一種柚子皮基活性炭的制備方法及在含酚廢水、廢氣中的應用
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于一種用于處理含酚廢水、廢氣的生物質基活性炭，具體涉及一種柚子 皮基活性炭的制備方法及其在含酚廢水或廢氣中的應用。
【背景技術】
[0002] 在工業(yè)生產如煤化工、石油化工、印染行業(yè)等會產生酚類物質，這些酚類物質進入 廢水或廢氣中，形成含酚廢水或含酚廢氣。廢水中的酚類物質毒性高、難以生物降解，廢氣 中的苯酚容易造成皮膚吸收中毒。因此，我國對含酚廢水和廢氣中酚類物質的排放濃度都 有嚴格的限制，規(guī)定水體中揮發(fā)酚的最高允許濃度分別為：飲用水〇.〇〇2mg/L、農業(yè)用水 1.0mg/L、工業(yè)廢水排放標準0.5mg/L，工業(yè)廢氣的煙氣中酚類物質1類區(qū)禁排，2類區(qū)限排最 高允許濃度115mg/m 3。
[0003] 活性炭具有較大的比表面積和發(fā)達的孔隙結構，對不同濃度的廢水和廢氣具有較 高的吸附性能，因此以活性炭為吸附劑的吸附技術被廣泛應用于有機廢水和廢氣的治理。 然而，活性炭吸附飽和后，需要對其進行再生來恢復其吸附性能，且活性炭的再生較復雜。 傳統制備活性炭的原材料(如煤、瀝青等)價格較高，因此，利用農林廢棄物制備低成本的生 物質基活性炭處理含酚廢水或含酚廢氣具有十分重要的意義。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種成本低，處理效果好的柚子皮基活性炭的制備方法及在 含酚廢水、廢氣中的應用。
[0005] 本發(fā)明基于柚子皮制備的活性炭是一種以化學活化法為基礎的活性炭的制備方 法。所述化學活化法是將炭化、活化兩步合并在一起，按照等體積浸漬，先將柚子皮粉與一 定比例的化學活化劑混合，在室溫下浸漬一段時間，然后經過炭化、活化后成為柚子皮基活 性炭。
[0006] 本發(fā)明的制備方法包括如下步驟：
[0007] 按柚子皮粉:活化劑摩爾比=1:0.2~1:6，采用等體積浸漬法，將柚子皮粉與活化 劑混合，室溫放置0.5~24小時，50~110°C干燥3~8小時，再于200~400°C下，以2000~ 200001Γ 1的空速通入氮氣或氬氣，炭化1~5小時，然后在活化溫度500~1000°C，活化時間 0.5~6h下，制得柚子皮基活性炭。
[0008] 本發(fā)明所述的活化劑是氯化鋅、磷酸、碳酸鉀或氫氧化鉀。
[0009] 本發(fā)明所述柚子皮基活性炭可用于常溫處理中高濃度的含酚廢水及廢氣。
[0010] 本發(fā)明所述方法制備出的柚子皮基活性炭的應用方法如下：
[0011] 按柚子皮基活性炭與含酚的廢水或廢氣= 100mg: 10~100ml，將含酚廢水或廢氣 通過裝有柚子皮基活性炭的吸附柱，在常壓常溫下，吸附0.5~24小時。
[0012] 本發(fā)明所述柚子皮基活性炭與煤制活性炭相比，其微孔、中孔更加發(fā)達、比表面積 更大，具有更高的苯酚吸附性能，可以有效地吸附廢水、廢氣中的苯酚。
[0013] 本發(fā)明所述柚子皮基活性炭的制備，所需設備較少，操作程序較簡單，且化學活化 法制備的活性炭產率高，比表面積大，孔隙結構較發(fā)達。本發(fā)明不僅可以處理廢水中的酚， 還可以處理廢氣中的酚，拓寬了活性炭的處理范圍。
【具體實施方式】
[0014] 實施例1
[0015]將2.5g氯化鋅加入20.6mL蒸餾水中配制成氯化鋅浸漬溶液。將浸漬液倒入5g柚子 粉中攪拌均勻，室溫放置8小時，60°C下干燥8小時，在400°C條件下，以100001Γ1的空速通入 氮氣，炭化1小時，然后在活化溫度900°C下活化lh，自然冷卻到室溫。用蒸餾水洗滌活化后 的產物，于l〇5°C干燥24h即可得到柚子皮基活性炭，表征結果見表1。
[0016] 將含有100mg/L苯酚的廢水20mL通過裝有100mg柚子皮基活性炭的吸附柱，在常壓 常溫下吸附18h。然后用紫外分光光度計測其吸附后的廢水中苯酚的吸光光度值，柚子皮基 活性炭吸附了廢水中99.6%的苯酚，去除苯酚后的廢水中苯酚的濃度值為0.4mg/L，達到排 放標準(工業(yè)廢水中揮發(fā)酚排放標準0.5mg/L)。
[0017] 實施例2
