楊斌 周雙

摘 要：現(xiàn)階段活性炭被廣泛應(yīng)用在污水處理中，發(fā)揮著積極的作用，對于我國環(huán)境治理有著重要意義?；诖?，本文先是研究了核桃果皮基活性炭的制備，分析了核桃果皮基活性炭的制備工藝及優(yōu)化，然后研究了核桃果皮基活性炭的吸附性能，分析了核桃果皮基活性炭對于酸性染料、堿性染料以及Cu2+的吸附，以期能夠提高核桃果皮基活性炭的應(yīng)用，促進我國的環(huán)境治理。

關(guān)鍵詞：核桃果皮基活性炭；制備工藝；吸附性能；污水治理

引言

我國目前水資源嚴(yán)重不足，水污染問題成為了困擾著我國的重要問題。隨著工業(yè)化社會的不斷發(fā)展，我國水污染問題日益嚴(yán)重，國家對于水污染的治理也十分重視。活性炭是一種以碳為主要元素的物質(zhì)材料，具有強大的吸附功能，如今在污水治理中已經(jīng)非常常見。使用廢棄材料制備活性炭已經(jīng)成為了當(dāng)下重要的研究課題，因此，研究核桃果皮基活性炭的制備及吸附性能具有十分重要的現(xiàn)實意義。

一、核桃果皮基活性炭的制備

（1）核桃果皮基活性炭的制備工藝

在核桃果皮基活性炭的制備制備過程中，需要使用的原料是核桃外果皮，還需要準(zhǔn)備孔雀石綠、棗紅、亞甲基藍(lán)、鹽酸、硝酸銅、磷酸等等。還需要準(zhǔn)備分光光度計、孔徑分析儀、干燥箱以及振蕩器。首先需要量取10克的干燥核桃外果皮，使用蒸餾水清洗干凈之后，經(jīng)過研磨之后進行篩取，置于燒杯中備用，使用移液管準(zhǔn)備試劑，將其混合攪拌，經(jīng)過密封處理之后需要放置在恒溫水浴箱之中，在烘干之后放置在馬弗爐之中，將溫度升高之后，進行活化處理，等到冷卻之后取出來。經(jīng)過熱鹽酸浸泡二十分鐘，使用熱蒸餾水清洗至中性，需要保障沒有氯元素被檢測處理，抽濾烘干即可。

（2）核桃果皮基活性炭的制備優(yōu)化

其中在核桃外果皮粉末和磷酸溶液的比例為1：3的時候，在160℃的條件下，浸漬處理一個小時左右，然后以每分鐘升高5℃的速度升高至450℃，保持一個小時左右。后使用稀鹽酸對核桃果皮基活性炭進行清洗，使用蒸餾水進行洗滌，在100℃環(huán)境中進行烘干處理。使用傅里葉紅外光譜儀進行分析，核桃外果皮上具備纖維素的官能團，在經(jīng)過活化處理之后，部分官能團發(fā)生氧化。使用X射線衍射儀進行分析，發(fā)現(xiàn)核桃外果皮的纖維素結(jié)晶區(qū)域經(jīng)過活化處理之后，逐漸消失，然后形成了無定型的炭結(jié)晶區(qū)。使用掃描電鏡進行觀察發(fā)現(xiàn)，核桃果皮活化之后，表面原本平滑的部分變得粗糙，出現(xiàn)大量的孔隙結(jié)構(gòu)，使得層狀結(jié)構(gòu)大量增多，這對于吸附過程的進行極為有利[1]。

