摘""要：以農(nóng)業(yè)廢棄物橡膠籽殼為原料，以KOH為活化劑，與超聲處理相結(jié)合制備活性炭，通過調(diào)整制備處理條件對活性炭的表面結(jié)構(gòu)進行調(diào)控，以獲得最佳制備條件。采用傅里葉顯微紅外、掃描電鏡、元素分析、熱重分析等手段，研究活性炭的物理化學特性，考察其吸附能力，并比較超聲預處理與未超聲預處理的活性炭的特性。研究得出最優(yōu)制備條件為：劑料比為1∶1，超聲作用時間為60"min，活化時間為60"min，活化溫度為700"℃。超聲預處理后的活性炭（UAC）的亞甲基藍吸附值為400"mg/g、碘吸附值為1340.2"mg/g、得率達25.9%，總孔容為0.9511"cm3/g，比表面積為1034.5009"m2/g；未經(jīng)超聲預處理的活性炭（NAC）的亞甲基藍吸附值為300"mg/g，碘吸附值為894.0"mg/g，得率為20.8%，比表面積為690.2461"m2/g，總孔容為0.6830"cm3/g。二者均含羥基、醇羥基、羰基官能團，橡膠籽殼活性炭的氮氣吸附等溫線為Ⅰ型。KOH活化后的活性炭表面存有大量孔結(jié)構(gòu)，UAC活性炭表面光滑平整，有許多豐富規(guī)則的孔結(jié)構(gòu)，優(yōu)于NAC活性炭。橡膠籽殼的碳（C）含量豐富，經(jīng)過KOH活化后，UAC和NAC的C含量由原來的56.81%，分別提高到75.97%、64.89%。KOH活化后的樣品比橡膠籽殼更加穩(wěn)定，UAC和NAC樣品的總重量分別損失62%和68%之后趨于穩(wěn)定。綜上所述，超聲處理制備的活性炭性能更佳，說明超聲波的空化效應作用在活性炭結(jié)構(gòu)表面，使其結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，進而提高其吸附性能、比表面積等。

關(guān)鍵詞：橡膠籽殼；活性炭；碘吸附值；亞甲基藍吸附值中圖分類號：TQ424.1""""""文獻標志碼：A

Preparation"of"Activated"Carbon"Based"on"Ultrasonically"Modified"Rubber"Seed"Shells

PAN"Xiaowei1，"ZHAO"Zhifang2，"ZHAN"Guoyan1，"LIANG"Yaohui1，"PAN"Zheng1，"CHEN"Shuxian1，"YE"Jianzhi1*

1."Agricultural"Product"Processing"Research"Institute，"Chinese"Academy"of"Tropical"Agricultural"Sciences，"Zhanjiang，"Guangdong"524001，"China;"2."College"of"Tropical"Crop，"Yunnan"Agricultural"University，"Pu’er，"Yunnan，"665000，"China

