基于正交试验制备废弃原棉活性炭及其吸附亚甲基蓝的研究
蔡俊灵 田丹琦 许智华 张天琦 袁志航 邓海轩 张道方摘 要 以废弃原棉（简称“原棉”）原采用l3Zl混合物活化剂制备活性炭以活性炭得率和碘吸附值试验指标采用正交法考察了活化剂质量比、活化温以及活化影响从而得到优工艺参数l3Zl质量比∶、活化温00 ℃以及活化。
将优样（Z）应用吸附阳离子有机染亚甲基蓝实验结表明吸附程合Lgr吸附等温模型吸附量387 g·g。
关键词 活性炭； 废弃原棉； 氯化锌活化剂； 氯化铁活化剂； 正交试验； 亚甲基蓝图分类 X 5 献标志码 rr v rb r R B rgl xr r l Bl lg q X Z ZG q Zg G x ZG g（l vr rr vr g r lg g 00093 ）br v rb rr r r （r r r） g xr l3Zl vr r l3Zlv rr v xrl x lg rb l br r vg b rgl xr l r b l3Zl ∶v rr 00 ℃ v b v rb l Z r xr l bl xrl rl r r ll Lgr r l x r vl 387 g·gKr v rb； r ； vr z lr； vr rr lr； rgl xr； l bl當前纺织纤维全球加工总量已超8 000多万其我国纺织纤维加工总量占半以上[]。
据统计我国每年产生3 000万以上废弃原棉若采用填埋处理不仅占用面积场地且将造成土壤污染若采用焚烧处理则产生量有害气体和粉尘将造成气污染[3]。
因寻种新型化利用纺织废技术具有重要义。
近年国外些研究者以Zl活化剂以废弃原棉原制备活性炭[]然而Zl不但具有腐蚀性且毒性强制备程产生废弃液体若处理不当将对环境造成严重污染该活化剂些国已被禁止使用[5]。
研究结表明l3活化效较良但所制备活性炭存比表面积低且呈粉末状等不足[6]。
因采用棉纱生产程产生废弃原棉原材以l3Zl混合物活化剂制备活性炭通两者协活化作用使提高活性炭品质降低Zl对环境造成污染并采用正交试验考察活化剂质量比、活化温以及活化对得率和碘吸附值影响得出优工艺参数并探讨优样对亚甲基蓝吸附性能。
材和方法 试验材废弃原棉江苏省无锡市某棉纺织厂氯化锌、六水合氯化铁、盐酸、碘以及亚甲基蓝等化学试剂分析纯购国药集团化学试剂有限公司。
能研究与信息08年 3卷期蔡俊灵等基正交试验制备废弃原棉活性炭及其吸附亚甲基蓝研究 试验方法 活性炭制备将原棉剪碎至长05 左右并将5 g原棉按质量比（活化剂原棉）3∶分别浸渍50 L l3Zl质量比∶、∶及∶活化剂溶液且室温下浸渍。
将样品混合物放入干燥箱60 ℃下干燥。
干燥将样品移至管式炉进行高温热流量00 3·氮气保护下升温速率0 ℃·升温至活化温分别00、550和700 ℃活化分别05、和5。
待热完成将所得样品先进行研磨然用00 L体积分数375%l溶液加热至微沸酸洗5 再用离子水反复冲洗至不变止将洗炭放入05 ℃干燥箱干燥 取备待用。
正交试验方法选取l3Zl质量比、活化温以及活化影响因素以活性炭得率和碘吸附值作试验指标建立三因素三水平正交试验方法并用L9（3）正交表对活性炭工艺参数进行优化其正交试验因素水平表如表所示。
表 正交试验影响因素和水平b r lvl rgl 3 活性炭分析碘吸附值测定根据《GB 968—999》木质活性炭碘吸附值测定方法进行[7]。
亚甲基蓝吸附等温实验将005 g活性炭投加至50 L初始质量浓分别0、00、50、00、50、300、350 g·L亚甲基蓝溶液放入恒温摇床（5 ℃、50 r·）震荡 取出并用05 μ滤膜滤测定其质量浓。
极差结分析如表3所示其k列水平所对应试验指标平值即kKK列水平所对应试验指标数值和（、、、3）；极差R列各水平所对应试验指标平值值与值差即Rkxk。
表 正交试验条件及结b rl r rgl 根据极差R可以确定各影响因素对所选指标影响程极差越则说明该影响因素对试验指标影响程越反则越。
由表3可知以得率试验指标极差R（l3Zl质量比）065R（活化）36和R（活化温）68所以影响因素对试验指标影响程由高至低依次活化温、l3Zl质量比和活化。
根据表3可知以碘吸附值试验指极差R（l3Zl质量比）9790R（活化）08和R（活化温）907故影响程由高至低依次活化温、l3Zl质量比及活化。
从图（）可以看出当l3Zl质量比由∶增至∶得率由35%增加到575%这是由l3占比增加更有利抑制焦油和挥发物产生使得率有定增加。
当l3Zl质量比继续增至∶得率略有下降（5%）表明随着质量比进步增得率保持不变。
当活化从05 延长至 得率由%增加至375%；当活化5 得率下降至09%。
