廢舊棉織物活性炭的制備與性能

許巧麗， 王淑花， 李 芬， 武琳婷， 史 晟， 戴晉明

(太原理工大學(xué) 輕紡工程學(xué)院， 山西 太原 030024)

?

廢舊棉織物活性炭的制備與性能

許巧麗， 王淑花， 李 芬， 武琳婷， 史 晟， 戴晉明

(太原理工大學(xué) 輕紡工程學(xué)院， 山西 太原 030024)

以日常生活中廢舊棉織物(WCF)為原料，采用氯化鋅法活化制備了廢舊棉織物活性炭(AC-WCF)，考察了氯化鋅質(zhì)量分?jǐn)?shù)、氯化鋅浸漬時(shí)間、活化溫度和活化時(shí)間 4個(gè)因素對AC-WCF吸附性能的影響。采用比表面積及微孔/中孔分析儀、掃描電鏡(SEM)和紅外光譜儀(FT-IR)對AC-WCF樣品進(jìn)行表征。結(jié)果表明，AC-WCF各項(xiàng)吸附性能良好，該條件下制備的AC-WCF的比表面積高達(dá)1 462 m2/g，總孔容積為0.78 cm3/g，平均孔徑為2.1 nm，碘吸附值為1 193.8 mg/g，亞甲基藍(lán)吸附值為25 mL/0.1 g，苯酚吸附值為160.7 mg/g，且對模擬染料廢水具有良好的脫色效果。

廢舊棉織物； 活性炭； 氯化鋅活化法； 吸附； 染料

21世紀(jì)面臨的廢物處理問題很嚴(yán)重。棉是重要的紡織原料，棉及棉紡織品占據(jù)了很大的市場。棉紡織產(chǎn)業(yè)面臨著棉產(chǎn)量銳減、原棉品質(zhì)降低和生產(chǎn)成本上升等諸多挑戰(zhàn)，每年又有3 000萬t以上廢舊紡織品廢棄并造成環(huán)境污染，為建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)，我國必須將廢舊紡織品再生利用[1]。傳統(tǒng)的廢舊棉織物(WCF)回收再利用方法是物理機(jī)械回收[2-3]，此方法生產(chǎn)工藝流程短，成本低且對原材料的適應(yīng)性好，但產(chǎn)品的檔次低，且生產(chǎn)依靠政府補(bǔ)貼，消費(fèi)需要政府引導(dǎo)。化學(xué)法是針對棉纖維中的纖維素進(jìn)行處理，生產(chǎn)黏膠[4]、纖維素派生物[5]、酒精[6]、生物油[7]、微晶纖維素[8]等。除此之外，利用廢舊棉織物制備活性炭也是一個(gè)很有前景的方法[9-11]，與原料煤和木材相比，廢舊棉織物更加可持續(xù)。

活性炭由于具有豐富的比表面積和優(yōu)良的吸附性能而得到廣泛應(yīng)用，且70%以上用于環(huán)保產(chǎn)業(yè)，其用量逐年上升。未來10～20年，我國活性炭需求會(huì)進(jìn)一步加大[12]，但其原料的不可再生性和高成本一定程度上限制了其發(fā)展。理論上，任何含碳量高、價(jià)格低、無機(jī)物少的物質(zhì)都可用來生成活性炭。近年來，各種利用農(nóng)業(yè)廢棄物制備活性炭的研究很多，有棉花秸稈[13]、玉米芯[14]、絲瓜絡(luò)[15]、茄稈[16-17]、廢棄麻[18]、各種果核[19]等。同時(shí)將其應(yīng)用于染料廢水處理[16,20-21]，為水污染的治理和環(huán)境保護(hù)提供新方法。Badie S等[22]已經(jīng)進(jìn)行了廢棄物工業(yè)化試驗(yàn)生產(chǎn)。本文重點(diǎn)探討氯化鋅法制備廢舊棉織物活性炭(AC-WCF)中氯化鋅質(zhì)量分?jǐn)?shù)ω、浸漬時(shí)間t1、活化溫度T和活化時(shí)間t2對吸附性能的影響，并對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，為生產(chǎn)提供理論指導(dǎo)，同時(shí)對AC-WCF在染料廢水處理方面的應(yīng)用進(jìn)行初步探討，以期早日實(shí)現(xiàn)“以廢治廢，循環(huán)經(jīng)濟(jì)”的目的。