Abstract："KOH"was"used"as"the"activator"combined"with"ultrasonic"treatment"to"treat"rubber"seed"shell"to"prepare"activated"carbon，"and"the"best"preparation"conditions"were"optimized."The"surface"structure"of"the"chemical"carbon"was"regulated"by"controlling"the"preparation"and"processing"conditions."The"physical"and"chemical"properties"of"the"active"carbon"were"characterized"by"specific"surface"area"voidness"analyzer，"FT-IR，"SEM，"element"analyzer，"and"TGA."The"adsorption"capacity"of"methylene"blue"and"iodine"was"investigated."The"optimal"preparation"conditions"were"reagent∶material"ratio"1∶1，"ultrasonic"action"for"60"minutes，"activation"time"for"60"minutes，"and"activation"temperature"of"700"℃."Activation"temperature"had"the"greatest"impact"on"the"adsorption"capacity"of"activated"carbon，"followed"by"the"reagent"to"material"ratio"and"ultrasonic"time，"with"the"activation"time"having"the"smallest"impact."The"absorption"of"methylene"blue"wasnbsp;400"mg/g，"and"iodine"was"1340.2"mg/g，"respectively."The"yield"was"25.9%，"the"specific"surface"area"was"1034.5009"m2/g，"and"the"total"pore"volume"was"0.9511"cm3/g"with"ultrasonic"pretreatment"（UAC）."The"adsorption"value"of"methylene"blue"was"300"mg/g，"iodine"adsorption"value"was"894.0"mg/g，"yield"was"20.8%，"specific"surface"area"was"690.2461"m2/g，"total"pore"volume"was"0.6830"cm3/g"without"ultrasoni"pretreatment"（NAC）."Both"contained"hydroxyl，"alcohol"hydroxyl"and"carbonyl"functional"groups."This"is"conducive"to"the"enhancement"of"adsorption"performance，"and"the"characteristics"of"cellulose，"hemicellulose"and"lignin"were"obvious."The"nitrogen"adsorption"isotherm"of"the"rubber"seed"shell"activated"carbon"was"type"Ⅰ."Activated"carbon"contained"a"large"number"of"microporous"structures"with"uniform"distribution."There"was"no"pore"structure"on"the"surface"of"the"rubber"seed"shell，"and"there"were"a"large"number"of"pore"structures"on"the"activated"carbon"surface"after"KOH"activation."The"surface"of"UAC"activated"carbon"was"smooth"and"flat，"with"many"rich"and"regular"pore"structures."In"contrast，"the"pore"surface"of"NAC"had"many"small"pores，"and"the"surface"was"rough."The"carbon"（C）"content"in"the"rubber"seed"shells"was"rich."After"KOH"activation，"the"C"content"of"the"activated"carbon"prepared"by"ultrasonic"treatment"and"activated"carbon"prepared"without"ultrasonic"treatment"increased"from"56.81%"to"75.97%"and"64.89%，"respectively."However，"the"content"of"hydrogen"（H）"and"nitrogen"（N）"decreased，"making"it"an"excellent"raw"material"for"activated"carbon."The"TGA"results"indicate"that"the"sample"activated"by"KOH"was"more"stable"than"the"rubber"seed"shell，"and"the"total"weight"of"UAC"and"NAC"samples"tended"to"stabilize"after"losing"62%"and"68%，"respectively."In"conclusion，"the"better"performance"of"the"samples"prepared"by"ultrasonic"pretreatment"indicates"that"the"cavitation"effect"of"ultrasonic"wave"acts"on"the"structural"surface"of"the"activated"carbon，"causing"it"to"undergo"structural"changes，"thus，"the"adsorption"capability"of"the"active"carbon，"the"specific"surface"area，"etc."are"enhanced.

Keywords："rubber"seed"shell;"activated"carbon;"iodine"adsorption"value;"methylene"blue"adsorption

DOI："10.3969/j.issn.1000-2561.2024.06.015

活性炭（activated"carbon）已廣泛應用于環(huán)保、食品、醫(yī)藥等眾多鄰域中[1]。NIKAM等[2]、蔣汶[3]、李盛艷[4]、祝華明等[5]、李琛等[6]利用活性炭作為吸附劑分別應用于除濕系統(tǒng)、低度白酒除濁、食品抑制劑、茶油中多環(huán)芳烴（PAHs）和食品高濃度廢水等，吸附效果顯著。當前常用的活性炭制備活化方法有物理活化、化學活化、物理化學活化等[7-8]。椰殼、棕櫚葉、白洋淀蘆葦、稻殼碳、松子殼等生物質(zhì)材料已廣泛應用于活性炭的制備[9-13]。利用生物質(zhì)作為生產(chǎn)活性炭的可持續(xù)原材料不僅可以固定生物質(zhì)中的碳，減少CO2或CH4的產(chǎn)生，而且將其轉(zhuǎn)化為有價值的炭材料，實現(xiàn)了碳的循環(huán)利用，綠色環(huán)保，能為我國實現(xiàn)碳中和目標發(fā)揮一定作用。

關(guān)于活性炭制備方法的研究還有很多值得探索的地方，在原料上，要積極尋找成本低廉、易得的原料，以制備出比表面積更大、吸附性能更好的活性炭；在制備方法上，要不斷地探索和改進，開發(fā)出工藝簡單、成效顯著、環(huán)境友好的新工藝。要解決上述問題，需廣大研究者不斷深入研究。

橡膠籽（rubber"seed）為大戟科喬木巴西三葉橡膠（Hevea"brasiliensis）蒴果的種子，是橡膠種植業(yè)的副產(chǎn)物[14]。我國橡膠籽產(chǎn)地主要分布于海南、廣東、廣西、福建、云南和臺灣5個?。▍^(qū)），每年產(chǎn)量約100多萬t，長久以來，僅在云南有少數(shù)企業(yè)加工開發(fā)利用橡膠籽，超過90%的橡膠籽尚未得到有效的開發(fā)和利用，造成資源浪費[15]。橡膠籽總重的1/3是籽殼，其中半纖維素、纖維素、木質(zhì)素、樹脂和鐵質(zhì)含量豐富，灰分含量低，揮發(fā)分含量較高，是制備活性炭的優(yōu)良原料，能有效豐富我國活性炭原料來源[16]。

