全 文 ：　文章编号:1002-4093(2010)02-0016-05
花生壳残渣制备活性炭及吸附性能测定＊
杨　莉 , 谢　宇 , 邱贤华 , 邓　磊
(南昌航空大学 环境与化学工程学院 ,江西 南昌 330063)
摘要:用提取黄酮后废弃的花生壳做原料 ,选择不同的活化剂在一定温度下制备活性炭 ,并且测定
其吸附性能。结果表明:磷酸作为活化剂时活性炭产率最高 ,达 39.5%;当炭化温度为 500 ℃、活
化剂为氢氧化钾或磷酸、活化剂浓度为 10%时 ,碘吸附值最高 ,为 966.7 mg /g;当炭化温度为 500
℃、活化剂浓度为 10%时 ,几种活化剂制备出来的活性炭亚甲基蓝脱色力均达到 40 mL /g 左右;与
几种市售活性炭比较 ,花生壳活性炭碘吸附值能够满足市场需要 ,但是亚甲基蓝脱色力偏低;相同
条件下 ,盐作为活化剂所制备出的活性炭对镍离子的吸附能力比较稳定。
关键词:花生壳残渣;活性炭;吸附性能
中图分类号:S565.2 X712 文献标识码:A
The Activated Charcoal Prepared by Peanut Shell Residual and
the Determination of Adsorption Performance
YANG Li , XIE Yu ,QIU Xian-hua ,DENG Lei
(College o f Enviroment and Chemistry Engineering ,
Nanchang Hangkong University , Nanchang 330063 ,China)
Abstract:Using the abandoned peanut shell af ter being ex tracted the f lav anone as raw material ,
the different activator s w ere chosen to prepare act ivated charcoal under certain temperature , and w ere
dete rmined their adsorption perfo rmances.The results indicated that the activ ated charcoal production
rate w as the highest w hen phospho ric acid w as taken as act ivato r , as being 39.5%.The idodine ad-
sorption value w as the highest , as being 966.7mg /g under the carbonization temperature of 500℃,
the activator of the potassium hydrox ide or the pho spho ric acid , the activ ato r density o f 10%.The
methy lene blue decolo rization st reng th of activated charcoal prepared by seve ral kinds of activators all
achieved about 40mL/g under the carbonization temperature of 500℃, the activator density of 10%.
Compared wi th seve ral kinds of market activ ated charcoals , the idodine adso rpt ion value o f the peanut
shell activated charcoal could sat isfy the market requirement , but the methylene blue decolo rization
st reng th w as somewhat low .The nickel ion adsorptive capacity of the act ivated charcoal w hich regared
salt as activator w as quite stable under the same condi tion.
Key words:peanut shell residual;activated charcoal;adso rpt ion pe rfo rmance
　　制备活性炭的主要原料是木材 、锯屑 、果壳等
林产品 ,由于资源有限 ,原料的来源逐步转向储量
丰富 、价格低廉的煤炭 。以煤为原料的活性炭发
展很快 ,应用范围和数量也在迅速扩大 ,目前煤质
活性炭产量已超过了木质活性炭。近年也有一些
用农林副产品 、纸浆废浆 、劣质煤和煤矸石等许多
含碳的工业原料 ,制造价格低廉或具有特殊性能
的活性炭[ 1] 。目前国内外选用的制备活性炭的主
　花 生 学 报　2010 , 39(2):16 ～ 20
　Journal of Peanut Science ,V ol.39 , No .2 , 2010