1 材料與方法

1.1 原料與試劑

試驗(yàn)所用純棉布料購自太原服裝城，將其剪成2 cm見方的小布片備用。商業(yè)活性炭為椰殼活性炭。

氯化鋅、碘、碘化鉀、磷酸二氫鉀、磷酸氫二鈉、亞甲基藍(lán)、硫酸銅、苯酚、溴酸鉀、溴化鉀、硫代硫酸鈉、碳酸鈉、鹽酸等，均為分析純。

1.2 AC-WCF的制備

取5 g棉布與50 mL一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的氯化鋅溶液混合浸漬一定時(shí)間后瀝干水分，在60 ℃下干燥3 h，之后放入石英舟，推入管式馬弗爐中，通氮?dú)?0 min以驅(qū)逐管內(nèi)空氣，后開啟電爐，升溫至130 ℃保溫1 h，以清除水分，后以10 ℃/min速度升溫至活化溫度，在活化溫度下保溫一定時(shí)間，降至室溫得到活性炭粗品(整個(gè)過程通氮?dú)?，先用1∶10的熱濃鹽酸洗，以清除殘留在表面的氯化鋅，后用熱的蒸餾水反復(fù)清洗直至過濾液的pH值達(dá)到7，同時(shí)回收氯化鋅，最后在105 ℃下干燥5 h，得到最終的AC-WCF。

1.3 AC-WCF表征

1.3.1 AC-WCF吸附性能表征

AC-WCF的吸附性能測定方法分別參照GB/T 12496.8—1999《木質(zhì)活性炭試驗(yàn)方法 碘吸附值的測定方法》、GB/T 12496.10—1999《木質(zhì)活性炭試驗(yàn)方法 亞甲基藍(lán)吸附值的測定方法》和GB/T 12496.12—1999《木質(zhì)活性炭試驗(yàn)方法 苯酚吸附值的測定方法》進(jìn)行，所用儀器主要為721型可見分光光度計(jì)(上海奧普勒儀器有限公司)，得率為最終AC-WCF質(zhì)量占WCF質(zhì)量的百分比。

1.3.2 AC-WCF比表面積和孔徑分布表征

采用美國麥克公司生產(chǎn)的 ASAP2020系列全自動(dòng)快速比表面積及中孔/微孔分析儀，在液氮溫度77 K下測定AC-WCF的N2吸附-脫附等溫線。吸附試驗(yàn)前對樣品在N2下于350 ℃進(jìn)行脫氣處理 2 h。采用單點(diǎn)和多點(diǎn)比表面積法(BET)計(jì)算AC-WCF的比表面積，采用t-Plot 計(jì)算微孔比表面積，介孔孔容由總孔容減去微孔容得到；用比表面積法(BJH)計(jì)算其孔徑分布。

1.3.3 AC-WCF形貌觀察

采用捷克 TESCAN 公司MIRA3 v3LMH型場發(fā)射掃描電子顯微鏡觀察廢舊棉纖維、AC-WCF的表面形貌及其差別，觀察前對樣品進(jìn)行噴金處理。

1.3.4 AC-WCF表面官能團(tuán)分析

采用美國PE公司FT-IR-1730型傅里葉變換紅外-拉曼光譜儀對棉纖維、AC-WCF進(jìn)行表面化學(xué)性質(zhì)比較分析(KBr壓片處理法)。