超聲波的空化作用是超聲強化浸出工藝的關(guān)鍵。超聲波通過液體介質(zhì)時，發(fā)生空化效應，在液相中形成大量空化泡，空化泡會發(fā)生膨脹、收縮、塌陷等一系列化學反應，可利用超聲波的這一特性，來調(diào)整活性炭的表面結(jié)構(gòu)，增強活性炭的吸附性能[17]。

基于以上發(fā)現(xiàn)，本研究以廢棄生物質(zhì)橡膠籽殼為原料，在傳統(tǒng)活性炭制備工藝的基礎上，增加超聲處理步驟，使橡膠籽殼在炭化之前變得更加破碎，在炭化時炭化程度更高，提高炭化率，以進一步改善橡膠籽殼活性炭的結(jié)構(gòu)特征，構(gòu)建一種吸附性能優(yōu)良且得率高的橡膠籽活性炭，并探討活性炭的表面形貌、結(jié)構(gòu)特征對吸附性能的作用機制，為充分高效利用橡膠籽資源提供理論依據(jù)和新思路。

1""材料與方法

1.1""材料

橡膠籽殼：采自湛江市橡膠林成熟掉落的橡膠籽，晾干后脫殼所得。

主要儀器與設備：比表面積及孔隙度分析儀（美國麥克，型號：ASAP2460），傅里葉顯微紅外光譜儀（美國賽默飛，型號：Thermo"Nicolet"iN10），掃描電子顯微鏡（日本日立，型號：S4800），元素分析儀（德國Elemantar，型號：Vario"EL"cube），熱重-氣質(zhì)聯(lián)用儀（美國PE，型號：TGA8000/"SQ8T），可見光分光光度計（上海儀電，型號：722N），數(shù)控高溫電爐（美國TOPPER，型號：TOPPER-31750A），分析天平（日本島津，型號：AUY220），數(shù)顯電熱板（格丹納儀器，型號：HT-300），超聲波清洗儀（美國Sonlcs公司，型號：Somcs"VCX800），熱風循環(huán)干燥箱（德國BINDER，型號：FP115）。

主要試劑：濃鹽酸、碘、氯化鉀、硫代硫酸鈉、氯化鉀、無水碳酸鈉、亞甲基藍、磷酸二氫鉀、硫酸銅、氫氧化鉀、可溶性淀粉等，均為分析純。

1.2""方法

1.2.1""活性炭的制備""采用化學活化法制備活性炭，工藝流程見圖1。稱取橡膠籽殼粉末10"g，加入不同劑料比中浸漬24"h后，采用不同超聲時間超聲物料，隨后用電熱板將溶液蒸干，再放入烘箱中120"℃保持24"h，烘干至恒重，將干燥的粉末放入數(shù)控高溫電爐中，采用不同活化時間和活化溫度進行活化。先利用單因素試驗分析每個因素對活性炭性能的影響，再用正交試驗探究制備活性炭的最佳條件?；罨Y(jié)束后冷卻至常溫，對活化后的物料采用鹽酸溶液（濃鹽酸與蒸餾水體積比1∶4）進行酸洗，酸洗完成后再用蒸餾水洗至中性，105"℃烘干至恒重后得到活性炭產(chǎn)品。

1.2.2""活性炭的吸附力測定""利用碘和亞甲基藍對活性炭的吸附力進行測定。參照GB/T"12496.8—"2015中的方法測定碘吸附值；參照GB/T"12496.10—"1999中的方法測定亞甲基藍吸附值。

1.2.3""試驗表征方法""（1）比表面積以及孔結(jié)構(gòu)。采用比表面積及孔隙度分析儀，以77.3"K的高純氮氣為吸附質(zhì)，測定活性炭樣品。活性炭的比表面積采用BET法計算，采用t-plot法和BJH法計算微孔容積和孔徑分布。以未經(jīng)任何處理的活性炭原料為對照（CK），UAC和NAC分別表示經(jīng)過超聲預處理的活性炭和未經(jīng)過超聲預處理的活性炭。

（2）傅里葉紅外光譜（FT-IR）分析。FT-IR紅外光譜能夠通過測量活性炭表面分子的轉(zhuǎn)動態(tài)和振動態(tài)，得到陰離子的成鍵類型和來源。采用傅里葉顯微紅外光譜儀，將待測樣品與溴化鉀（KBr）粉末按一定比例均勻混合，壓片，在400～"4000"cm?1范圍內(nèi)測定樣品的光譜，研究橡膠籽殼活性炭活化作用下官能團的變化。

（3）掃描電鏡（SEM）觀察。使用掃描電子顯微鏡分析固體材料的表面形貌。采用掃描電子顯微鏡首先對樣品噴金數(shù)分鐘后，置于掃描電子顯微鏡中以一定的倍數(shù)觀察樣品形貌。

