农作物秸秆制备活性炭

试点论坛shi dian lun tan304秸秆等农林废弃物制备活性炭及其吸附性能研究◎杨嘉玥 顾佳怡 姜淮莉摘要：以稻壳，花生壳，玉米秸秆，稻谷秸秆农林废弃物为原材料，通过氯化锌活化法，磷酸法，KOH活化法，氯化钙活化法及脱硅活化法制备生物质活性炭材料。

探究制备活性炭的产率及活性炭在不同活化剂作用下对亚甲基蓝的吸附性能。

结果表明，KOH＋稻谷秸秆组合下的活性炭吸附效果最佳，在其投加量为30mg/L，吸附时间为2h，实验温度为30℃时，吸附量为63.36 mg/g,平衡浓度为2.1 c/mg·L，去除率为85.85%。

关键词：活性炭；秸秆；农林废弃物；吸附量活性炭具有疏松多孔，比表面积大的特质，能有效去除二级出水中大多数有机污染物和某些无机物，在工业，医疗，污水处理等领域应用广泛。

而我国作为一个农业大国，在生产稻谷等农作物时会产生大量秸秆，稻壳等农林废弃物，其大多被直接丢弃和焚烧还田，造成资源浪费及环境污染。

利用其农林废弃物制备活性炭在相比于煤，木材等传统材料制备不但价格低廉节约成本，还可以起到还田改良土壤肥力作用，实现资源最大化利用。

本文以稻壳，花生壳，玉米秸秆，稻谷秸秆为原材料，通过氯化锌活化法，KOH活化法，氯化钙活化法，磷酸活化法及脱硅活化法制备生物质活性炭，通过对亚甲基蓝的吸附测定，进一步探究吸附过程中的吸附性能，筛选出最佳“农林废弃物+活化剂”，分析其对有机污染物的吸附可行性。

一、实验部分（1）仪器与试剂。

仪器：KER-F100A型密闭式制样粉碎机，河南兄弟仪器设备有限公司；THZ-C型恒温振荡器，太仓市强文实验设备有限公司；UV-5500型紫外可见光分光光度计，上海元析仪器有限公司；AI-518P(V7.1)程序型智能调节器，厦门宇电自动化科技有限公司。

试剂：亚甲基蓝溶液，20mg/L;氯化锌溶液，60%；盐酸溶液，0.1mol/L;氯化锌溶液，0.5mol/L；氯化铜溶液，0.4mol/L;磷酸溶液，60%；氯化钙溶液，10%；氢氧化钾溶液，10%。

利用玉米秸秆生产生物炭的工艺流程
一、收集原料
利用玉米收获后剩余的秸秆作原料。

秸秆表面应尽可能清洁,去除外部污垢和尘土。

二、粗切碎
将收集来的秸秆进行粗切碎,将秸秆的长度控制在10-20厘米之间,方便后续处理。

三、堆积
将粗切碎后的秸秆粉末堆积成高度为1-2米的圆锥形堆。

四、压实
利用建筑机械对堆积好的秸秆粉末堆进行轻度压实,使秸秆紧密结合。

五、覆盖
在压实好的秸秆堆上铺上棕色塑料膜,密封堆口,使氧气难以进入。

六、发酵发酵
在密闭环境下,经过约30天的发酵过程,堆内温度可升至65-70°。

七、炭化
发酵完成后升温到750-1000°,经过约3小时的控温焦炭,将秸秆转化为生物炭。

八、降温冷却
完成炭化后自然降温,至室温以下取出生物炭即完成整个工艺过程。

农作物秸秆制备活性炭及吸附性能测定一、实践目的：1、掌握农作物秸秆炭化的基本原理；2、了解固体废物资源化综合利用的方法。

二、实践原理：作物秸秆中含碳43%~52%，是制备活性炭的良好原料。

磷酸是中强酸，具有脱水性，阻燃性，同时阻止含碳挥发物形成。

生物碳被磷酸固定后，高温下形成微孔结构，生成活性炭。

活性炭可去除异味、某些离子以及难以进行生物降解的有机污染物。

三、实验设备与材料：1、实验设备：马弗炉、分光光度计、水平振荡机、烘箱、250mL锥形瓶、100mL坩埚、250mL烧杯、布氏漏斗、抽滤瓶、25mL容量瓶、1cm比色皿、100mL塑料瓶2、实验材料：（1）芦苇秆（2）40%磷酸（3）20mg/L亚甲基蓝四、实验步骤：1、活性炭的制备：将芦苇秸秆晒干后截成2~3cm长备用。