1.4 AC-WCF染料廢水處理初步探討

分別配制質(zhì)量濃度為200 mg/L的酸性大紅GR、直接大紅、陽離子大紅2GL、活性大紅模擬染料廢水，加入AC-WCF進(jìn)行吸附，采用目視稀釋倍數(shù)法研究AC-WCF對4種染料脫色效果，對AC-WCF在染料廢水處理方面的應(yīng)用進(jìn)行初步探討。

2 結(jié)果與分析

2.1 正交試驗(yàn)結(jié)果分析

碘、亞甲基藍(lán)和苯酚是典型的活性炭吸附表征分子。碘吸附值常用作微孔容積的指標(biāo)[23]，亞甲基藍(lán)吸附常用來表征中孔吸附，且是表征活性炭液相吸附能力的重要化合物，可進(jìn)入直徑大于1.5 nm的孔，苯酚也常作為液相吸附能力的參考[19]。對相應(yīng)制備工藝條件下制得的AC-WCF進(jìn)行碘吸附值(QI2)、亞甲基藍(lán)吸附值(QMB)、苯酚吸附值(QPhOH)以及得率的測定，正交試驗(yàn)因素水平及試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1。

表1 正交試驗(yàn)方案及結(jié)果

QI2、QMB、QPhOH是活性炭吸附能力的主要參考指標(biāo)，由極差分析R可看出，在所考察的范圍內(nèi)，極差RI2順序?yàn)棣?t1=T>t2；極差RMB順序?yàn)棣?t2>t1>T；極差RPhOH順序?yàn)門>ω>t1>t2。

從以上比較可知：對于3項(xiàng)吸附性能，氯化鋅質(zhì)量分?jǐn)?shù)都為重要影響因素，即AC-WCF吸附性能受殘留在廢舊棉織物表面的氯化鋅量的影響很大；對于苯酚吸附，受活化時(shí)間影響最大，可能是由于活化過程低溫中形成了與苯酚具有“相似相容”結(jié)構(gòu)的芳構(gòu)化形式，此形式受溫度影響最大，隨著活化溫度升高，芳環(huán)結(jié)構(gòu)塌陷，苯酚吸附值下降。盡管影響碘、亞甲基藍(lán)和苯酚吸附性的各因素的順序不同，AC-WCF的最佳制備工藝是一致的。綜合各因素對活性炭吸附性能的影響，最終確定AC-WCF的最佳制備工藝為5號試樣的工藝，此工藝下綜合吸附性能最好，且優(yōu)于磷酸法制得的活性炭[10]，記為AC-WCF-M。

2.2 AC-WCF比表面積及孔徑分布

吸附等溫線是吸附研究中最重要的數(shù)據(jù)，其形狀與材料的孔結(jié)構(gòu)特征有關(guān)[25]，有助于對孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行宏觀把握。對AC-WCF-M做N2吸附脫附試驗(yàn)，其吸附脫附等溫線與孔徑分布曲線如圖1所示，孔隙分析見表2。

由圖1(a)可看出，AC-WCF-M的N2吸脫附等溫線中吸附分支與脫附分支完全重合，與Ⅰ型等溫線吻合，在相對壓力小于0.1的范圍內(nèi)迅速上升，之后緩慢上升，在P/P0達(dá)到0.3時(shí)基本完成吸附，之后接近平臺(tái)，說明AC-WCF-M中含有豐富的微孔結(jié)構(gòu)，且基本不含中孔結(jié)構(gòu)。從圖1(b)中可看出，AC-WCF-M的平均孔徑在2 nm左右，最可幾孔徑小于等于2 nm，豐富的微孔為吸附提供特殊的表面環(huán)境，增加催化反應(yīng)的活化位點(diǎn)，預(yù)示AC-WCF很強(qiáng)的催化能力和反應(yīng)能力。

