中孔竹活性炭的制备及其对葛根素吸附性能的研究

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本文研究以我国丰富的可再生资源竹材为原料,探讨制备中孔活性炭的新工艺。本研究采用的竹材表面平坦致密,未见裂缝或孔隙;竹材由纤维素、半纤维素和木质素组成,主要有含氧官能团存在于羟基和羰基中。炭化采用两种方法:1)在氮气中进行炭化;2)在真空状态下进行炭化。研究了炭化温度和炭化时间对得率、比表面积和脱色能力的影响。接着的二氧化碳(CO2)活化可以促进活性炭中孔形成,具有合适的孔径分布。实验表明,在氮气中进行炭化,CO2活化制备的活性炭比表面积较大,可超过750.0㎡/g,且孔径分布范围比较窄,孔径小于100nm;在真空状态下炭化,CO2活化制备的活性炭的比表面积达到500.2㎡/g,孔径较大。与在氮气中炭化相比,真空炭化工艺简单,有利于节约能源。 对所得试样进行了扫描电镜和透射电镜分析、氮气吸附等温线、X射线光电子能谱、傅立叶变换红外光谱等表征,以分析竹活性炭的微观骨架形貌、比表面积及孔径、表面化学结构等。结果表明,竹活性炭的微观形貌呈现多孔性的骨架结构,孔道为直通型且相互平行,孔道与孔道之间由孔壁隔断,在孔道壁上含有丰富的中孔。活化的温度和时间是影响活性炭性能的主要因素。700℃活化4h所得竹活性炭的比表面积达750.0㎡/g,其产率为19.9%。 与传统的煤基活性炭比较,本研究制备的竹活性炭无机杂质含量低,可应用于天然产物的分离和提纯。本研究检测了所制备竹活性炭对葛根素的吸附效果,真空炭化的活性炭对葛根素的吸附量较大,达487.1 mg/g,主要是由于其中孔数量较多。
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