活性炭國家專精特新“小巨人”企業(yè)活性炭產(chǎn)學研合作

　　活性炭吸附回收羥基酪醇

　　廢水處理中使用吸附技術(shù)可促進這些副產(chǎn)物中有價值的化合物的回收，羥基酪醇是橄欖磨廠廢水中含量較多的酚類物質(zhì)之一，并且是自然界已知的強天然抗氧化劑之一。可以用作魚，植物油和人造黃油的食品添加劑。所以有必要從橄欖油廢水中提取出來，我們研究羥基酪醇在活性炭上吸附過程中發(fā)生的過程，對比了兩種活性炭吸附羥基酪醇的技術(shù)適用性。

　　活性炭吸附能力評估

　　通過初始活性炭濃度，接觸時間，pH和溫度的影響來評估欖殼活性炭和活性炭吸附羥基酪醇的能力。該研究是作為分批吸附過程進行的，同時改變了所研究的參數(shù)并保持所有其他參數(shù)不變。實驗在中性pH和室溫下進行，活性炭為0.01g，溶液體積為10mL，初始吸附物濃度為50至750mg/L。在滾筒攪拌器中在劇烈攪拌下使溶液保持接觸180分鐘。在2至8的pH范圍內(nèi)研究了pH對吸附容量的影響。用HCl或NaOH調(diào)節(jié)溶液的pH。在4至60°C的溫度范圍內(nèi)研究了溫度對羥基酪醇吸收的影響。

　　兩種活性炭的屬性

　　氮吸附實驗和BET分析顯示，欖殼活性炭的內(nèi)表面積比普通活性炭大得多。SEM研究表明，兩種活性炭的表面形態(tài)和孔分布存在顯著差異(圖1A，B)。欖殼活性炭的表面顯示出許多類似海綿狀結(jié)構(gòu)的獨特空腔。此外，表現(xiàn)出具有均勻分布的大小不均的細孔的異質(zhì)表面。相反，活性炭的顯微照片顯示出具有鋒利邊緣的光滑表面。活性炭的表面具有均勻的孔隙和零星的大孔。與活性炭相比，欖殼活性炭在表面具有更大的大孔隙度。XPS用于分析所研究的活性炭的表面化學。兩種材料的調(diào)查光譜(圖1C)顯示了預期的碳信號(Cl和CKKL)。還可以清楚地檢測到氧氣信號(O1和OKKL)，表明兩種活性炭表面都存在含氧官能團。發(fā)現(xiàn)兩種活性炭的表觀氧氣濃度分別為4.36±0.04%和6.9±0.6%(圖1D)。

　　圖1：(A)欖殼活性炭和(B)活性炭在一系列放大倍數(shù)下的SEM顯微照片，(C)XPS調(diào)查掃描，(D)表觀氧元素濃度，(E)碳信號，(F)氧濃度之間的顯著差異。

　　活性炭吸附羥基酪醇的吸附等溫線

　　吸附平衡等溫線顯示羥基酪醇在活性炭上的吸附量與溶液中羥基酪醇的平衡濃度有關(guān)(圖2A，B)。吸附等溫線的形狀描述了被吸附物對吸附劑的親和力，并提供了可能的相互作用機理的見解。根據(jù)液固吸附系統(tǒng)的分類，觀察到的兩個等溫線都可以分類為L曲線。這種等溫線類型的特征在于，隨著吸附在固體上的羥基酪醇濃度的增加，可吸附被吸附物的空位減少。凹曲線反映了所研究的活性炭的逐漸飽和。L曲線等溫線表明，羥基酪醇與兩種活性炭之間的分子間吸引力是由范德華相互作用驅(qū)動的。

　　圖2：在(A)欖殼活性炭(B)活性炭上進行羥基酪醇吸附的吸附等溫線的實驗數(shù)據(jù)。

　　活性炭可作為回收橄欖磨坊廢水中羥基酪醇的可持續(xù)的吸附劑。孔體積和表面擴散模型的應(yīng)用以及等溫線模型的選擇證明了活性炭的吸附性能。隨著初始羥基酪醇濃度的增加，表面對孔擴散的相對貢獻也發(fā)生了變化。在廢水的pH范圍內(nèi)，吸附能力的不斷降低為活性炭應(yīng)用于橄欖油生產(chǎn)廢水的處理提供了合適條件。提出的基于弱分子間鍵的活性炭和羥基酪醇之間的結(jié)合機制將促進未來吸附劑的再生和羥基酪醇高效解吸的工作。如果對研究條件不太了解的可以咨詢我們的技術(shù)員。

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