CaCl2活化小麦秸秆制备活性炭及其对水中硝酸根的吸附

作者：李际会; 魏萍; 王靖; 王周亮; 刘进谦; 庄克章; 戴中民; 李宝强^*; 宋吉青^*

来源：山东农业科学, 2022, 54(01): 95-103.

DOI：10.14083/j.issn.1001-4942.2022.01.015

• CaCl2
• ZnCl2
• 麦秸
• 活性炭
• 响应面回归
• 硝酸根吸附

为高效利用小麦秸秆并获得高吸附性能活性炭,应用CaCl2活化小麦秸秆制备活性炭以吸附水中硝酸根,通过响应面回归分析方法优化制备条件,探讨以CaCl2为活化剂制备活性炭的可能性。结果表明:炭化温度628℃和CaCl2添加比(CaCl2量/秸秆量)27.9%为最佳制备条件,制得活性炭(CaAC)的硝酸根吸附能力高于同温度下添加相同比率ZnCl2制备的活性炭(ZnAC)和未添加活化剂制备的秸秆炭(WsBC)。CaAC表面含有的酚羟基、羰基等官能团数量多于ZnAC和WsBC。CaAC和ZnAC皆为无定形碳、层状结构材料。CaAC对N2的吸附等温线类型介于Ⅱ型与Ⅳ型之间,ZnAC和WsBC则介于Ⅰ型和Ⅳ型,都含大量狭窄缝形孔隙,CaAC的中孔和大孔容积更大。CaAC的Langmuir氮最大吸附量分别为21.28 mg·g-1(以NO-3计为94.24 mg·g-1),氮去除率随添加量的增加可达99%左右,吸附量都随溶液pH值升高而降低,吸附过程都符合准二级动力学模型。因此,可应用CaCl2为活化剂制备活性炭,其吸附能力更强,是高效经济的阴离子吸附剂。该结果为活性炭制备和生物质废弃物资源利用提供了新思路。

• 单位
  中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所; 临沂市农业科学院; 浙江大学