由表2可看出，AC-WCF-M的單點(diǎn)BET比表面積與多點(diǎn)BET比表面積相差不足1%，說明樣品的吸附能力很強(qiáng)，且BET比表面積高達(dá)1 463 m2/g，微孔比表面積約占總比表面積的50%，說明樣品中含有大量的微孔，與吸脫附等溫線結(jié)論一致。

他還有點(diǎn)虛榮心，愛打腫臉充胖子，常被人攛掇著請吃請喝。賬單送到家里來，老婆暴跳如雷，把他罵得體無完膚。你看，氣不氣人？操不操心？

圖1 AC-WCF-M氮?dú)馕?脫附等溫線及孔徑分布曲線Fig.1 N2 adsorption-desorption isotherm and pore size distribution of AC-WCF-M. (a) N2 adsorption-desorption isotherms of AC-WCF-M; (b) Pore size distribution of AC-WCF-M

比表面積/(m2·g-1)單點(diǎn)多點(diǎn)微孔介孔平均孔徑/nm孔體積/cm3總孔微孔1462781463558442176193402140783304571

2.3 AC-WCF表面形貌分析

采用場發(fā)射掃描電子顯微鏡對棉纖維和AC-WCF-M的表面形貌進(jìn)行觀察比較，掃描電鏡圖片見圖2。

圖2 廢舊棉纖維與AC-WCF-M掃描電鏡圖像Fig.2 SEM of waste cotton fiber and AC-WCF-M.(a) Waste cotton fiber (×3 000); (b)AC-WCF-M (×1 000); (c) AC-WCF-S (×1 000); (d) AC-WCF-M (×10 000)

由圖2(a)可看出，純棉纖維表面平滑光潔，僅有淺淺的細(xì)絲狀皺紋，圖2(b)為經(jīng)過活化之后的廢舊棉織物，棉紗基本保持纖維的集束形態(tài)，在棉纖維外表面出現(xiàn)了大量的侵蝕形成的孔洞，形狀基本均為圓形，大小不一，多為5 μm左右的大孔，表示其有助于吸附大分子有機(jī)物，大孔周圍夾雜少量直徑在500 nm左右的大孔，可吸附較小的有機(jī)物分子。圖2(c)為棉紗集束截面圖，蜂窩狀的孔洞為棉纖維之間的縫隙和棉纖維的中腔，即在氯化鋅作用下，將棉紗截?cái)啵姑蘩w維的中腔暴露，可對分子進(jìn)行物理吸附，同時(shí)固定棉纖維之間的縫隙形成孔洞。棉紗截面放大圖2(d)顯示，在棉纖維的中腔內(nèi)也形成了50～200 nm不等的圓形孔洞。

發(fā)達(dá)的孔隙印證了AC-WCF較高的吸附能力，同時(shí)也表明氯化鋅附著于棉織物表面，高溫?zé)峤鈺r(shí)產(chǎn)生了大量的CO2、H2O氣體，隨著氮?dú)鈿饬髋懦鲶w系，起到了脫氫脫水的作用，去除了大量的揮發(fā)成分，同時(shí)抑制焦油產(chǎn)生，留下碳骨架，形成孔洞結(jié)構(gòu)，在棉紗和棉纖維表面造孔，生成一些微米級的孔隙和裂紋[26]，在中腔內(nèi)造孔，形成納米級的圓形孔洞。

2.4 AC-WCF表面化學(xué)性質(zhì)分析

活性炭的吸附能力不僅受其比表面積和孔結(jié)構(gòu)影響，同時(shí)也受其表面的化學(xué)性質(zhì)影響很大。活性炭的表面化學(xué)性質(zhì)很大程度上由表面官能團(tuán)的種類和數(shù)量決定[10]。FT-IR可對活性炭表面官能團(tuán)做定性分析，圖3示出棉纖維和AC-WCF-M的FT-IR對比圖譜。

