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广西是柚子生产大省,每年产生大量的柚皮废弃物,其利用价值较高,如果直接弃用,将会对环境产生污染,因此,对柚子皮的利用具有很好的社会效益、经济效益及环境效益。本研究以柚皮为原料,采用KOH活化法制备了柚皮活性炭,并将其用于染料废水的吸附处理,主要得出了以下结论: (1)KOH活化柚皮制备活性炭的研究表明,在制备柚皮活性炭的过程中,对活性炭得率和产品碘吸附值影响最大的因素都是浸渍比(活化剂与炭化料质量之比)。运用正交试验设计和各个单因素平行分析,综合考虑活性炭得率和活性炭的吸附性能,使用KOH活化柚皮制备活性炭吸附剂的最佳工艺条件为:KOH与柚皮炭化料浸渍比1.5:1、浸渍时间4 h、活化温度800℃、活化时间40 min。制得的柚皮活性炭得率和碘吸附值分别为41.09%、946.462 mg/g。 (2)扫描电子显微镜显示柚皮活性炭的表面形成了大量孔结构,增加了材料的比表面积,为吸附质提供了更多的接触面积,大大提高了吸附剂的吸附性能;比表面积测定表明活性炭的BET比表面积为1138 m2/g,孔容积为7.457 m3/g,孔平均直径1.502 nm,属于微孔碳;XRD衍射分析说明柚皮活性炭属于无定形炭但又具有局部石墨化的趋势。傅立叶红外光谱仪研究活性炭表面官能团的种类的结果显示活性炭表面主要含羧基、羟基、内脂基和胺基等化学基团。 (3)柚皮活性炭对染料的静态吸附单因素分析实验研究表明:活性炭对不同染料的吸附在不同pH条件下达到最佳效果,甲基橙的最佳吸附pH值为2~3,直接大红的最佳吸附pH值为4和12,孔雀石绿的最佳吸附pH值为5~10;在20℃条件下,活性炭投加量为2 g/L时,对初始浓度为300 mg/L的甲基橙溶液于3.0 h达到吸附平衡,吸附量为127.04 mg/g;对初始浓度为300 mg/L的直接大红溶液于1.5 h达到吸附平衡,吸附量为97.84 mg/g;对初始浓度为900 mg/L的孔雀石绿溶液于1.5 h达到吸附平衡,吸附量为375.70 mg/g。随着吸附温度的升高,活性炭对三种染料的吸附性能增强。 (4)动力学和等温方程拟合分析结果表明:柚皮活性炭对三种染料的吸附都遵循伪二级动力学方程模型,粒子内膜扩散方程拟合结果显示活性炭对三种染料的吸附过程均可分为三个阶段。Langmuir等温吸附模型能够很好的描述柚皮活性炭对甲基橙的吸附过程,活性炭对直接大红和孔雀石绿的吸附等温线均能较好地符合 Langmuir和Freundlich等温吸附模型。活性炭对甲基橙的吸附过程是化学吸附过程,而对直接大红和孔雀石绿的吸附过程则主要以物理吸附为主,并伴随着化学吸附。 综上所述,KOH活化法制得的柚皮活性炭具有较高的比表面积,对含染料的有色废水的脱色具有良好的效果。为柚皮的资源化利用和处理染料废水提供了一个新方向。