CaCl2活化小麦秸秆制备活性炭及其对水中硝酸根的吸附

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NO3-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.