磷酸法稻壳基活性炭制备及表征

将稻壳炭和 Ｈ Ｐ 一定 的 固液 比混合 ， Ｏ 按 浸渍 ２ 后 ， ４ｈ 在
３ ０— ５ ０ ４ ０℃ 的温度下活化 ， 随炉冷却 至室温 ， 去离子水 洗 用 涤至中性 ， 烘干备用 。
本 ；Ｈ ２ Ｐ Ｓ一 ５型酸度计 ， 海精密科 学仪器有限公 司 ； 上 电子天
收稿 日期 ：０ １—１ ２１ ｌ一１ ２ 基金项 目： 湖南省教育厅项 目（ 编号 ：２ ５ ３ 。 ０ Ｃ ４ ）
炭化 。冷却后 经研磨 ， １０目筛下料作为 制备活性炭 的稻 取 ０ 壳炭原料。加入一定 量 的 ２ｍｏ Ｌ的 Ｎ Ｏ ｌ ／ ａ Ｈ溶液 ， 除去 所含 硅成分 ， 用去离子水洗 涤至中性 ， 放置烘箱 中 １０℃下烘干 至 １ 恒重 ， 计算炭化得率。将稻壳炭 和 Ｈ Ｐ 按一定 的固液 比混 Ｏ 合， 浸渍 ２ ４ｈ后 ， ３０— ５ 在 ０ ４ ０℃下 的温度下活 化 ， 随炉冷却 至室温 ， 用去离子水洗涤至中性 ， 烘干备用 。
各个方面 ， 如美国环保 署 （ Ｓ Ｐ 饮 用水 标准 的 ６ Ｕ Ｅ Ａ） ４项 有机 污染 物指 标 中， ５ 有 １项 将 活 性 炭 列 为 最 有 效 处 理 技 术 （ Ａ ）２３。传统 的活性炭制备 多以木材 、 ＢＴ［ １ － 木炭 等为原料 ， 随 着社会环保意识 的增强 ， 尤其是 １９ ９ ８年发生在长江、 松花江 、
嫩江流域的特大洪水 ， 使人们切身体 会到生态环境 恶化对 民
族生存和可持续 发展 的巨大负面影 响， 国家迅 速对 自然林实
盐酸 ， 浓硝 酸， 磷酸氢二钠 ， 酸二氢钾 ， 磷 高锰 酸钾 ， 硫代硫 酸
钠， 碳酸钠 ， 碳酸氢钠 ， 氢氧化钠 ， 氨水 ， 磷酸 ， 苯酚， 硫酸铜 ， 氯 化钠 ， ， 碘 以上药 品均为分析纯； 亚甲基蓝指示剂 。
一
２ ２一 ８
江苏农业科学 ２ １ ０ ２年第 ４ ０卷第 ８期
焰．高效液相色谱 法测定奶粉 中三聚氯胺结果 不确定度评定［ ］ Ｊ ．江苏农业科学，０ ２，０ ８ ２ ２—２４ ２ １ ４ （ ）：８ ８
张心明， 志娟， 迟 朱
高效液相色谱 法测定奶粉 中三聚氰胺 结 果 不 确定 度 评 定
定度来 源进行了分析和合 成 ， 运用最小二乘法对外标法曲线拟合的不确定度进行评定 ， 采用显著性检验判定样品制备
过程 中引起 的测量不确定度评定。
关键词 ：三聚氰胺 ； 不确定度 ； 奶粉 ；高效 液相 色谱法
中图分类号 ：０ ５ ．２ ６ ７７ 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ：０ ２—１０ （０ ２ ０ ０ ８ ０ １０ ３２ ２ １ ）８－ ２ ２－ ３
值为 ８９ｍｇｇ ０ ／ 。
关键词 ： 酸法 ； 磷 活性炭 ； 稻壳 ；表征 中图分类号 ：￥ １．９ ５ １０ ９ 文献标 志码 ： Ａ 文章编号 ：０ ２—１０ （０２ ０ ０ ８ ０ １０ ３２ ２ １ ） ８— ２ ０— ２