由可见活化对得率影响并不是很。
外随着活化温从00 ℃升高至550 ℃得率由385%增加至630%且当温继续升高至700 ℃得率增加至83%。
结表明以得率试验指标优工艺参数l3Zl质量比∶、活化 以及活化温700 ℃。
如图（b）所示当l3Zl质量比由∶增至∶碘吸附值由897 g·g增加至8533 g·g且当l3Zl质量比继续增至∶時碘吸附值也继续增加至9790 g·g达到。
这是由碘吸附值与活性炭微孔结构有关吸附值越说明活性炭微孔结构越丰富、数量越多反则越少。
并且水溶液3+尺寸要Z+尺寸[8]所以随着l3占比增加活性炭微孔结构也逐渐增多使碘吸附值逐渐增。
随着活化从05 增加至 碘吸附值从877 g·g增至8733 g·g且当活化继续增加至5 碘吸附值下降至8635 g·g活化对碘吸附值影响不是很。
外当活化温由00 ℃升高至700 ℃碘吸附值从97688 g·g减至7867 g·g。
这是由温升高促进了挥发性物质释放导致低温所形成微孔相连通、崩塌以及结构被破坏终导致碘吸附值下降[9]。
结表明以碘吸附值试验指标优工艺参数l3Zl质量比∶、活化 以及活化温00 ℃。
图 不影响因素对两种试验指标影响g r r rb l br综合考虑制备成、能耗等因素了制备出兼具较高得率和碘吸附值活性炭确定优工艺参数活化温00 ℃、l3Zl质量比∶以及活化 并将条件下制备而成活性炭命名Z进行续研究。
吸附等温线Z对亚甲基蓝吸附等温线如图所示并分别通Lgr和rl吸附等温模型进行拟合表达式分别Lgr吸附等温模型方程qqLKL+KL（）rl吸附等温模型方程qK（）式平衡浓g·L；q平衡吸附量g·g；qL吸附量g·g；KLLgr常数L·g；Krl常数g·g；浓指数。
图 Z对亚甲基蓝Lgr、rl吸附等温线拟合g g lgr rl r l ZZ对亚甲基蓝Lgr、rl吸附等温常数如表3所示。
由表3R可知Z对亚甲基蓝吸附更合Lgr吸附等温模型表明该吸附程主要单分子层吸附吸附量387 g·g。
表3 亚甲基蓝Lgr、rl吸附等温常数b3 Lgr rl r l bl吸附量较方面是由吸附剂具有较高比表面积和较发达孔隙结构对亚甲基蓝起到定吸附作用；另方面可能跟Z上存官能团或离子与亚甲基蓝发生静电吸附或络合作用有关。
3 结 论（） 以废弃原棉原l3Zl活化剂通正交试验考察了l3Zl质量比、活化温和活化对得率和碘吸附值影响得出优工艺参数l3Zl质量比∶活化温00 ℃活化。
（） 吸附实验结表明吸附等温线更合Lgr吸附等温线模型吸附量387 g·g。
参考献[] 姚穆我国纺织产业面临挑战与对策[]棉纺织技术0（）[] 许巧丽王淑花李芬等废旧棉织物活性炭制备与性能[]纺织学报0536（0）7379[3] 张丽刘梁森邱冠雄废弃纺织材回收利用研究进展[]纺织学报033（）5360[] K LG L rrz v rb br r l bl r r[]B Brg0600[5] 孙媛媛芦竹活性炭制备、表征及吸附性能研究[]济南山东学0[6] 曾淦宁吴勇柳慧敏等铜藻基铁活性炭制备及其对亚甲基蓝吸附特性研究[]环境科学学报0636（5）65566[7] 国質量技术监督局GB 968—999木质活性炭试验方法碘吸附值测定[]北京国标准出版社000[8] LVR L RR GR R lrr v rb r k lzg l3 Zl vg g[]rl zr rl00965（）879[9] 张会平叶李艺杨立春氯化锌活化法制备木质活性炭研究[]材科学与工艺006（）5（上接0页）[] V r g lgr[]Brlrgr008[5] 葛继科邱玉辉吴春明等遗传算法研究综述[]计算机应用研究0085（0）996[6] 马永杰云霞遗传算法研究进展[]计算机应用研究09（）006[7] 张宇型风力机叶片振动分析与优化设计[]沈阳沈阳工业学03[8] 罗王莉娜基波分与遗传算法和支持向量机短期风速预测[]太阳能学报033（8）37333[9] LL rl rl [] rbr vr g r975[0] Q X L G R lz r rb g g g lgr[]l rl grg0033（8）30736[] L K l r l z g g lgr r b g rb[]rg vr g03705665[] Q R RRL Rg g lgr rv r g rb g b rl []l g0（）3673635[3] 施法计算机辅助几何设计与非匀有理B样条[]北京北京航空航天学出版社99[] 卓涛季锃钏陈二云等翼型气动性能与噪声综合优化设计方法[]动力工程学报03（6）886[5] 马华刘峰任春丽Bzr曲线计算机实现[]西安电子科技学学报然科学版009（）565568 相关热词 原棉正交活性炭