（4）元素分析。采用元素分析儀對活性炭進行高溫燃燒，測定活性炭的碳（C）、氫（H）、氮（N）元素。

（5）熱重分析（TGA）。將樣品置于熱重-氣質(zhì)聯(lián)用儀中，并置于氧氣（純度≥99.999%）中，以5"℃/min的升溫速率，于30～1000"℃溫度范圍中，測定失重曲線。

2""結(jié)果與分析

2.1""活性炭制備條件選擇

通過單因素試驗可知各個因素對活性炭性能造成的影響，試驗效應包括因素的主效應和因素間的交互作用。為了獲得制備最優(yōu)性能活性炭的條件，本研究設置活性劑與橡膠籽殼的劑料比、超聲時間、活化時間、活化溫度4個因素，每個因素3個水平，根據(jù)L9（34）正交表，檢測試驗結(jié)果、指標數(shù)據(jù)分析、各因子水平對指標的影響見表1和表2。

活性炭的多孔結(jié)構(gòu)形成大量的比表面積，使其更容易吸收雜質(zhì)，所有的分子就像磁性的引力，互相吸引。在活性炭的孔壁上存在大量的分子，這些分子產(chǎn)生很強的磁性，使其吸附在孔壁上[18-19]。但為了充分將雜質(zhì)吸附在活性炭孔內(nèi)，所吸附的雜質(zhì)分子粒徑應比活性炭孔徑小。亞甲基藍是衡量活性炭脫色效果的一個重要指標，因其分子量比碘大，通常以亞甲基藍為表征活性炭的介孔結(jié)構(gòu)，亞甲基藍脫色率越高，認為活性炭的吸附性能越好。由表1可知，在A1B1C1D1條件下，即劑料比為1∶1，超聲時間為30"min，活化時間為30"min，活化溫度為700"℃，此工藝條件下制備的活性炭的亞甲基藍值吸附值為450"mg/g。碘分子是一種小分子物質(zhì)，用碘吸附值表示活性炭大于1.0"nm微孔的發(fā)達程度，反映活性炭對小分子雜質(zhì)的吸附能力。較高的吸附量說明活性炭具有較好的吸附能力。在A3B1C3D2工藝條件下，即劑料比為3∶1，超聲時間為30"min，活化時間為90"min，活化溫度為800"℃，制得的活性炭的碘吸附值最佳，為1310.3"mg/g。而工藝條件為A3B3C2D1得率最好，即劑料比為3∶1，超聲時間為90"min，活化時間為60"min，活化溫度為700"℃，在此條件下制得的活性炭得率為28.7%。

綜上可知，以KOH為活化劑，以A1B2C2D1為最優(yōu)制備條件，即劑料比為1∶1，60"min的超聲波作用，60"min的活化時間，700"℃的活化溫度，制備得到亞甲基藍吸附值為400"mg/g，碘吸附值為1340.2"mg/g，得率為25.9%的活性炭。

由表3可知，通過對比分析，發(fā)現(xiàn)對亞甲基藍脫色效果影響最大的是活化溫度，其次是劑料比、超聲時間，活化時間影響最小。活性炭對碘的吸附性中，活化溫度影響最大，超聲、活化時間次之，料液比影響最小。與前二者一樣，對得率影響最大的也是活化溫度，劑料比和超聲時間的影響一致，活化時間的影響最小。這是因為活化溫度對KOH與碳的反應過程有著直接影響。在達到600"℃時，KOH與碳的反應速度較為緩慢，消耗的碳較少，因此導致活性炭的比表面積和總孔容較小，其吸附性能也相對較低。隨著活化溫度的升高，鉀原子的擴散速度加快，與碳的反應速度也相應增加，從而使活性炭的比表面積和總孔容增加，吸附性能也隨之提高。然而，當活化溫度高于800"℃時，由于反應速度過快，開始出現(xiàn)微孔的燒失現(xiàn)象，過度消耗碳，從而引發(fā)“剝殼”反應，使比表面積和總孔容迅速減少，吸附性能隨之下降[20]。

同時開展對比試驗，同樣以橡膠籽殼為原料，KOH為活化劑，不經(jīng)超聲預處理，其他條件同上述活性炭的最佳工藝，即劑料比為1∶1，活化時間為60"min，活化溫度為700"℃。此條件下制得的活性炭亞甲基藍吸附值為300"mg/g，碘吸附值為894.0"mg/g，得率20.8%，各項指標均低于經(jīng)超聲處理所得活性炭，說明橡膠籽殼經(jīng)超聲處理能有效提高活性炭的吸附性能。