活性炭是一种多孔炭材料 ， 具有 高度发达 的孔 隙结构和
１３ ３ 稻 壳 活性 炭 ｘ射 线 衍射 （ Ｒ 分 析 ．． Ｘ Ｄ） 采 用 日本
研究方 向为环境工程 。Ｅ—ｍ ｉ ｌｕ ｒ＠１６ ｅｍ。 ａｌ ｉ ｅｅ ２ ．ｏ ：ｙ
通信作者 ： 湘洲 ， 授， 士 生导 师， 李 教 博 主要研 究方 向为化 学 工程 。
Ｅ —ｍａ ｌ ｒｘ ＠ １ ３． Ｏ 。 ｉ：ｌ ｚ ６ Ｃ ｒ ｎ
征， 颗粒表 面光滑 ， Ｌ 大孑 发达。
由图 １ 以看 出， 可 活性炭颗
粒呈不 规则 状 ， 度分 布不均 匀 ， 粒 而颗粒外 貌带有 谷壳 的特
２ １ １ 活性炭对碘吸附值 的极差分 析 ．．
活 性炭对碘 吸附值
的极差分析见表 ３ 。从 表 ３可 以看 出 ， 酸活化 法制备 活性 磷 炭 的碘吸 附值 的优 化组 合 是 ： 酸浓 度 ４ｍｏ Ｌ 活 化 时 间 磷 ｌ 、 ／ ２ ０ｈ 活化温度 ４０ ｏ 液 固比 ３ ０ ． 、 ０ Ｃ、 ．。
１ ３ 试 验 内容 ．
行禁伐 ， 致使木材 、 木炭的来源萎缩 ， 使制备活性炭 的原料受
到很大 限制 ， 格也 呈上 涨 趋 势。在 我 国， 谷 总 产 量 约 价 稻 ２亿 ｔ占全世界 总产量 的 １３ 居世界首位 ， ， ／， 但是大量 的稻
１３ １ 磷酸法制备稻壳活性炭 ．．
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江苏农业科学
２１ ０ ２年第 ４ Ｏ卷第 ８期
厉 悦 ， 李湘洲 ， 敏． 刘 磷酸法稻壳基活性炭 制备及表征［ ］ Ｊ ．江苏农业科学，０２ ４ （ ）２ ０ ２２ ２ １ ， ８ ： — ８ ０ ８
磷 酸法稻壳基 活性炭制备及 表征
厉 悦 ，李 湘洲 ，刘 敏
张心 明 ，迟志娟 ，朱 焰
（． １ 江苏省太仓市农产品质量监督检验测试 中心 ， 江苏太仓 ２５ １ ； ． １４ ２ ２ 健雄职业技术学 院， 江苏太仓 ２ ５０ ） １４ ０
摘要： 建立 了采用高效液相色谱法测定奶粉 中三聚氰胺结果 的不 确定度评定 的数学模 型 ， 测定过程 中的不 确 对
表 ４ 磷酸活化稻壳制备活性炭 的亚甲基蓝 吸附值极差分析
选择对 活性 炭吸附性 能影 响较大 的 ４种 因素作为正交试 验的研 究对 象 ， 即磷酸浓度 、 活化时 间、 活化温度 、 固比。每 液 个 因素取 ３个水平 。因素 、 水平如表 １ 所示 。
表 １ 影响 活 性炭 性 能 的 工艺 条 件 因 素水 平
公司 ；Ｊ Ｄ Ｚ型粉碎机 ， 上海淀久中药机械制造有限公司 ；Ｘ Ｓ 一
１ ０—１ ２型箱式马弗 炉， 宜兴市前锦炉业设备 有限公司 ； Ａ ｎ Ａ ａ— ａ， ０ ｌｓ １０型原子吸收分光光度计 ， ￣ｔ 上海精 密科学仪 器有 限公 司 ；Ｃ ２８ Ｂ Ｄ一 ３ ＷＥ冰箱 ， 海尔股份有限公 司 １２ ２ 试验药 品 ．． 碘化钾 ， 氢氧化钾 ， 重铬酸钾 ， 浓硫酸 ， 浓