＊ 收稿日期:2010-01-10
基金项目:航空高校基金项目(EA200502138)
作者简介:杨　莉(1974-), 女 ,河北定州人 , 南昌航空大学环境与化学工程学院讲师 , 主要研究方向是固体废物资源
化利用。
DOI :10.14001/j.issn.1002-4093.2010.02.001
要原材料可分为 5大类[ 2] :a)植物性原料;b)矿物
原料;c)各种废弃物;d)合成纤维材料;e)有机纤
维材料。
本文用提取黄酮后废弃的花生壳残渣[ 3] 作原
料 ,制备活性炭 ,并且测定其吸附性能 ,与市售活
性炭进行对比 ,探讨其作为活性炭使用的可行性。
1　材料与方法
1.1　试剂与仪器
提取黄酮后废弃的花生壳残渣;亚甲基蓝 ,分
析纯 ,江苏强盛化工有限公司;碘 ,分析纯 ,天津大
茂化学试剂厂;碘化钾 ,分析纯 ,上海试一化学试
剂有限公司;硫酸镍 ,分析纯 ,沈阳化学试剂厂;
HCl ,分析纯 , 上海振兴化工二厂有限公司;
KOH , 分析纯 , 汕头市西陇化工厂有限公司;
NaOH ,分析纯 , 汕头市西陇化工厂有限公司;
KC l ,分析纯 ,上海科晶精细化学品公司;NaCl ,分
析纯 ,上海试四赫维化工有限公司;H 3PO4 ,分析
纯 ,上海振兴化工二厂有限公司;H2SO 4 ,分析纯 ,
上海振兴化工二厂有限公司;磷酸二氢钾 ,化学
纯 ,浙江临平化工厂;磷酸氢二钠 ,分析纯 ,汕头市
西陇化工厂;硫代硫酸钠 ,分析纯 ,国药集团化学
试剂有限公司;丁二酮肟 ,分析纯 ,上海三爱思试
剂有限公司;Na2-EDTA ,分析纯 ,上海朗瑞精细
化学品有限公司;柠檬酸铵 ,分析纯 ,上海金贸泰
化工有限公司。
SX2-8-10A型马弗炉 ,天津市天巴仪器仪表
销售有限公司;721型分光光度计 ,上海第三分析
仪器厂;Sartorius BS BP 型电子天平 ,北京赛多
利斯仪器系统有限公司。
1.2　活性炭制备
将活化剂和花生壳残渣按料液比 l:5 混合均
匀 ,在室温条件下活化 24h ,在马弗炉中一定温度
下活化加热 1h 。冷却至室温后 ,制得的样品用
0.5 mo l /L 的 HCl在 50 ～ 80℃下不断地搅拌加
热 1h ,再用热的蒸馏水洗涤过滤 ,用 0.1mo l /L 的
硝酸银溶液滴加洗涤液不变浑浊 ,同时用 pH 试
纸测定 ,当洗涤液的 pH 值为 6 ～ 7时 ,洗涤结束。
样品在 110℃下干燥 1h ,迅速取出冷却称重。
1.3　活化条件
研究活化温度 、活化剂种类和浓度三个因子
的不同水平对活性炭各项指标性能的影响。活化
剂分别为 HCl , KOH , NaOH , KCl , NaC l , H3
PO 4 ,H 2SO 4 ,活化剂的浓度取 5%、10%、15%。
1.4　活性炭性能测定方法
亚甲基蓝脱色力测定采用《木制活性炭检验
方法 亚甲基蓝脱色力》 (GB /T 12496.10 -
1999),碘吸附值测定采用《木质活性炭试验方法
碘吸附值的测定》(GB /T 12496.8-1999)。
1.5　活性炭吸附镍离子
利用花生壳活性炭进行吸附镍离子实验 ,研
究花生壳活性炭对镍离子的吸附能力 ,从而确定
其吸附重金属离子的可行性。镍离子浓度测定采
用《水质 镍的测定 丁二酮肟分光光度法》(GB
11910-1989)。
2　结果与讨论
2.1　炭化温度以及不同活化剂对固体产物产量
的影响
取 20g 花生壳残渣 ,在不同炭化温度下 、不同
浓度的各种活化剂作用下花生壳活性炭产量见表
1。从表 1中可以看出 ,当以不同物质作为活化剂
时 ,活性炭产量变化比较大 ,其中以磷酸作为活化
剂时的效果最好 ,明显高于其他类型的活化剂。
炭化温度升高 ,除了磷酸作活化剂外 ,其他物质作
为活化剂时 ,活性炭产量没有明显变化 。活化剂
浓度也对活性炭产量没有明显影响 。因此 ,活化
剂的类型最为重要。
表 1　不同炭化温度下 、不同浓度的各种活化剂作用下花生壳活性炭产量(g)
T able 1　The output o f peanut shell activated charcoal under dif ferent
carbonization temperatures and dif fe rent activator concentration (g)
活化剂
Activa to r
500 ℃ 600 ℃
5% 10% 15% 5% 10% 15%
HCl 2.7870 2.0200 2.6328 2.0515 3.1103 2.8418
H2 SO 4 4.1826 2.8134 2.6830 1.9234 4.2853 4.0696
H 3PO4 8.4550 7.9240 8.1346 4.5581 4.3444 4.3911
NaOH 5.0072 2.6324 2.3540 3.1621 1.0988 0.9424
NaCl 2.4528 2.5000 2.3183 3.8413 3.3320 2.3758
KOH 5.8012 3.7632 3.3568 3.2152 1.9755 1.6341
KCl 2.5416 2.6336 2.4437 2.1138 3.4400 2.1874
17　2期　　　　　　　　杨　莉 ,等:花生壳残渣制备活性炭及吸附性能测定
