【摘 要】
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农业废弃物资源化利用是改善农业环境、发展循环经济、实现农业可持续健康发展的有效途径。本探究针对生姜秸秆、金针菇菌渣、花椒修剪枝和花椒籽利用问题,以上述4种废弃物为原料,采用简单高效的氯化锌（Zn Cl2）活化法,研制了一系列多孔活性炭材料,包括生姜秸秆基多孔活性炭（GSPAC）、金针菇菌渣基多孔活性炭（EMRPAC）、花椒修剪枝基多孔活性炭（PBPAC）和花椒籽基多孔活性炭（PSPAC）。利用扫描
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农业废弃物资源化利用是改善农业环境、发展循环经济、实现农业可持续健康发展的有效途径。本探究针对生姜秸秆、金针菇菌渣、花椒修剪枝和花椒籽利用问题,以上述4种废弃物为原料,采用简单高效的氯化锌（Zn Cl2）活化法,研制了一系列多孔活性炭材料,包括生姜秸秆基多孔活性炭（GSPAC）、金针菇菌渣基多孔活性炭（EMRPAC）、花椒修剪枝基多孔活性炭（PBPAC）和花椒籽基多孔活性炭（PSPAC）。利用扫描电子显微镜（SEM）、氮气吸附物理分析仪、X射线衍射仪（XRD）、拉曼光谱（Raman）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）等新材料表征手段对多孔活性炭材料形貌结构及化学组成等进行分析。最后将制备的GSPAC、EMRPAC、PBPAC和PSPAC应用于废水中有机染料亚甲基蓝（MB）的吸附去除。考察了溶液p H值、吸附时间、温度和初始浓度对材料吸附MB的影响。借助吸附动力学和吸附等温线模型研究了材料对MB的吸附过程,并考察了材料的吸附再生性能。本论文主要研究结果如下:（1）以生姜秸秆为原料成功制备GSPAC。Zn Cl2与生姜秸秆质量比、活化时间、活化温度影响材料的吸附性能。优化出GSPAC最佳制备条件为:质量比2:1、活化温度500℃、活化时间1 h。制备的GSPAC具有大量的孔径结构和丰富的表面基团,对MB吸附效果明显,吸附量最高可达565.0 mg g-1,并且具有良好的再生性能。溶液p H、初始浓度、吸附时间和温度对GSPAC吸附性能有一定影响。吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温线模型,物理吸附和化学吸附共存,为单分子层吸附。（2）以金针菇菌渣为碳源,在Zn Cl2与金针菇菌渣质量比为2:1、碳化温度为500℃、碳化时间为1 h下制备了EMRPAC。制备的EMRPAC具有显著的多孔结构和丰富的表面基团,对MB吸附量最高可达437.5 mg g-1。溶液p H、初始浓度、吸附时间和温度对EMRPC吸附性能有一定影响,吸附过程符合准二级动力学模型和Freundlich等温线模型,以化学吸附为主,为多分子层吸附。EMRPAC五次循环实验后对MB的去除率高于86%,具有良好的循环再生能力。（3）分别以花椒修剪枝和花椒籽为原料成功制备PBPAC和PSPAC。PBPAC最佳制备条件为:质量比3:1、活化温度500℃、活化时间1 h;GPSPC最佳制备条件为:质量比3:1、活化温度600℃、活化时间1 h。制备的PBPAC、PSPAC孔径结构发达、表面基团丰富,对MB吸附效果明显,最大单分子层吸附量分别为505.1和537.6mg g-1。溶液p H、初始浓度、吸附时间和温度对PBPAC、PSPAC吸附性能有一定影响。吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温线模型,物理吸附和化学吸附共存,为单分子层吸附。PBPAC和PSPAC均表现出良好的再生性能。综上所述,本研究利用生姜秸秆、金针菇菌渣、花椒修剪枝和花椒籽为原料成功研制了一系列多孔活性炭材料,并探索了这些材料的潜在应用。研究结果为生姜秸秆、金针菇菌渣、花椒修剪枝和花椒籽的高值化利用提供了一条新途径,同时为污水处理领域提供系列优良吸附剂材料。
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