xué)試劑有限公司)；可溶性淀粉(重慶茂業(yè)化學(xué)試劑有限公司)；重鉻酸鉀(重慶茂業(yè)化學(xué)試劑有限公司)；亞甲基藍(lán)(重慶茂業(yè)化學(xué)試劑有限公司)；磷酸氫二鈉(西安三浦化學(xué)試劑有限公司)；磷酸二氫鉀(西安三浦化學(xué)試劑有限公司)；亞甲基藍(lán)試驗(yàn)液(西安三浦化學(xué)試劑有限公司)。

1.3 方法

1.3.1 活性炭制備方法 制備工藝：大棗核粉碎→煅制法→水洗→干燥→粉碎過(guò)篩→活性炭。操作要點(diǎn)：烘箱溫度調(diào)到105℃，將大棗核放入烘箱若干小時(shí)直至干燥，然后粉碎過(guò)7號(hào)篩，不用活化劑活化，備用。準(zhǔn)備好電爐子，沙子，不銹鋼盆，電爐子提前預(yù)熱，再將粉碎好的樣品放入小瓷碟中，用另一小瓷碟封閉，再用不銹鋼盆倒扣瓷蝶，用沙子將其縫隙填滿(mǎn)防止空氣進(jìn)入，開(kāi)中火，開(kāi)始計(jì)時(shí)，分別煅制 15、20、25、30 分鐘，待冷卻至室溫打開(kāi)，收集樣品；水洗，烘干后研碎，過(guò)9號(hào)篩，密封保存即為活性炭。

1.3.2 活性炭性能測(cè)定 根據(jù)中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)木質(zhì)活性炭試驗(yàn)方法碘吸附值的測(cè)定(GB/T12496.8-1999)方法以及木質(zhì)活性炭檢驗(yàn)方法中亞甲基藍(lán)脫色力(GB/T12496.2-90)的測(cè)定，對(duì)所制備的活性炭性能進(jìn)行測(cè)定。

2 結(jié)果

2.1 煅制時(shí)間對(duì)活性炭產(chǎn)率的影響 隨著煅制時(shí)間的增加，棗核活性炭產(chǎn)率先升高后降低。當(dāng)活化時(shí)間從20分鐘延長(zhǎng)到25分鐘時(shí)，活性炭的產(chǎn)率從42.8%降低至42.4%；可能隨著煅制時(shí)間的延長(zhǎng)，碳化反應(yīng)進(jìn)行得越充分，碳的燒失越多，致使活性炭的收率下降，但活化20～25分鐘時(shí)產(chǎn)率下降并不明顯，見(jiàn)圖1。

2.2 煅制時(shí)間對(duì)活性炭碘吸附值的影響 碘吸附值用來(lái)表示活性炭對(duì)液體物質(zhì)的吸附能力，棗核制取的活性炭碘吸附值隨著煅制時(shí)間的增長(zhǎng)先增加后下降，且在25分鐘達(dá)到峰值，可能隨著煅制時(shí)間的延長(zhǎng)，活化程度逐漸加深，形成的微孔和中孔逐步增多，其孔隙結(jié)構(gòu)越來(lái)越發(fā)達(dá)，同時(shí)，時(shí)間持續(xù)延長(zhǎng)可能造成活性炭微孔結(jié)構(gòu)的破壞，進(jìn)而使得碘吸附值下降，見(jiàn)圖2。

2.3 煅制時(shí)間對(duì)活性炭亞甲基藍(lán)脫色力的影響 亞甲基藍(lán)脫色力是用來(lái)表示活性炭脫色能力的依據(jù)。所制棗核活性炭亞甲基藍(lán)的脫色力在25分鐘達(dá)到峰值，此時(shí)刻煅制的活性炭脫色力最強(qiáng)，之后亞甲基藍(lán)脫色力隨時(shí)間的增加有下降趨勢(shì)，可能是由于碳化程度逐漸加深，形成的微孔和中孔逐步增多，其孔隙結(jié)構(gòu)越來(lái)越發(fā)達(dá)，持續(xù)的高溫導(dǎo)致原本的微孔結(jié)構(gòu)出現(xiàn)塌陷，從而導(dǎo)致亞甲基藍(lán)脫色力的下降，見(jiàn)圖3。

圖3 煅制時(shí)間與活性炭亞甲基藍(lán)脫色力的關(guān)系

3 討論

3.1 煅制時(shí)間 在其他條件不變的情況下，反應(yīng)速度基本不變，而煅制時(shí)間直接決定著活化程度。隨著煅制時(shí)間的延長(zhǎng)，活性炭的產(chǎn)率、碘吸附值、亞甲基藍(lán)脫色力均逐步升高然后下降。所以煅制時(shí)間不能太長(zhǎng)，長(zhǎng)時(shí)間高溫會(huì)引起原本已經(jīng)炭化合適的活性炭微孔結(jié)構(gòu)發(fā)生塌陷，造成活性炭性能下降。為了兼顧活性炭吸附性能和得率，選擇活化時(shí)間為25分鐘。

3.2 操作注意 在煅燒過(guò)程中，由于棗核受熱炭化，有氣體及濃煙從鍋縫中慢慢冒出，應(yīng)及時(shí)用濕沙子封堵，以防空氣進(jìn)入，使樣品灰化。煅制結(jié)束后需等鍋體至室溫后方能開(kāi)鍋，防止樣品遇到空氣復(fù)燃而灰化。

3.3 操作人員保護(hù) 在整個(gè)操作過(guò)程中，要加強(qiáng)勞動(dòng)保護(hù)，防止被燙傷。而且在研制和過(guò)篩中戴上口罩盡量避免粉塵、活性炭吸入呼吸道，以造成不必要的健康隱患。

總之，本實(shí)驗(yàn)采用市面上從未用過(guò)的煅法，在制備方法上有一定創(chuàng)新，其成本低廉，操作簡(jiǎn)易可行，安全可靠，為大工業(yè)生產(chǎn)提供了一定技術(shù)支撐。

［1］竇智峰，姚伯元.高性能活性炭制備技術(shù)新進(jìn)展［J］.海南大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2006，24(1)：74-78.

［2］Rozada F，O t ero M，G arci a A I.A ct i ve carbons from sew age sl udge and di scarded t yres;product i on and opt i m i zat i on［J］.J H azard M at er B，2005，124(1/3):181-191.

［3］劉世軍，唐志書(shū)，崔春利，等.大棗化學(xué)成分的研究進(jìn)展［J］.云南中醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)，2015，38(3)：96-100.

［4］張?jiān)?，楊曉霞，徐家偉，?化學(xué)活化法制棗核基活性炭研究［J］.廣州化工，2015，43(6)：102-104.