2.2　花生壳活性炭碘吸附值变化趋势
对不同类型的活性炭测定碘吸附值 ,确定其
吸附性能 ,结果见表 2。从表 2可看出 ,从经济的
角度来考虑 ,当炭化温度为 500℃、活化剂的浓度
为 10%、活化剂为 KOH 或 H 3 PO 4时 ,碘吸附值
最高 ,为 966.7mg /g 。此条件下的活性炭产量分
别为 18.5%与 39.5%,所以选用磷酸做为活化剂
效果最好。
表 2　不同炭化温度下 、不同浓度的各种活化剂作用下花生壳活性炭碘吸附值(mg/g)
Table 2　The idodine adso rption value of peanut shell activ ated charcoal unde r
dif ferent carbonization tempe ratures and dif ferent activ ato r concentration(mg/g)
活化剂
Activa to r
500 ℃ 600 ℃
5% 10% 15% 5% 10% 15%
KCl 798.9 798.9 798.9 603.0 462.8 556.2
HCl 798.9 885.4 840.9 634.4 603.0 724.3
NaCl 840.9 885.4 798.9 556.2 462.8 556.2
H2 SO 4 798.9 798.9 855.4 756.7 724.3 798.4
H 3PO4 798.9 966.7 966.7 756.7 724.3 885.4
NaOH 840.9 885.4 840.9 634.4 634.4 634.4
KOH 798.9 966.7 966.7 756.7 885.4 966.7
2.3　花生壳活性炭亚甲基蓝脱色力变化趋势
对不同类型的活性炭测定亚甲基蓝脱色力 ,
确定其吸附性能 ,结果见表 3。从表 3 中可以看
出当炭化温度为 500 ℃、活化剂浓度为 10%时 ,
所有的活化剂制备得到的活性炭亚甲基蓝脱色力
都比较大 。但从产量来看 ,磷酸活化的活性炭的
产率明显比其他的高 ,因此用磷酸做活化剂 ,并且
活化剂浓度为 10%,碳化温度在 500 ℃时效果最
好。
另外 ,从市场上购得活性炭产品成型炭 GH-
71 和粉状炭 GH-91 , 碘吸附值分别为 900.56
mg /g 和 1 042.78 mg /g ,亚甲基蓝脱色力分别为
55 mL /g 和 130 mL /g 。因此 ,实验室做出的花生
壳活性炭碘吸附值能够满足市场需要 ,但是亚甲
基蓝脱色力偏低 ,还需要改进制备方法 ,进一步提
高亚甲基蓝脱色力 ,使其完全符合市场要求。
2.4　花生壳活性炭吸附镍离子变化趋势
活性炭用量为 0.2 g 和 0.4 g 探讨其对镍离
子的吸附量 ,镍离子的初始浓度为 20 mg /L ,溶液
量为 50 mL ,结果如表 4和表 5。
根据表 4和表 5可知 ,单独看一个表 ,不考虑
活性炭的投加量对吸附的影响时 ,发现活性炭的
吸附量最大的条件为:600 ℃, 活化剂浓度为
15%,活化剂为 KOH ,其吸附量最大达到 0.95
mg 。但从总体来看 ,活化条件在 500 ℃,活化浓
度在 10%,其中盐作活化剂所制备出的活性炭的
性能比较稳定 ,而且效果比较好 ,虽然碱作活化剂
的吸附效果是最好的 ,但是不稳定 ,只有在 600
℃,且浓度为 15%时效果才明显 。所以如果应用
于重金属离子的吸附 ,那么选用盐作活化剂所取
得的吸附效果最好 。另外 ,虽然增加了活性炭的
量 ,但其吸附量并不和活性炭的量成线性关系 ,部
分活性炭还出现吸附量下降的情况 ,证明其吸附
已经达到饱和 。
表 3　不同炭化温度和浓度的各种活化剂作用下花生壳活性炭亚甲基蓝脱色力(mL/g)
Table 3　T he methylene blue decolo rization st reng th of peanut shell act ivated charcoal under
di fferent carbonization temperature and dif ferent activ ato r concentration(mL/g)
活化剂
Activa to r
500 ℃ 600 ℃
5% 10% 15% 5% 10% 15%
KCl 20.583 39.972 19.342 13.561 23.741 17.385
HCl 20.749 41.274 34.656 13.690 23.435 17.456
NaCl 20.431 40.703 32.419 13.130 22.041 16.883
H2 SO 4 20.540 41.609 29.309 20.011 30.211 18.200
H 3PO4 20.513 41.725 27.469 17.385 27.623 17.238
NaOH 20.365 39.953 35.672 13.827 23.078 15.697
KOH 20.532 40.284 26.442 20.442 30.549 15.685
18 　　　　　　　　　　　　　花　生　学　报　　　　　　　　　　　　　　　39卷　
表 4　0.2 g 活性炭对镍离子的吸附值 (mg)