圖3 棉纖維和AC-WCF-M的FT-IR譜圖Fig.3 FT-IR spectra of cotton fiber and AC-WCF-M

由上述表征可知，AC-WCF-M中主要存在羧基、酚、醇羥基等官能團(tuán)，這些官能團(tuán)均為親水性基團(tuán)，為其在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。參考氯化鋅活化機(jī)制[27]可知，氯化鋅大大改變了原料的熱分解過程，200 ℃以下完成炭化，400 ℃以上開始活化，并形成較穩(wěn)定的縮聚炭結(jié)構(gòu)。

2.5 AC-WCF染料廢水處理

分別取0.2 g的AC-WCF-M和50 mL模擬染料廢水放入具塞錐形瓶中，在水浴振蕩器內(nèi)恒溫30 ℃振蕩30 min，取濾液采用目視稀釋倍數(shù)法測定其色度，與原液進(jìn)行對比，同時(shí)對比商業(yè)活性炭對相應(yīng)染料的脫色能力，結(jié)果如表3所示。

表3 AC-WCF-M處理不同染料廢水效果對比

由表3可看出，AC-WCF-M對酸性大紅GR、直接大紅、陽離子大紅2GL、活性大紅的脫色能力都較好，可使模擬染料廢水色度降低50%左右，比商業(yè)活性炭具有優(yōu)勢，且對酸性大紅GR和陽離子大紅2GL的脫色能力最佳，直接大紅次之，活性大紅最差。AC-WCF-M可使質(zhì)量濃度為200 mg/L的酸性大紅GR和陽離子大紅2GL模擬染料廢水完全脫色，同類染料具有相似性質(zhì)，推測AC-WCF-M對酸性染料和陽離子染料具有良好吸附性，且本文試驗(yàn)中AC-WCF-M質(zhì)量濃度僅為4 g/L，遠(yuǎn)低于常規(guī)商業(yè)活性炭處理染料廢水的質(zhì)量濃度(8～20 g/L)[28]。

3 結(jié) 論

1)AC-WCF吸附性優(yōu)良(比表面積高達(dá)1 462 m2/g，微孔約占50%，平均孔徑為2.1 nm)，是以微孔和大孔為主的活性炭。各項(xiàng)吸附性能受浸漬比影響很大，苯酚吸附受活化時(shí)間影響最大，但各項(xiàng)性能良好：碘吸附值達(dá)到1 193.8 mg/g；亞甲基藍(lán)吸附值達(dá)到25 mL/0.1 g；苯酚吸附值達(dá)到160.7 mg/g。綜合各因素對活性炭吸附性能的影響，最終確定AC-WCF的最佳制備工藝為5號試樣的工藝。

2)經(jīng)過活化之后，棉纖維保持了纖維的集束狀態(tài)，在集束的纖維表面出現(xiàn)了大量的不規(guī)則分布的、大小不一、形狀不同的孔洞，大多數(shù)為中孔和大孔，在纖維中腔內(nèi)活化產(chǎn)生圓形的納米孔洞，印證了廢舊棉織物活性炭較高的吸附能力，同時(shí)也表明氯化鋅對棉織物有較好的造孔作用。

3)AC-WCF中可能主要存在羧基、酚、醇羥基等，這些官能團(tuán)均為親水性基團(tuán)，為其在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用提供了基礎(chǔ)；此外，AC-WCF中官能團(tuán)種類稀少，擴(kuò)大了它的應(yīng)用領(lǐng)域，可對各種化合物進(jìn)行吸附。AC-WCF處理染料廢水時(shí)，溫度低，用量少，脫色效果好，優(yōu)于商業(yè)活性炭，且對酸性染料廢水和陽離子染料廢水的脫色效果最好。

4)結(jié)合SEM與氮?dú)馕浇Y(jié)果可知，AC-WCF是一種具有多級孔結(jié)構(gòu)分布的吸附材料，大至微米級的孔洞為吸附質(zhì)分子的運(yùn)動(dòng)提供通道，小至吸附劑表面豐富的微孔造成的特殊環(huán)境，增加活化位點(diǎn)，為其與吸附質(zhì)分子的結(jié)合提供吸附能。

FZXB

[1] 姚穆. 我國紡織纖維原料面臨的挑戰(zhàn)及應(yīng)對策略[J]. 棉紡織技術(shù),2011,10:1-4. YAO Mu. Challenge and strategy of Chinese textile fiber material[J]. Cotton Textile Technology,2011,10:1-4.

