黃姜提取皂素后的殘渣制備活性炭及熱分解研究.pdf

1、黃姜為盾葉薯蕷的根莖，是我國特有的用于生產(chǎn)薯蕷皂素最主要的藥源植物，原來是野生的，現(xiàn)在可以人工種植。皂素工業(yè)是近年來在黃姜人工種植開發(fā)成功的基礎上發(fā)展起來的一個新興行業(yè)，黃姜生產(chǎn)皂素過程中產(chǎn)生的殘渣是黃姜提取皂素后的殘余物，生產(chǎn)lt皂素約產(chǎn)生7～8t的殘渣，這些未處理的殘渣不僅破壞了土壤的生態(tài)平衡，帶來了水污染和粉塵污染，嚴重威脅著人們賴以生存的環(huán)境。黃姜提取皂素后的殘渣的主要成分為木質(zhì)素和纖維素，其含碳量高達48﹪，是制備活性炭的優(yōu)質(zhì)

2、原料。因此，對黃姜皂素纖維渣的綜合利用及治理，具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。 本論文選擇ZnCl<,2>作為活化劑，采用兩段法，以活性炭得率、碘吸附值和比表面積為評價指標，研究了利用黃姜提取皂素后的殘渣制備活性炭的工藝條件。分別考察了炭化溫度、炭化時間、活化溫度、活化時間、浸漬比、浸漬時間和ZnCl<,2>質(zhì)量百分濃度對活性炭得率、碘吸附值和比表面積的影響，得到了ZnCl<,2>作活化劑制備活性炭的最佳工藝條件：炭化溫度300℃

3、，炭化時間40min，活化溫度600℃，活化時間105min，浸漬比6：1，浸漬時間20h，ZnCl<,2>質(zhì)量百分濃度40﹪。在此最佳工藝條件下，活性炭的得率為38.81﹪，碘吸附值995.23 mg/g，亞甲基藍吸附值14.5 ml/0.1g，焦糖脫色率115﹪，比表面積1085.586 m<'2>/g。 本論文又采用靜態(tài)法研究了自制活性炭對Cr<'6+>的吸附能力和適宜的吸附條件。通過研究溶液的PH值、活性炭投加量、振蕩時

4、間、溫度對吸附效果的影響，確定了自制活性炭吸附Cr<'6+>的適宜條件為：溶液PH=4，活性炭投加量為0.5g、振蕩時間為4h、溫度為20℃。在此條件下，自制活性炭對Cr<'6+>的去除率達到了86.95﹪，其吸附容量為18.45mg Cr<'6+>/g. 此外，在氮氣氣氛下，分別對黃姜提取皂素后的殘渣和ZnCl<,2>浸漬后的殘渣進行了熱分解實驗，對其熱分解過程進行了分析，并研究了ZnCl<,2>浸漬后的殘渣的熱分解動力學。在

5、不涉及動力學模式函數(shù)的前提下，采用Kissinger法、Friedman法求得了ZnCl<,2>浸漬后的殘渣熱分解第一階段的活化能分別為29.84．kJ/mol、44.45kJ/mol；第二階段的活化能分別為79.35kJ/mol和83.97kJ/mol。而且，進一步采用多元非線性回歸對其活化能進行了優(yōu)化：n級自催化模型(Cn)可以較好地擬合ZnCl<,2>浸漬后的殘渣熱分解第一階段的實驗數(shù)據(jù)，求得的活化能為42.87kJ/mol，lg

6、A為3.0458，最概然機理函數(shù)f(α)=(1-α)<'n>(1+K<,cat>X)，其中，n=1.55，lgK<,cat>=-0.0828。使用Ginstling-Brounslein型三維擴散模型(D4)可以較好地擬合ZnCl<,2>浸漬后的殘渣熱分解第二階段的實驗數(shù)據(jù)，求得的活化能為154.25kJ/mol，lgA分別為5.9101,最概然機理函數(shù)f(α)=ZnCl<,2>浸漬后的殘渣的熱分解動力學研究，為其工業(yè)生產(chǎn)中反應器的設計