Table 4　The nickel ion adsorption value of 0.2 g activated charcoal (mg)
活化剂
Activa to r
500 ℃ 600 ℃
5% 10% 15% 5% 10% 15%
KCl 0.6382 0.6963 0.6204 0.4647 0.4894 0.4659
HCl 0.6241 0.6759 0.6952 0.3681 0.5866 0.3612
NaCl 0.5628 0.6544 0.5846 0.4209 0.4328 0.4083
H2 SO 4 0.6256 0.4764 0.6522 0.5759 0.6948 0.6754
H 3PO4 0.3638 0.3717 0.6572 0.3005 0.4200 0.3979
NaOH 0.7047 0.7487 0.6754 0.5843 0.6230 0.6021
KOH 0.4424 0.8167 0.8020 0.7843 0.8692 0.9685
表 5　0.4 g 活性炭对镍离子的吸附值 (mg)
Table 5　The nickel ion adsorption value of 0.4 g activated charcoal (mg)
活化剂
Activa to r
500 ℃ 600 ℃
5% 10% 15% 5% 10% 15%
KCl 0.8492 0.7670 0.7528 0.5471 0.6608 0.4162
HCl 0.8350 0.5707 0.6912 0.4633 0.5336 0.3298
NaCl 0.8115 0.7340 0.6408 0.5209 0.6568 0.4136
H2 SO 4 0.7989 0.4188 0.5708 0.6885 0.7508 0.7492
H 3PO4 0.4319 0.4345 0.4552 0.4293 0.6712 0.4063
NaOH 0.8638 0.7643 0.8288 0.5785 0.6488 0.6120
KOH 0.4947 0.8461 0.8152 0.5995 0.8740 0.9549
3　花生壳活性炭微观结构分析
将粉碎好的花生壳和制备好的花生壳活性炭
进行扫描电镜分析 ,观察其表面形态 ,分析其能
谱 ,实验结果如图 1 、图 2 、表 6所示 。
花生壳放大 40倍后 ,可以清楚地看出 ,利用高
速药用粉碎机粉碎效果并不理想 ,粒度不均匀 ,平
均粒径为 300μm;活性炭放大 200倍后 ,表面出现
许多细条纹 ,有大量的微孔 ,平均粒径为 50 μm 。
这正是在微波作用下 ,大量能量从内部骤然释放出
来 ,将花生壳内部孔道冲开 ,使得粒径减小 ,比表面
积增加。
图 1　花生壳扫描电镜图
Fig.1　The SEM of peanut shell
图 2　花生壳活性炭扫描电镜图
Fig.2　The SEM of peanut shell activated charcoal
能谱分析结果表明 ,花生壳和活性炭中有几
种元素是相同的 ,分别为 C 、O 、Mg 、P 、S 、K 、Ca ,
两者相比后可以发现 ,活性炭中 O元素含量减少
较多 ,C元素也有一定程度的减少。这可能是因
为能量的骤然积聚 ,造成 O 与 C 结合 ,以 CO2的
形式释放出去 ,从而使得其他元素的含量相对上
升 ,其中以 K元素含量上升为最明显 。
4　结　论
(1)磷酸作为活化剂时活性炭产率最高 ,达到
39.5%。
(2)当炭化温度为500 ℃、活化剂为氢氧化钾
或磷酸 、活化剂浓度为10%时 ,碘吸附值达到
19　2期　　　　　　　　杨　莉 ,等:花生壳残渣制备活性炭及吸附性能测定
表 6　花生壳和花生壳活性炭元素分析
Table 6　The element analy sis of peanut shell and peanut shell act ivated charcoal
元素
Element
花生壳
Peanut shell
花生壳活性炭
Peanut shell activ ated charcoal
重量比(%)
Weight ra tio
元素比(%)
Element ra tio
重量比(%)
Weight ratio
元素比(%)
Element ratio
C 47.31 55.03 46.09 59.56
O 50.54 44.14 31.68 30.74
Mg 0.18 0.10 1.70 1.09
P 0.25 0.11 1.20 0.60
S 0.14 0.06 1.09 0.53
K 1.01 0.36 14.21 5.64
Ca 0.55 0.19 2.38 0.92
Mn 0.02 0.01 / /
Al / / 0.56 0.32
Si / / 1.09 0.60
966.7 mg /g 。几种活化剂制备出来的活性炭亚
甲基蓝脱色力都达到 40 mL /g 左右。与几种市
售活性炭比较 ,花生壳活性炭碘吸附值能够满足
市场需要 ,但是亚甲基蓝脱色力偏低。
　　(3)炭化温度在 500 ℃,活化浓度为 10%时 ,
盐作为活化剂所制备出的活性炭对镍离子的吸附
能力比较稳定。
参考文献:
[ 1] 魏娜 ,赵乃勤 ,贾威 , 等.活性炭的制备及应用研究进展[ J] .