取10g左右上述芦苇秆，用100mL 40%磷酸溶液浸泡24h，挤干物料，装入坩埚中，放入马弗炉中400℃下保温2h，冷却后，用自来水洗至pH6~7，再用蒸馏水洗三次，105℃下烘干，计算产率。

磨细，过筛{采用通过0.15mm（100目）筛孔以下的粒径}，待用。

2、活性炭吸附脱色能力测定：称取炭样0.1g(精确到0.001g)于塑料瓶中，加入20mg/L的亚甲基蓝试液100mL ，于恒温振荡机上（25℃，110r/min ）振荡30min ，过滤，滤液在分光光度计上于565nm 处测吸光度值。

从标准曲线上获得亚甲基蓝的剩余浓度，计算吸附容量。

3、工作曲线：分别取20mg/L 的亚甲基蓝0.00、1.00、3.00、5.00、7.00、9.00mL 于25mL 容量瓶中，用水定容到刻度，以蒸馏水为参比，用1cm 比色皿在565nm 处测吸光度值。

绘制吸光度与亚甲基蓝浓度（mg/L ）的关系曲线，即标准曲线。

五、吸附量计算：一定压力和温度条件下，用活性炭吸附溶液中的溶质，单位重量的活性炭吸附溶质的数量为吸附容量。

按下式计算：)/()(0g mg m x m C C V q e =-=式中：q —— 吸附容量，mg/g ；V —— 溶液体积，mL ；C 0—— 亚甲基蓝初始浓度，mg/L ；C e —— 吸附平衡时浓度，即剩余浓度，mg/L ；m —— 吸附剂用量，g ；x —— 被吸附的溶质的质量，g 。

KOH活化法制备棉花秸秆活性炭的研究活性炭作为一种重要的吸附材料，在环境治理、废水处理、气体净化等领域有着广泛的应用。

而棉花秸秆是一种常见的农作物废弃物，利用棉花秸秆制备活性炭既可以解决废弃物处理问题，又可以开发出具有良好吸附性能的新型活性炭材料。

本文以棉花秸秆为原料，通过KOH活化法制备活性炭，并对其吸附性能进行研究。

一、实验方法1.1原料准备本实验采用当地产的棉花秸秆为原料，首先将棉花秸秆晾晒至干燥，然后破碎成适当大小的颗粒状物料。

1.2活化剂处理将所得的棉花秸秆颗粒置于容器中，加入适量的KOH溶液，混合均匀后放置在恒温振荡水浴中进行活化处理。

1.3热解制备活性炭将经过活化处理的棉花秸秆颗粒置于炉内，进行高温热解，制备成活性炭。

1.4表征及吸附性能测试通过扫描电镜、氮气吸附-脱附等表征手段对所得活性炭进行性能测试，包括比表面积、孔径大小等参数的测定，以及对甲醛、苯酚等有机物的吸附性能测试。

二、实验结果及分析2.1棉花秸秆活性炭的表征结果显示，经过KOH活化处理的棉花秸秆活性炭具有较高的比表面积和丰富的孔结构，表现出良好的吸附性能。

2.2对甲醛、苯酚等有机物的吸附实验结果表明，棉花秸秆活性炭对这些有机物均有较好的去除效果，吸附量随着初始浓度的增加而增加。

2.3实验还表明，所制备的棉花秸秆活性炭具有较好的再生性能，经过热解处理后可以多次循环使用。

三、结论与展望本研究成功利用KOH活化法制备棉花秸秆活性炭，并对其吸附性能进行了研究。

结果表明，所制备的活性炭具有良好的吸附性能和再生性能，适合用于废水处理、气体净化等领域。

未来可进一步优化制备工艺，提高活性炭的吸附性能，拓展其在更广泛的领域的应用。

同时，还可以研究活性炭与其他材料的复合应用，提高其适用范围和吸附效率。

希望本研究能为相关领域的研究提供一定的参考和借鉴。

农业废弃物活性炭的制备及孔隙结构分析一、农业废弃物活性炭的制备农业废弃物是指农业生产中产生的或者存储、加工过程中产生的剩余物质，包括谷物秸秆、玉米杆、棉秸、稻草、木屑、豆腐渣、树皮等。

