碳酸钾活化剂法制备稻壳活性炭的工艺优化

为实现农业废弃物的资源化利用,该文以稻壳为原料、K2CO3为活化剂制备稻壳基活性炭。采用Plackett-Burman(P-B)和中心复合设计(central composite design,CCD)法对影响稻壳基活性炭得率和碘吸附性能的5个工艺因素进行筛选和优化,确定样品得率和碘吸附值的预测模型,并进行验证。结果表明,所建立的稻壳基活性炭得率和碘吸附值回归方程的决定系数R2分别为0.90和0.85,影响样品得率的主要因素为:活化温度活化时间K2CO3浓度,影响样品碘吸附值的主要因素为:活化温度K2CO3浓度活化时间,浸渍体积比和浸渍时间影响不显著;经CCD法建立的稻壳基活性炭得率和碘吸附值的预测模型极显著(P0.0001,P0.01),决定系数R2可达0.92和0.90,活化温度和活化时间之间存在较强的交互作用。优化后的工艺条件为:活化温度1029.17 K、K2CO3浓度1.95 mo L/L、活化时间1.17 h、浸渍体积比3,浸渍时间11 h,其得率和碘吸附值的预测值分别为13.61%、1058.83 mg/g,与实测值(14.53%、1021.30mg/g)的误差仅为6.33%、3.67%,拟合性良好,说明运用CCD法对稻壳基活性炭制备工艺的优化是准确可靠的。该结果可为K2CO3活化法制备稻壳基活性炭的工业化生产提供一定的参考。