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·226· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 36 卷

大的比表面积、更好的吸附性能 [12-14] 。木质、椰壳 本文采用 KOH 法活化石莼炭制备活性炭，对
属于陆生生物质，相较于海洋生物质，其生长占用 活化工艺进行了探究，以亚甲基蓝吸附值和碘吸附
土地和淡水资源、繁殖周期长 [15] 。石莼属于大型海 值来评价其吸附性能，采用比表面积分析、FTIR、
藻，开发利用较少，石莼在某些海域快速疯长使水 SEM 等对活性炭结构进行了表征。
体表面被大面积覆盖，危害海洋生态系统，大量漂
浮在海面的石莼使行船航行受阻，航海业活动严重 1 实验部分
受阻 [16-17] 。若能将石莼以干馏方式利用 [18] ，可得到
1.1 原料与试剂
三相产物，油可用来提取高附加值化学品，气可用
碘，AR，天津市大茂化学试剂厂；碘化钾，AR，
作工业燃气等，而热解预炭化得到的半焦再经活化
天津市百世化工有限公司；KOH、磷酸氢二钠，AR，
可得到高附加值产品活性炭。目前，鲜见将石莼作
天津市福晨化学试剂厂；亚甲基蓝，生物染色剂
为活性炭原料被利用的报道。石莼基活性炭的研究
可为其他海洋生物质的利用提供一定参考价值和基 (BS)，湘中化学试剂采供站；可溶性淀粉，AR，西
础数据，扩大了活性炭原料的来源，实现了资源的 陇化工股份有限公司。石莼半焦（BJ）：宁德海藻石
清洁高效利用。可利用活性炭的碘吸附值来衡量其 莼（HZ）用纯水浸泡 12 h 后过滤烘干，再经粉碎机
对液体物质的吸附能力，反映出其微孔数量的多少； 破碎后过 80 目筛；然后，在干馏炉中进行预炭化后
可利用活性炭的亚甲基蓝吸附值来衡量其脱色能 得到 BJ。HZ、BJ 的工业分析和元素分析如表 1 所
力，反映其中孔数量的多少。 示，BJ 的金属含量分析如表 2 所示。

表 1 样品的元素分析和工业分析
Table 1 Elemental analysis and proximate analysis of samples
元素分析(ad) 工业分析(ad)

w(C)/% w(H)/% w(O)/% w(N)/% w(S)/% M/% A/% V/% FC/%
HZ 6.60 5.92 31.91 3.52 1.96 6.59 14.34 70.01 9.06
BJ 40.29 2.67 6.82 1.36 0.35 2.37 37.16 37.53 22.94
注：ad 代表空气干燥基；氧含量通过差分法计算得到；M、A、V、FC 分别代表水分质量分数、灰分质量分数、挥发分质量分
数、固定碳质量分数。

表 2 样品热解半焦中的金属含量 应完成后取出活化料，再经盐酸洗后稀释至中性，
Table 2 Metal content of pyrolysis char 烘干得到活性炭（AC），不同条件下制备得到的活
质量分数/% 性炭占半焦的质量分数为 10%~20%。

K Na Ca Mg Al Fe Ba Si 1.3 表征
BJ 3.84 0.015 2.17 0.21 0.01 2.33 0.12 0.06
活性炭的表面形貌采用美国 FEI 公司生产的
Nova 400 型扫描电子显微镜进行分析。活性炭表面
1.2 制备
官能团采用德国 Bruker 公司生产的 Bruker VERTEX
1.2.1 石莼预处理
70 型的傅里叶变换红外光谱仪进行分析，以 KBr 为
石莼浸泡 12 h 后过滤，再在 60 ℃鼓风干燥箱
背景进行检测。活性炭的比表面积和孔径分布采用美
中干燥 24 h，最后用球磨机粉碎 3 min，封存备用。
国Micro Meritics公司生产的ASAP2020HD88型比表
1.2.2 石莼预炭化
面仪进行分析，用低温（196 ℃）氮气吸附-脱附法
预炭化实验装置为自制干馏炉，设置炭化终温
检测。采用 GBT12496.10—1999 和 GBT12496.8—
为 500 ℃，升温速率为 10 ℃/min，炭化时间为
1999 测定活性炭的亚甲基蓝吸附值和碘吸附值，以
30 min，反应结束后样品冷却至室温后取出石莼半
评价活性炭吸附性能。
焦，封存备用。
1.2.3 石莼半焦活化 2 结果与讨论
活化实验装置为管式炉，活化剂为 KOH，控制
KOH 与石莼半焦质量比（简称碱炭比）分别为 1.0∶ 2.1 活性炭的制备工艺优化
1.0、1.5∶1.0、2.0∶1.0、2.5∶1.0、3.0∶1.0、3.5∶ 2.1.1 碱炭比对活性炭吸附性能的影响
1.0；在氮气保护下活化热解半焦，调整活化时间分 固定活化温度为 800 ℃，活化时间为 60 min，
别为 30、45、60、75、90、105 min；设定活化温度 实验方法同 1.2 节，以活性炭的碘吸附值和亚甲基
分别为 600、650、700、750、800、850 ℃；活化反 蓝吸附值为评价指标，考察了碱炭比对活性炭吸附