这些废弃物大多数是有机质，如果不及时处理，会对环境造成污染。

因此，利用农业废弃物制备活性炭，既是一种重要的环境保护手段，也是一种能源利用方式。

制备方法：1. 碱处理法将农业废弃物先进行暴晒和干燥处理，去除其中的水分和杂质，然后将其碾碎成粉末状。

取一定量的废弃物粉末，加入一定量的NaOH溶液，使之混合到均匀状态。

然后放入高温炉中进行炭化处理，生成的炭再经过除杂、水洗、干燥等步骤，最终制得活性炭。

2. 热解法将农业废弃物粉末状材料放入炉内，加热、热解，在缺氧、半灰状态下产生炭化反应，生成活性炭。

二、农业废弃物活性炭的孔隙结构分析活性炭因具有丰富的孔隙结构和大比表面积，广泛应用于环境治理、化工、医药等领域。

下面，介绍一下农业废弃物活性炭的孔隙结构分析方法。

1. 比表面积测定法比表面积是活性炭孔隙结构中重要的参数之一。

目前，常用的比表面积测定方法有氮气吸附法和低温氮气吸附法。

氮气吸附法主要是利用BET（Brunauer, Emmett and Teller）理论，通过向活性炭样品表面吸附氮气后，测定氮气吸附量与相对压力的关系，然后计算比表面积。

低温氮气吸附法则是在低温下加压，使氮气在活性炭孔隙中进出，产生吸附、脱附现象，测定吸脱附氮气的体积，进而计算比表面积。

2. 孔径分布测定法孔径分布是描述活性炭孔隙结构的另一个重要参数。

传统的孔径分布分析法是根据吸附等温线图，用BJH（Barrett-Joyner-Halenda）法计算得出的孔径分布。

这种方法的局限是不能准确描述超微孔的孔径分布。

近年来，有学者采用恒压吸附法（IUPAC法）测定孔径分布。

该方法利用新型的多孔结构分析仪，采用恒温、定压模式下吸附气体，然后用Kelvin方程计算孔径分布。

研究人员将玉米秸秆制成活性炭可过滤掉水中98％的污染物玉米是美国最主要的农作物，也是最浪费的作物之一。

玉米粒从穗轴上剥下来后，剩下的一半（秸秆、树叶、果壳和穗轴）都是要扔掉的。

这些剩下的称为玉米秸秆，除燃烧外几乎没有任何商业或工业用途。

加州大学河滨分校的工程师们发表的一篇新论文描述了一种节能的方式，将玉米秸秆转化为用于水处理的活性炭，从而重新回到经济中。

活性炭，是已焦化的生物材料，经过处理后会形成数百万个细微的孔，从而增加了材料的吸收量。

它有许多工业用途，其中最常见的是用于从饮用水中过滤掉污染物。

坎迪斯·莱斯利·阿卜杜勒·阿齐兹（Kandis Leslie Abdul-Aziz）是加州大学里弗赛德马兰分校和罗斯玛丽·伯恩斯工程学院的化学与环境工程学助理教授，该实验室致力于通过回收利用可恶性废品，例如塑料和植物废料（称为生物质），将其重新引入经济变成有价值的商品。

我相信，作为工程师，我们应该带头创造将废物转化为高价值材料、燃料和化学品的方法，这将创造新的价值流，并消除当今采用即弃模式带来的环境危害。

阿卜杜勒·阿齐兹说。

阿卜杜勒·阿齐兹与博士生Mark Gale和Tu Nguyen以及Riverside City College的前UC Riverside学生Marissa Moreno一起，比较了用烧焦的玉米秸秆生产活性炭的方法，发现用热压缩水处理生物质是一个众所周知的过程作为水热碳化，产生的活性炭吸收了98％的水污染物香草醛。

与慢速热解相比，水热碳化产生的生物炭具有更大的表面积和更大的孔。

在慢热解过程中，玉米秸秆在较长的时间内会在高温下烧焦。

当研究人员通过活性炭过滤添加了香兰素的水时，其更大的表面积和更大的孔隙使碳能够吸收更多的香兰素。

Gale说，寻找玉米秸秆等闲置资源的应用对应对气候变化势在必行。

这项研究为生物质能产业增加价值，可以进一步减少我们对化石燃料的依赖。

实验四农作物秸秆制备活性炭一、实验目的1. 掌握废弃秸秆制备活性炭的一般方法；2. 学会使用马弗炉处理实验样品；二、实验原理我国是一个农业大国，农副产品十分丰富。