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[ 2] 王桂芳 ,包明峰 ,韩泽志.活性炭对水中重金属离子去除效果
的研究[ J] .环境保护科学 , 2004 , 30(2):26-29.
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酮[ J] .江西师范大学学报(自然科学版), 2009 , 33(2):180-
184.
国家花生产业技术体系 2010年工作会议暨花生机械化生产
与地下害虫防控研讨会在南京召开
2010年 4月 10日至 12日 ,国家花生产业技术体系 2010年工作会议暨花生机械化生产与地下害
虫防控研讨会在南京召开 。此次会议由国家花生产业技术体系主办 ,农业部南京农业机械化研究所和
农业部农业机械重点开放实验室承办。
出席会议的主要领导有国家花生产业技术体系首席科学家禹山林研究员 、江苏省科技厅条件处景
茂处长 、山东省农业科学院副院长万书波研究员 、河南省农业科学院副院长张新友研究员 、中国农科院
油料作物研究所副所长廖伯寿研究员 、江苏宇成动力集团有限公司朱怀东董事长 、农业部南京农业机械
化研究所所长易中懿研究员 、农业部南京农业机械化研究所书记曹曙明研究员。国家花生产业技术体
系岗位专家 、综合试验站站长及团队成员和江苏宇成动力集团有限公司等有关科技人员等 120余人参
加了此次会议。易中懿所长 、禹山林首席科学家 、景茂处长和朱怀东董事长分别致辞与讲话。会议由国
家花生产业技术体系机械研究室主任胡志超研究员主持。
山东花生研究所曲明静博士作了题为“蛴螬性信息素防治技术研究进展”的报告 ,重点介绍了蛴螬
的分类 、习性 、防治方法和化学性信息素防治的研究进展等内容;河北农业大学李瑞军博士作了“花生田
蛴螬综合防治技术”技术报告 ,分别对蛴螬概况 、花生田蛴螬优势种 、花生田蛴螬综合防治技术及化防与
食品安全等作了阐述;农业部南京农业机械化研究所谢焕雄研究员作了题为“花生产后加工技术装备概
况与发展”的报告 ,分别就花生产后加工重要性 、分类及基本内涵 、发展概况 、存在问题 、发展对策和我所
已有研发基础等内容进行了阐述;农业部南京农业机械化研究所胡志超研究员作了题为“花生全程机械
化生产技术概况与发展”的报告 ,分别就我国农业机械化发展概况 、我国花生生产机械化发展概况和发
展对策及当前需要攻克的关键技术与研发重点等进行了系统交流。
首席科学家禹山林研究员在会上对体系 2010年工作进行了部署 ,并传达了农业部办公厅《关于开
展百日科技服务行动的通知》和农业部产业技术处《关于在产业技术体系管理平台填报经费使用情况的
通知》精神 。会后 ,全体代表参观了农业部南京农业机械化研究所和江苏省农业科学院。
本次会议紧紧围绕“花生机械化生产与地下害虫防控”主题 ,通过四位专家的精彩报告和与会代表
积极交流 ,达到了技术交流 ,指导今后工作和实际生产等目标 ,会议取得了圆满成功 。(山东省花生研究所　杨庆利)
20 　　　　　　　　　　　　　花　生　学　报　　　　　　　　　　　　　　　39卷