[2] 張麗,劉梁森,邱冠雄. 廢棄紡織材料回收利用的研究進(jìn)展[J]. 紡織學(xué)報(bào),2013,34(4):153-160. ZHANG Li, LIU Liangsen, QIU Guanxiong.Research progress of recycled use of waste textiles[J]. Journal of Textile Research, 2013,34(4):153-160.

[3] TSERKI V, MATZINOS P, PANAYIOTOU C. Effect of compatibilization on the performance of biodegradable composites using cotton fiber waste as filler[J]. Journal of Applied Polymer Science, 2003, 88(7): 1825-1835.

[4] 張桂松,張倩,肖宏曉. 廢舊紡織品回收再利用的探討[J]. 中國纖檢,2013(7):32-34. ZHANG Guisong, ZHANG Qian, XIAO Hongxiao. Discussion on textiles waste recycling[J]. China Fiber Inspection, 2013(7):32-34.

[5] RATANAKAMNUAN U, ATONG D, AHT-ONG D. Cellulose esters from waste cotton fabric via conventional and microwave heating[J]. Carbohydrate Polymers, 2012, 87(1): 84-94.

[6] ALIEE H, TEIMORI M. Investigation of production of ethanol from cotton linter and waste textile[J]. Journal of Applied Sciences, 2009, 9(8):1568-1572.

[7] ISCI A, DEMIRER G N. Biogas production potential from cotton wastes[J]. Renewable Energy, 2007, 32(5): 750-757.

[8] XIONG R, ZHANG X, TIAN D, et al. Comparing microcrystalline with spherical nanocrystalline cellulose from waste cotton fabrics[J]. Cellulose, 2012, 19(4): 1189-1198.

[9] 高國龍,李登新,孫利娜. 廢棉布制備活性炭影響因素與機(jī)理研究[J]. 環(huán)境工程學(xué)報(bào),2012(2):637-640. GAO Guolong, LI Dengxin, SUN Lina.Study on influencing facters of activated carbon prepared by waste cotton and its mechanism[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2012(2):637-640.

[10] 孫利娜,李登新,高國龍. 磷酸活化紡織固體廢棄物制備活性炭及表征[J]. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2010(7):161-164,182. SUN Lina, LI Dengxin, GAO Guolong.Textile waste recycled to prepare activated carbon by phosphoric acid activation[J]. Environmental Science & Technology, 2010(7):161-164,182.

[11] 高國龍,李登新,孫利娜. 廢布料活性炭吸附典型染料動(dòng)力學(xué)研究[J]. 環(huán)境工程學(xué)報(bào),2011(6):1405-1408. GAO Guolong, LI Dengxin, SUN Lina.Study on kinetics of adsorption of typical dyes by waste cloth activated carbon[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2011(6):1405-1408.

[12] 活性炭產(chǎn)業(yè)面臨發(fā)展機(jī)遇[J]. 技術(shù)與市場,2006(3):7. Development opportunity of activated carbon industry[J]. Technology and Market, 2006(3):7.

[13] EL-HENDAWY A N A, ALEXANDER A J, ANDREWS R J, et al. Effects of activation schemes on porous, surface and thermal properties of activated carbons prepared from cotton stalks[J]. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 2008, 82(2): 272-278.

[14] TSAI W T, CHANG C Y, LEE S L. A low cost adsorbent from agricultural waste corn cob by zinc chloride activation[J]. Bioresource Technology, 1998, 64(3): 211-217.