据统计，我国农作物秸秆总产量超过7亿吨，其中稻草类2.3亿吨，小麦秸秆1.2亿吨，玉米秸秆2.2亿吨，其他农作物2亿吨。

但秸秆的利用率却很低，仅占5%左右。

为加快推进秸秆的综合利用，实现秸秆的资源化、商品化，促进资源节约、环境保护和农民增收，2008年7月27日国务院办公厅发出“关于加快推进农作物秸秆综合利用的意见”，其主要目标是秸秆资源得到综合利用，解决由于秸秆废弃和违规焚烧带来的资源浪费和环境污染问题。

利用秸秆制备活性炭，既可节约资源，又可以制备出需求量大的活性炭。

活性炭具有发达的空隙结构、大的比表面积和较好的吸附能力。

如木炭的比表面积一般只有100~400m2/g，而活性炭比表面积高达1000~3000m2/g，它对气体、溶液中的有机或无机物质以及胶体颗粒等有很强的吸附能力，在国防、化工、石油、纺织、污水处理及室内装饰等各方面得到越来越广泛的应用，与其他活性炭相比，木质活性炭产品纯度高、比表面积大、吸附性能好的优点更显突出。

实验以玉米秸秆为研究对象，以氯化锌为活化剂，采用化学活化法制备秸秆活性炭。

具体过程如下：将干燥过的玉米秸秆作为原料，皮芯不分离粉碎，称取一定量粉碎过的玉米秸秆，然后加入一定量的活化剂和添加剂，室温下浸泡适当时间，然后在一定温度下活化，将得到的产品水洗，调整pH，干燥，得到活性炭吸附剂。

三、仪器（1）剪刀；（2）小刀；（3）电子天平（4）烘箱；（5）马弗炉；（6）陶瓷坩埚；四、试剂（1）农作物秸秆（玉米秸秆）；（2）3mol/L氯化锌溶液；（3）1+9盐酸溶液；五、操作步骤1．取学校周边农家新收割玉米秸秆，自然晾干，并用小刀切成圆柱状或片状，备用。

2. 取上述一定质量的玉米秸秆浸渍于3mol/L氯化锌溶液中，充分浸泡后搅拌捣碎，浸渍24h 后于80摄氏度下烘干。

农作物秸秆和剩余污泥制备活性炭研究进展农作物秸秆和剩余污泥制备活性炭研究进展摘要：随着社会的进步和科技的开展，城市建设步伐不断加快，城市污水的处理显得尤为重要，处理过程中产生的剩余污泥已成为环境中关注的热点问题。

以生活污水处理厂剩余污泥和农业废弃物，如小麦秸秆、花生壳和玉米芯等多种混合为原料，采取一定的方法制取活性炭，结果发现：参加了秸秆的污泥制取的活性炭，空隙结构较好，在对生活污水的处理加以应用，对某些指标如COD的吸附性能高于市售的商品活性炭。

关键词：秸秆；剩余污泥；活性炭；制备基金工程：本文系湖北省教育厅科学技术研究工程21世纪的今天，全球范围内有超过90%的城市生活污水处理上都采取了活性污泥法进行处理，这种污水处理方法在操作中有很多的优点，但也有许多缺点，其中之一便是会产生大量剩余污泥，我国目前有近3500座污水处理厂，污水处理能力约1.45亿立方米/天，而每年将产生逾2500万吨污泥。

这些污泥目前大多以填埋和燃烧的方式处理，给土地资源和环境质量造成了严重影响。

与此同时，农业废弃物的利用问题也逐渐凸显，不加以处置也会带来严重的环境污染问题。

1 国内外研究现状使用城市污水厂剩余污泥制备活性炭，最早出现于20世纪80 年代后期。

因为活性炭制作本钱比拟低廉，又可以在污水处理中祛除其中的污染物质，对保护环境有很大的促进作用，也能产生巨大的经济效益，因此引起了国内外研究人员的关注。

西班牙的L.F.Calvo等研究了污水处理厂污泥烧制多孔吸附剂的工艺并对该多孔吸附剂在恶臭性气体和水中污染物方面的吸附能力进行了初步探究，马来西亚Z.Abu-KaddOurah研究了高温股烧对活性污泥微孔结构和多孔性的影响，英国伦敦N.graham等进行了污水厂污泥去除有机燃料废水的研究【1】。