[0018]將5.0g氫氧化鉀加入20.6mL蒸餾水中配制成氫氧化鉀浸漬溶液。將浸漬液倒入5g 柚子粉中攪拌均勻，室溫放置12小時，80°C下干燥6小時，在300°C條件下，以50001Γ1的空速 通入氬氣，炭化3小時，然后在活化溫度700°C下活化3h，自然冷卻到室溫。用蒸餾水洗滌活 化后的產物，于105°C干燥24h即可得到柚子皮基活性炭，表征結果見表1。
[0019] 將含有30mg/L苯酚的廢水100mL通過裝有100mg柚子皮基活性炭的吸附柱，在常壓 常溫下吸附12h。然后用紫外分光光度計測其吸附后的廢水中苯酚的吸光光度值，柚子皮基 活性炭吸附了廢水中99.4%的苯酚，去除苯酚后的廢水中苯酚的濃度值為0.18mg/L，達到 排放標準。
[0020] 實施例3
[0021]將15.0g磷酸(分析純）加入20.6mL蒸餾水中配制成磷酸浸漬溶液。將浸漬液倒入 5g柚子粉中攪拌均勻，室溫放置24小時，110°C下干燥4小時，在400°C條件下，以200001^的 空速通入氬氣，炭化2小時，然后在活化溫度500°C下活化5h，自然冷卻到室溫。用蒸餾水洗 滌活化后的產物，于105°C干燥24h即可得到柚子皮基活性炭，表征結果見表1。
[0022] 將含有150mg/m3苯酚的廢氣0.051113(104.2111171^11)通過裝有5011^柚子皮基活性炭 的吸附柱，在常壓常溫下吸附8h。用紫外分光光度計測其吸附后的廢氣中苯酚的吸光光度 值，柚子皮基活性炭吸附了廢氣中72%的苯酚，去除苯酚后的廢氣苯酚中的濃度值為42mg/ L，達到排放標準(工業(yè)廢氣的煙氣中酚類物質2類區(qū)限排最高允許濃度115mg/m3)。
[0023] 實施例4
[0024]將10.0g碳酸鉀加入20.6mL蒸餾水中配制成碳酸鉀浸漬溶液。將浸漬液倒入5g柚 子粉中攪拌均勻，室溫放置16小時，100°C下干燥5小時，在350°C條件下，以20001^的空速通 入氮氣，炭化4小時，然后在活化溫度800°C下活化2h，自然冷卻到室溫。用蒸餾水洗滌活化 后的產物，于105°C干燥24h即可得到柚子皮基活性炭，表征結果見表1。
[0025]將含有50mg/L苯酚的廢水50mL通過裝有100mg柚子皮基活性炭的吸附柱，在常壓 常溫下吸附24h。用紫外分光光度計測其吸附后的廢水中苯酚的吸光光度值，柚子皮基活性 炭吸附了廢水中99.7%的苯酚，去除苯酚后的廢水苯酚中的濃度值為0.15mg/L，達到排放 標準。
[0026] 表1柚子皮基活性炭的孔結構特征
[0027]
[0028] 從表1可以看出，柚子皮基活性炭的微、中孔較發(fā)達，比表面積較大。
【主權項】
1. 一種柚子皮基活性炭的制備方法，其特征在于包括如下步驟： 按柚子皮粉:活化劑摩爾比=1:0.2~1:6，采用等體積浸漬法，將柚子皮粉與活化劑混 合，室溫放置0.5~24小時，50~110°C干燥3~8小時，再于200~400°C下，以2000~200001^ 的空速通入氮氣或氬氣，炭化1~5小時，然后在活化溫度500~1000°C，活化時間0.5~6h 下，制得柚子皮基活性炭。2. 如權利要求1所述的一種柚子皮基活性炭的制備方法，其特征在于所述的活化劑是 氯化鋅、磷酸、碳酸鉀或氫氧化鉀。3. 如權利要求1或2所述柚子皮基活性炭的制備方法，其特征在于包括如下步驟： 按柚子皮基活性炭與含酚的廢水或廢氣= l〇〇mg: 10~100ml，將含酚廢水或廢氣通過 裝有柚子皮基活性炭的吸附柱，在常壓常溫下，吸附〇. 5~24小時。
【專利摘要】一種柚子皮基活性炭的制備方法是按柚子皮粉:活化劑摩爾比＝1:0.2～1:6，采用等體積浸漬法，將柚子皮粉與活化劑混合，室溫放置0.5～24小時，50～110℃干燥3～8小時，再于200～400℃下，以2000～20000h-1的空速通入氮氣或氬氣，炭化1～5小時，然后在活化溫度500～1000℃，活化時間0.5～6h下，制得柚子皮基活性炭。本發(fā)明具有成本低，處理效果好的優(yōu)點。
【IPC分類】C02F1/28, C01B31/12, B01D53/02
【公開號】CN105502384
【申請?zhí)枴緾N201510922549
【發(fā)明人】李秉正, 孫龍梅, 鄭偉, 張嬋, 張麗平, 喬雪竹
【申請人】太原科技大學
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年12月14日