[15] 李園園,張召基,石建穩(wěn),等. 氯化鋅活化絲瓜絡(luò)制備微孔活性炭[J]. 炭素技術(shù),2012(3):5-9. LI Yuanyuan, ZHANG Zhaoji, SHI Jianwen, et al. Microporous activated carbon prepared from luffa cylindrical sponge by chemical activation with zinc chloride[J]. Carbon Techniques, 2012(3):5-9.

[16] 熊慧珍.茄稈活性炭的制備及其吸附染料廢水的研究[D].上海:東華大學(xué),2011: 4-7. XIONG Huizhen.Study on preparation and adsorption for dye waste water of activated carbon from eggplant stalk[D]. Shanghai: Donghua University, 2011: 4-7.

[17] 馬承愚,熊慧珍,宋新山. ZnCl2活化茄子秸稈制備活性炭及表征[J]. 功能材料,2012(3):342-345. MA Chengyu, XIONG Huizhen, SONG Xinshan.Preparation and characterization of eggplant stalk activated carbon by zinc chloride[J]. Journal of Functional Materials, 2012(3):342-345.

[18] 牛耀嵐,馬承愚,李登新,等. KOH活化廢棄麻制備活性炭及其結(jié)構(gòu)表征[J]. 高等學(xué)校化學(xué)學(xué)報(bào),2010,10:1929-1933. NIU Yaolan, MA Chengyu, LI Dengxin, et al. Preparation and characterization of activated carbon from potassium hydroxide activated linen fabric waste[J]. Chemical Journal of Chinese Universities, 2010,10:1929-1933.

[19] AYGüN A, YENISOY-KARAKAS, DUMAN I. Production of granular activated carbon from fruit stones and nutshells and evaluation of their physical, chemical and adsorption properties[J]. Microporous and Mesoporous Materials, 2003, 66(2): 189-195.

[20] ATTIA A A, EL-HENDAWY A N A, KHEDR S A, et al. Textural properties and adsorption of dyes onto carbons derived from cotton stalks[J]. Adsorption Science & Technology, 2004, 22(5): 411-426.

[21] LU P J, LIN H C, YU W T, et al. Chemical regeneration of activated carbon used for dye adsorption[J]. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 2011, 42(2): 305-311.

[22] GIRGIS B S, SMITH E, LOUIS M M, et al. Pilot production of activated carbon from cotton stalks using H3PO4[J]. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 2009, 86(1): 180-184.

[23] SAKA C. BET, TG-DTG, FT-IR, SEM, iodine number analysis and preparation of activated carbon from acorn shell by chemical activation with ZnCl2[J]. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 2012, 95: 21-24.

[24] 炭素材料學(xué)會(huì). 活性炭基礎(chǔ)與應(yīng)用[M]. 高尚愚, 陳維，譯. 北京: 中國林業(yè)出版社, 1984:137. The Carbon Society of Japan.Activated Carbon Fundamentals and Applications[M]. GAO Shangyu, CHEN Wei, Translating. Beijing: Chinese Forestry Press, 1984:137.

[25] 俆如人, 龐文琴, 于吉紅, 等. 分子篩與多孔材料化學(xué)[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 2004:145. XU Ruren, PANG Wenqin, YU Jihong, et al.Chemistry-Zeolite and Porous Materials[M]. Beijing: Science Press, 2004:145.

[26] 謝新蘋,蔣劍春,孫康,等. 磷酸活化劍麻纖維制備活性炭試驗(yàn)研究[J]. 林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè),2013,3:105-109. XIE Xinping, JIANG Jianchun, SUN Kang, et al. Preparation and characterization of activated carbon using phosphoric acid as activator from sisal fiber[J]. Chemistry and Industry of Forest Products, 2013,3:105-109.