Peria-samy K.【2】等利用花生壳作为原料制备了活性炭用于吸附水中的Hg、Pb、Ni和Cu 等重金属离子，并取得了一定的研究进展。

利用麦秆制备活性炭和废水处理麦秆是农作物中常见的一种废弃物，其直接堆放或简单处理后无法有效利用，对环境造成极大的污染压力。

然而，麦秆具有较高的碳含量和孔隙结构，可以被用作原料制备高效的活性炭，同时还能解决废水处理中的难题。

本文将详细介绍麦秆制备活性炭和其在废水处理中的应用。

一、麦秆制备活性炭活性炭是一种具有空心的多孔结构的吸附材料，可通过各种天然和人工原料制备而成。

其中，麦秆是一种被广泛应用于活性炭制备的原料之一。

麦秆活性炭具有孔径分布范围广、吸附性强、表面活性高等优点，在化学、环保、水处理、电力等领域具有广泛的应用。

下面我们将简要介绍麦秆制备活性炭的原理和方法。

1、麦秆活性炭的原理麦秆活性炭制备的基本原理是在高温和缺氧的环境下，通过热解和氧化作用将麦秆中的大分子化合物分解成小分子化合物，最终得到一种具有高度孔隙的多孔性结构。

在制备过程中，麦秆表面被活化，产生大量的微孔、介孔和超孔。

2、麦秆活性炭的制备方法麦秆活性炭的制备方法主要包括物理法和化学法。

物理法常用的制备方法有：高温炭化法、焦化法和活化法等。

化学法常用的制备方法有：酸碱活化法和氧化活化法等。

其中，高温炭化法是最常用的制备方法之一，该方法将麦秆置于高温环境下进行热解和氧化反应，可得到具有高度孔隙结构的活性炭。

该方法具有制备简单、成本低、产品质量稳定等优点。

通过以上原理和方法，麦秆可以被高效地转化为活性炭，被广泛应用于各领域的处理和净化中。

下面我们将介绍麦秆活性炭在废水处理中的应用。

二、麦秆活性炭在废水处理中的应用麦秆活性炭除了作为吸附剂进行废水处理外，还可以将其与其他处理方式结合使用，以达到更好的处理效果。

以下是主要的废水处理方式：1、吸附法吸附法是将污染物吸附在活性炭表面上将其去除的一种方法。

麦秆活性炭具有多个孔隙和表面，因此具有优异的吸附性能。

麦秆活性炭制成的吸附剂可以用于处理各种废水，包括有机废水、重金属废水、化学废水等。

2、生物处理法生物处理法是利用生物体或它们的代谢产物来清除废水中污染物的方法。

利用农作物秸秆制炭方法
用农作物秸秆、锯末、刨花、树枝等均可生产木炭。

这种木炭灰分少、无味、无烟、无残渣，其性能优于普通木炭，燃烧时间是普通木炭的2倍。

其生产工艺如下。

一、原料碳化：将原料放在地面堆成锥形。

如为玉米秆、麦秆、刨花等的料堆须压实，即在料堆周围盖上一层锯末或稻壳，也可用砖覆盖。

如是锯末或稻壳等碎料可不需压实而直接碳化。

原料成堆后点燃进行碳化。

整个过程料堆中不可有明火。

如出现火苗可向料堆上覆盖锯末或稻壳，也可喷少量水，禁止明火出现。

锯末、稻壳碳化时，如表面碳化后，可将堆中尚未碳化的生料覆盖于已经碳化的原料表面，让其继续碳化。

这样反复碳化、覆盖，直到料堆完全碳化。

这时往料堆上浇适量水，使料堆不再出现烟雾。

二、原料配制：每100份碳化好的木炭粉，需配助燃剂（无烟煤末）20份，粘合剂即石灰粉25.3份、清水适量。

方法是：把木炭粉、无烟煤末、石灰粉搅拌均匀，加入清水，再拌匀，湿度以用手抓一把能捏成团，落地能散即可。

三、产品成型：以家用的杯子作模具，原料装满模具后，用手在模具上施压，把料压紧压平，然后拿起模具使其口朝下，离地面3-5厘米处把成型的木炭块抖出，排列在地面上晾晒，干后即为成品。

第1页共1页。