二、核桃果皮基活性炭的吸附性能探究

（1）對于酸性染料的吸附性能

事實上，核桃果皮基活性炭的吸附時間、用量、濃度以及pH值對于吸附性能都有一定程度的影響。核桃果皮基活性炭經(jīng)常被作為價格低廉的吸附劑投入使用，核桃果皮基活性炭作為吸附劑的最佳投加量為每升2克，在核桃果皮基活性炭pH值處于0.9～10.7之內(nèi)，吸附量受到的影響較小，去除率能夠達(dá)到88%以上。在溫度升高時，吸附量也會增大。通過進行動力學(xué)吸附實驗，可以發(fā)現(xiàn)核桃果皮基活性炭的吸附速率呈現(xiàn)出先快后慢，在吸附過程的前十五分鐘，吸附速率是最快的，甚至能達(dá)到80%附近，在此之后吸附速率慢慢變小，最后趨于平衡狀態(tài)。在保持溫度不變的情況下，核桃果皮基活性炭是進行單分子層吸附，在逐漸升高溫度的時候，初始濃度是每升350毫克，吸附量達(dá)到每克93.11毫克。經(jīng)過吸附熱力學(xué)實驗，核桃果皮基活性炭在吸附過程中，熱量是為負(fù)的，也就是說是自發(fā)進行的，如果熱量變化為正數(shù)，那么就是自發(fā)的吸熱。

（2）對于堿性染料的吸附性能

以堿性染料中典型的孔雀石綠和亞甲基藍(lán)為例，核桃果皮基活性炭對孔雀石綠的最佳吸附狀態(tài)下，投入量為每升1g，pH值范圍處于 5～9時達(dá)到最佳效果。如果提高溫度，核桃果皮基活性炭的吸附能力也會隨之提高，核桃果皮基活性炭可作為孔雀石綠吸附劑，最佳投加量為每升1g，pH值控制在 6～9范圍內(nèi)。相反的，如果溫度降低，核桃果皮基活性炭吸附亞甲基藍(lán)的吸附量就會增加，核桃果皮基活性炭對亞甲基藍(lán)的吸附速率呈現(xiàn)出先快后慢，一個小時左右達(dá)到飽和吸附量80%左右[2]。

在溫度控制不變的情況下，核桃果皮基活性炭對孔雀石綠和亞甲基藍(lán)的吸附都屬于單分子層吸附，升高溫度，對于孔雀石綠的吸附量也有所增加。通過吸附熱力學(xué)實驗，可以發(fā)現(xiàn)，核桃果皮基活性炭對孔雀石綠和亞甲基藍(lán)進行的是自發(fā)過程，其中孔雀石綠是自發(fā)吸熱過程，孔雀石綠是自發(fā)放熱過程。因此，核桃果皮基活性炭能夠作為廉價的吸附劑處理堿性染料污水。

（3）對于Cu2+的吸附性能

核桃果皮基活性炭經(jīng)常被用作Cu2+的吸附劑，當(dāng)投入量達(dá)到1g·L，pH值在5左右，能夠?qū)崿F(xiàn)最佳吸附效果，如果溫度升高，核桃果皮基活性炭的吸附量就會越大。核桃果皮基活性炭對于Cu2+的吸附速率呈現(xiàn)出先快后慢的變化，在一個小時左右，能夠達(dá)到平衡狀態(tài)，吸附量在70%左右。核桃果皮基活性炭對于Cu2+的吸附同樣是單分子層的吸附，隨著溫度升高，吸附量將會增大，核桃果皮基活性炭對于Cu2+的吸附同樣是自發(fā)進行的，其自發(fā)過程是吸熱過程。

結(jié)論

綜上所述，本文首先研究了核桃果皮基活性炭的制備，然后研究了核桃果皮基活性炭的吸附性能，分析了核桃果皮基活性炭對于酸性染料、堿性染料以及Cu2+的吸附，對于酸性染料、堿性染料以及Cu2+的吸附都是自發(fā)過程，至少能夠吸附70%以上的污染元素。

參考文獻

[1]劉曉紅，李甜甜，鄧倩倩.改性核桃果皮基活性炭對Cu～（2+）的吸附[J].環(huán)境工程學(xué)報，2017，11（12）：6295-6300.

[2]黨志強，劉曉紅，李通，李洋洋，李希，王蒙蒙，權(quán)雷雷.核桃果皮基活性炭對2種染料吸附的動力學(xué)研究[J].楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2017，16（03）：33-35.