[27] 鄧真麗,胡巧開,王翦. 板栗殼活性炭的制備及其對Cr6+的吸附處理[J]. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué),2012,12:2556-2559. DENG Zhenli, HU Qiaokai, WANG Jian.Research on the preparation of chestnut shell active carbon and its adsorption process of Cr6+[J]. Hubei Agricultural Sciences, 2012,12:2556-2559.

[28] 張小璇,葉李藝,沙勇,等. 活性炭吸附法處理染料廢水[J]. 廈門大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2005(4):542-545. ZHANG Xiaoxuan, YE Liyi, SHA Yong, et al. Treatment of dyeing wastewater with activated carbon[J]. Journal of Xiamen University: Natural Science Edition, 2005(4):542-545.

歡迎訂閱2016年《國際紡織導(dǎo)報(bào)》

《國際紡織導(dǎo)報(bào)》由東華大學(xué)主辦，德國著名的專業(yè)出版機(jī)構(gòu)協(xié)辦，已入編中國知網(wǎng)中國學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)絡(luò)出版總庫、萬方數(shù)據(jù)——數(shù)字化期刊群、中文科技期刊數(shù)據(jù)庫(全文版)等。

《國際紡織導(dǎo)報(bào)》與世界紡織界知名刊物《Melliand》和《Chemical Fiber》同步報(bào)道國際上紡織及化纖領(lǐng)域內(nèi)的各類研究成果和工藝發(fā)展趨勢，介紹國際間重要的學(xué)術(shù)會(huì)議及專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)信息，并同時(shí)容納我國紡織和化纖領(lǐng)域內(nèi)科研及生產(chǎn)方面的成果和信息報(bào)道。《國際紡織導(dǎo)報(bào)》將利用豐富的信息源架起歐洲與中國的化纖和紡織業(yè)之間的橋梁，推進(jìn)我國的紡織業(yè)不斷發(fā)展。

出版單位：東華大學(xué)情報(bào)研究所

地 址：上海延安西路1882號教學(xué)大樓15層 郵政編碼：200051 電話：(021)62752920 (021)62373227

傳 真：(021)62754501

E-mail: mc@dhu.edu.cn

Preparation and properties of activated carbon from waste cotton fabrics

XU Qiaoli, WANG Shuhua, LI Fen, WU Linting, SHI Sheng, DAI Jinming

(CollegeofTextileEngineering,TaiyuanUniversityofTechnology,Taiyuan,Shanxi030024,China)

Waste cotton fabric activated carbon (AC-WCF) was prepared from waste cotton fabrics (WCF) by zinc chloride activation. The mass fraction, impregnation time, activation temperature and activation time on the adsorption properties of AC-WCF were investigated by the orthogonal experiment method. The obtained AC-WCF was characterized by specific area and micropore/mesopore analysis, scanning electron microscopy (SEM) and FT-IR spectroscopy. Results show that all adsorption properties of AC-WCF are good; the optimum preparation conditions are as follows: mass fraction 45%, impregnation time 16 h, activation temperature 700 ℃ and activation time 30 min. And the prepared AC-WCF has large apparent surface area (1 462 m2/g) and high adsorption pore volume (0.78 cm3/g) with average pore size diameter of 2.1 nm. The adsorption values of the AC-WCF to iodine, methylene blue and phenol are 1 193.8 mg/g, 25 mL/0.1 g, and 160.7 mg/g, respectively. Meanwhile, AC-WCF shows high decolorization effect on dye wastewater.

waste cotton fabric; activated carbon; zinc chloride activation; adsorption; dye

10.13475/j.fzxb.20140804407

2014-08-21

2015-03-17

山西省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(2014011016-5)；太原理工大學(xué)研究生創(chuàng)新基金項(xiàng)目(2013 B031)

許巧麗(1988—)，女，碩士生。主要研究方向?yàn)榧徔椆腆w廢棄物回收再利用。王淑花，通信作者，E-mail：1308870214@qq.com。

TS 102.9; TQ 424.1; TQ 352; X 791

A