利用废弃石榴皮制备活性炭的研究

杜峰涛 朱天祥 李磊

摘要：以废弃石榴皮为原料·以氯化锌为活化荆，通过高温碳化制备了石榴皮活性炭。根据石榴皮活性炭对亚甲基蓝的吸附效果评价产品质量，优化碳化时间、碳化温度得到高收取率和高吸附率的石榴皮活性炭产品生产工艺。以期为废弃石榴皮的利用提供基础研究数据。

关键词：石榴皮;活性炭;亚甲基蓝

中图分类号：TQ424 文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2019）20-0151-02

1引言

活性炭是由含碳为主的物质作原料，经高温炭化和活化制得的疏水性吸附剂。能有效地去除色度、臭味，可去除二级出水中大多数有机污染物和某些无机物，目前，国内已经利用多种废料进行活性炭的制备。活性炭在环境保护与修复中，主要用于室内空气净化、燃煤电厂烟气净化、汽车挥发性油气回收、有机废气和溶剂吸附回收以及污水处理等。

石榴在温带和热带有大量的种植，全国形成了以新疆叶城、陕西临潼、河南荥阳、安徽怀远、山东枣庄、云南蒙自和四川会理为中心的石榴栽培区。在石榴制造业中，石榴汁、石榴酒、石榴种子油的大量生产以及作为观赏植物种植石榴使得大量的石榴皮成为废弃物。将其制备为活性炭可有效利用废弃石榴皮。

目前活性炭的制备方法主要有物理活化法、化学活化法、化学物理活化法和微波加热活化法等。其中化学活化法中氯化锌法最为常用。本实验采用氯化锌活化法制备石榴皮活性炭，通过对比不同碳化时间、不同碳化温度制备的活性炭对亚甲基蓝的吸附效果探究石榴皮活性炭的净化能力，为后续活性炭的应用提供实验基础。

2材料和方法

2.1材料、仪器与试剂

材料：采集成熟石榴，取石榴皮清洗干净，干燥备用。

仪器：超声波清洗仪;马弗炉;真空干燥箱;电子天平;分光光度计;微型植物粉碎机等。

试剂：氯化锌;浓盐酸;亚甲基蓝;磷酸二氢钾;磷酸氢二钠;硫酸铜。试剂均为分析纯。

2.2实验方法

2.2.1工艺流程

取石榴皮60℃烘干箱中烘干→粉碎→称取一定量粉碎的石榴皮放人氯化锌水溶液中→100℃活化24h后于100℃下干燥24h→取干燥的石榴皮碳化一冷却至室温，取出，洗至中性，80℃干燥至恒重一制得石榴皮活性炭。

采集校园内石榴，去籽取皮，洗净晾干，放人60℃烘箱中干燥，放入棕色试剂瓶备用。取一定量干燥石榴皮块放人100mL烧杯中，按照浸渍比1：2加入浓度为50%的氯化锌溶液，放人100℃恒温箱活化24h。取出活化完成的石榴皮放入100℃恒温箱干燥。取出，放人坩埚，在马弗炉进行碳化，设置对照组为不同碳化时间和碳化温度。碳化完成降至室温，取出称量活性炭质量测定收取率。将测定后的活性炭放人烧杯中用1mol/L盐酸进行冲洗，之后用蒸馏水洗至中性，放入恒温干燥箱80℃干燥至恒重。将干燥过后的石榴皮活性炭用微型植物粉碎机粉碎，过80目筛。保存于棕色试剂瓶备用。取适量的活性炭对1000mg/L亚甲基蓝进行吸附测定，对比不同碳化温度和碳化时间对亚甲基蓝的吸附效果，每组3次平行实验取平均值。

2.2.2收取率的测定

碳化温度分别设定450℃、500℃、550℃、600℃，时间为50min，取3次平均值测定收取率。取最适碳化温度，设置40min、50min、60min、70min，取3次平均值测定收取率。

式（2）中：X为吸附率，c1为吸附前浓度，c2为吸附后浓度（3次平行实验取平均值）。

3结果与分析

3.1活性炭收取率

从表1可以看出相同时间情况下，500℃收取率最高，从表2可以看出相同温度下60min收取率最高，若在生产过程中需要大量制备活性炭，通过综合考虑能源损耗，可选450℃/40min进行量产。该实验选用60min不同碳化温度对亚甲基蓝进行吸附测定。

3.2亚甲基蓝吸附测定

从图1可以看出，逐渐增加石榴皮活性炭质量时对亚甲基藍的吸附效果，在550℃的碳化温度下吸附效果最好，在0.35g左右亚甲基蓝基本吸附完成，其次是600℃吸附效果较好，而500℃和450℃下对亚甲基蓝的吸附效果相差较小，吸附效果相对较差。与市售其他类型活性炭相比，自制石榴皮活性炭达到了市售活性炭对亚甲基蓝的吸附效果。

4结论

目前国内未有用石榴皮制备活性炭。本研究以石榴皮为材料，采用氯化锌活化法制备石榴皮活性炭，探究不同碳化时间和不同碳化温度对收取率和吸附率的影响。通过实验发现，60rain碳化时间下，500℃碳化收取率最高，达到65.26%。在60min下不同碳化温度对亚甲基蓝的吸附率550℃最高达到了137.24mg/g符合市售活性炭对亚甲基蓝的吸附率，这为石榴皮活性炭的制备提供实验依据，也为后期石榴皮在活性炭方面的开发利用提供理论基础。