华电器有 限公司 ；０ １１型电热鼓风干燥箱 ， 上海仪器厂有 限公
司 ； Ｑ ５一Ⅱ恒温摇床 ， Ｈ４ 中国科学院武汉科 学仪器厂 ； 紫外 一 可见光双光束分光光度仪 （６ Ｃ Ｔ ， ７０ Ｒ ） 上海精密科学仪器有 限
医疗卫生 、 业、 农 国防等领域 ， 并用在 环境 保护和人类生活等
（． １齐齐 哈尔大学 ， 黑龙江齐齐 哈尔 １ １０ ； ． ６ ０６ ２ 中南林业科技大学 ， 湖南长 沙 ４ ００ ） １０４
摘要 ：以稻壳为原料 ， 采用磷 酸活化法制备活性炭 ， 考察 了原材料 与活化剂 的配 比、 活化温 度和活化 时间等 因素 对活性炭吸附性能的影响 ， 确立 了调控活性炭性能的工艺方法和工艺条件。利 用扫描电镜观察 了活性炭 的形貌特征 ， 利用 Ｘ射线衍射分析 了稻壳活性炭 中微 晶的晶体结 构。研究结 果表 明， 以稻壳 为原料 、 磷酸 为活化剂在 实验室 的马 弗炉 中制备活性炭的适宜工艺条件为 ： 活化剂／ 炭为 ３ 活化温度 为 ４ ０℃ ， ， ０ 活化时间为 ２ｈ 所制得 的活性炭 的碘 吸附 ，
壳资源并没有得到很好 的利用 。在很多地 区 ， 稻壳被烧毁 ， 既
污染环境 ， 又浪费 了稻 壳资源 ， 在此形 势下 ， 利用切 实可 行的
１３ １ １ 去除硅条件下磷酸法制备活性炭 ．． ．
将稻壳洗净 、 晾
干、 粉碎 ， 经过 １０—１０℃ 干燥后 ， ３０～ ５ ０ ２ 在 ０ ４ ０℃ 的温度下
２ １３ 主要因素优化组合的确定 ．．
４ ０℃ 、 化 时 间 ２ｈ ０ 活 。
综合考虑主次影响 因素 ，
选择的优化组 合为 ： 磷酸浓度 ４ｍ ｌＬ 液 固 比 ３０ 活化 温度 ｏ／ 、 ．、 ２ ２ 稻 壳活性炭 的表 面形貌及 ｘ射 线衍射分析 ．
２２ １ 稻壳活性炭 的表面形貌 ．．
Ｒｇｋ ／ ａ２ ５ Ｖ １ Ｗ 转靶 ｘ射线光谱 仪 ， 稻壳 活 ｉ ｕＤ ｍ ｘ５０ Ｂ ８ｋ ａ 对 性炭试样进行 ｘ射线衍射分析。
厉
２ 结 果 与 讨 论 ２ １ 影 响 活性 炭 性 能 的 工艺 因素 分 析 ．
悦等 ： 磷酸法稻壳基活性 炭制备 及表征
一 ２ １— ８
新工艺 ， 以农林废弃物原料代替 木材原料 制备活性炭具 有很
好 的前景和重大的意义。
１ 材 料 与 方 法
１１ 试验材料 ．
稻壳 ： 采用长沙市郊的普通稻壳 ， 粉碎后取粒度为 １０目 ０
的细 粉 ， 干备 用 。 经 测 定 ， 组 成 为 ： 分 ６ １ ， 分 烘 一 其 水 ．％ 灰
这里 一共有 ４个 因素 ， 每个 因素都 是 ３个 水平 ， 选用 故
（ 正 交 表进 行试 验 ， 表 ２ ３） 见 。
表 ２ 磷 酸活 化 稻 壳 制 备活 性 炭 正 交试 验
