【部分正文預覽】 | 活性炭優良的比表面積和發達的孔結構使其具有良好的催化性能和吸附性能, 已成功應用于催化及水和氣體的凈化領域〔1-4〕。但高昂的價格限制了其更大范圍的應用, 傳統原材料價格的不斷攀升是造 成其成本居高不下的主要原因之一。理論上,作為活性炭前驅體的材料應具備高碳低灰分的特征〔5〕,農林副產物通常具備這一特征且來源廣泛、價格低廉。玉米是我國三大農作物之一,2010 年的種植面積達3 000 萬公頃,僅次于美國,預計玉米產量將達到1.68億t〔6〕。按100 kg 玉米產生18 kg 玉米穗軸估算〔7〕,僅2010 年就將產生3.024×107 t 的玉米穗軸。玉米穗軸的傳統處置方法主要是焚燒,這不僅造成嚴重的環境污染,也是對資源的巨大浪費。據文獻〔8〕報道,玉米穗軸的碳含量和灰分可確保其作為活性炭的前軀體。微波加熱具有熱效率高、可以實現內部選擇性加熱、可控性好、設備體積小等優點〔9-10〕,可以克服傳統加熱方法加熱時間長、能耗大、加熱不均勻的缺點〔9,11〕。研究還發現〔9,12〕,微波加熱是去除活性炭表面含氧官能團的有效途徑,并可在短時間內改善活性炭的結構和化學性質。近年來利用微波加熱制取活性炭受到國內外學者的廣泛關注〔3,11-12〕;钚蕴恐苽溥^程中需平衡活性炭的性能與產率間的關系,而制備過程涉及的影響因素很多,因此尋找這種平衡是一個復雜的過程。響應面分析法(Response Surface Methodology,RSM)是一種尋找多因素系統中最佳條件的數學統計方法,目前已成為降低成本、優化加工條件的一種有效方法,廣泛地應用于農業、生物、食品、化學等領域〔13-14〕,但在活性炭的制備中使用響應面進行優化的報道很少〔1,4,15-16〕。本研究選擇微波輻照功率、輻照時間和浸漬比為自變量,以活性炭的亞甲基藍(MB)吸附值和產率為響應值,應用中心組合設計(central composite design,CCD), 考察了自變量與因變量之間的關系,并以此對制備工藝進行優化。 |