为 ４ｍｏ Ｌ 液 固 比 ２ ０ 活 化 温 度 ４ ０ｏ 活化 时 间 ２ ５ｈ ｌ 、 ／ ．、 ０ Ｃ、 ． 。
１２ １ 试 验仪 器 ．．
Ｒ ｇｋ ／ ａ２ ５ Ｖ １ Ｗ 转靶 Ｘ射 ｉ ｕＤ ｍ ｘ５ ０ Ｂ ８ｋ ａ
稻壳炭原料 ， 放置烘箱中 １０ ｏ １ Ｃ下烘至恒重 ， 计算炭化 得率 。
线衍射 仪 ， 地 日本 ；Ｓ ６ ６ Ｌ 产 ＪＭ ３０ Ｖ电 子扫 描 显微 镜 ， 地 日 产
１． ％ ， ９ ７ 挥发分 ６ ．％ ， ２ ３ 固定炭 １ ％。 ８
１ ２ 试 验仪 器及 药品 ．
１３ １２ 不去除硅条件下磷酸法制备活性炭 ．．．
将稻壳洗净 、
晾干、 粉碎 ， 经过 １０—１０ｏ ０ ２ Ｃ干燥后 ， ３０～ ５ 在 ０ ４ ０℃ 的温 度 下炭化 。冷却后经研磨 ， １０目筛下料作 为制备活 性炭 的 取 ０
三 聚氰 胺 是 一 种 重 要 的含 氮 杂 环 有 机 化 工 原 料 ， 尿 素 为
定度评定过程 ， 讨论测定过程中标准物质及其校准曲线 、 样品 质量 、 样品溶液体积定容 、 品制备过程及 重复性测定引入的 样 不确定度 。
表 ３ 磷 酸活化 稻壳制备活性炭 的碘 吸附值极 差分 析
一一
圈１ 磷 酸活化稻壳制备活性炭 的表面形貌
２ ２ ２ 稻壳活性炭 ｘ射线衍射分析 （ Ｒ 为了进一步探 ．． Ｘ Ｄ） 讨稻壳活性炭 的形成机制 ， 本研 究还对稻 壳活性炭 进行 了 ｘ
射线衍射分析 ， 所得结果如 图 ２所示。 由图可以看出 ， 稻壳活 性炭在 ２ ＝ Ｏ 一 ０ 之间存在一个 较明显 的衍射峰 ， 明稻 ０ ２ 。 ３。 表 壳 活性 炭中存在大量 的具 有乱层石 墨结构 的微晶 ， 但微 晶很
巨大的表面积 、 吸附能力强 、 化学稳定性好 、 机械强度高 、 使用 失效后 易再 生等 特点 Ｊ 。活 性炭作 为一种 优 良的吸 附剂及 催化剂载体 ， 早已广泛应用于化学工业、 食品加工、 交通能源、
平（ 万分之一 ） Ｏ Ａ ＳＣ ｒ． Ｓ 磁 力加热搅拌器 ， ， Ｈ Ｕ ｏｐ Ｕ Ａ； 常州 国
不 规整 。
专
醺
２ （） ０。 图２ 磷酸活化剂 制备的稻 壳活 性炭Ｘ Ｄ Ｒ 图谱
吸附值 的极差分 析 活性 炭 的亚
甲基蓝吸附值 的极差分 析见表 ４ 。由表 ４可 以看 出 ， 酸 活 磷 化稻壳制备活性炭 的亚 甲基蓝吸附值的优化组合是磷酸浓度
３ 结论
稻壳是一种较为理想 的制备活性炭的原料。通过对稻壳 （ 下转第 ２ ２页） ８
１３ ２ 稻壳活性炭表面形貌 的观 察 ．．
取少 量稻壳活性 炭粉
末试样均匀分散在样 品台上 ， 采用 日本 ＪＭ ３０ Ｖ电子扫描 Ｓ ６６Ｌ
作 者Hale Waihona Puke Baidu介 ： 厉
悦 （９ ９ ） 男 ， １７ 一 ， 湖南长沙人 ， 博士研究生 ， 讲师 ， 主要
显微镜在一定的放大倍数下进行表面形貌观察 。