2.2""比表面積及孔隙結(jié)構(gòu)分析

由表4可知，CK的比表面積僅為3.995"m2/g，而UAC和NAC的比表面積遠高于CK，表明橡膠籽殼在較高溫度下，通過KOH活化劑的活化，使原料中的H、O元素主要以H2O、CH4等小分子形式溢出，阻止焦油等副產(chǎn)物的生成，從而獲得具有豐富孔隙結(jié)構(gòu)、高比表面積，且具有良好性能的活性炭。橡膠籽殼經(jīng)過超聲預處理后制備出來的活性炭（UAC）比表面積大于未經(jīng)過超聲預處理制備的活性炭（NAC），說明超聲的空化效應可以改變活性炭的表面結(jié)構(gòu)，使比表面積增大。

圖2顯示了UAC和NAC的吸附等溫線，將樣品在200"℃原位脫氣6"h，并在77"K下進行氮氣吸附。從圖中可看出，UAC對氮氣的吸附量較高。根據(jù)BDDT分類法，UAC和NAC對氮氣的吸附曲線屬于Ⅰ型等溫線，活性炭中含有的微孔結(jié)構(gòu)數(shù)量多且分布均勻。說明超聲波的空化效應使活性炭表面結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，改變了孔隙的結(jié)構(gòu)，增強了活性炭的吸附性能。

2.3""傅里葉紅外光譜（FT-IR）分析

CK、UAC和NAC的FT-IR圖如圖3所示。

由圖可知，每一種物質(zhì)的吸收率都相同，但強度變化有差異。羧基在1000～1300"cm?1范圍內(nèi)，其C-O鍵會產(chǎn)生伸縮振動。在1096"cm?1和1639"cm?1均有吸收峰，這2個峰都是由苯環(huán)主鏈C=C的膨脹振動和烷烴的彎曲振動所致。吸收峰在2858"cm?1，2941"cm?1為飽和碳氫化合物C-H2伸縮振動所致，表明在生料及活性炭中均有飽和碳氫化合物的存在。在峰值為3450"cm?1處有1個吸收峰，表明在該位置上可能存在羥基官能團脂肪族中的C-H鍵或醇的伸縮振動，這可能與物質(zhì)中所含的結(jié)合水有關(guān)。綜上，制備的活性炭材料存在大量羧基、醇羥基、羰基等官能團，這有利于活性炭吸附性能的增強，纖維素、半纖維素及木質(zhì)素特征明顯，說明活性炭以木質(zhì)素、纖維素及半纖維素為主。

2.4""掃描電鏡（SEM）分析

圖4為各種活性炭樣品的電子顯微鏡圖。從圖4可以觀察到，CK活性炭表面雖然有明顯的紋路，但是無孔結(jié)構(gòu)。而UAC和NAC活性炭表面出現(xiàn)了豐富發(fā)達的孔隙結(jié)構(gòu)，進一步可以證明KOH活化劑的浸漬和活化在活性炭表面積的增加和孔隙的產(chǎn)生中起到重要作用；NAC活性炭表面光滑平整，有許多豐富規(guī)則的孔結(jié)構(gòu)，說明超聲波的空化作用能夠使活化劑與粉末反應得更加完全。由此可知，橡膠籽殼表面有明顯的紋路，但是無孔結(jié)構(gòu)，KOH活化后的活性炭表面存在大量孔結(jié)構(gòu)，高低明顯，層次分明，眾多孔隙相連，形成大量的孔隙結(jié)構(gòu)，但UAC與NAC相比，NAC孔隙表面有許多小孔，表面粗糙，說明超聲波的空化作用能夠使活化劑與粉末反應得更加完全。

2.5""元素分析

C元素所占比例是選擇原材料的主要因素，通常原材料的C元素含量應高于50%。從表5中可以得知，CK橡膠籽殼粉末的C含量為56.81%，滿足配制的基本要求。結(jié)果表明，橡膠籽殼C含量豐富，經(jīng)KOH激活后，UAC的C含量為75.97%，NAC的C含量為64.89%，而H、N的含量則有所下降，表明該方法具有良好的活性。H、N含量顯著下降可能與無定形活性炭在高溫下發(fā)生脫氫、脫氮、重排而形成的片層結(jié)構(gòu)有關(guān)[21]。

2.6""熱重分析（TGA）

TGA主要用于分析固體材料的熱穩(wěn)定性和組成成分。圖5顯示CK、UAC和NAC的TGA曲線。CK的熱分解過程大致可分為3個階段，第1階段為42～90"℃，由于膠粒表面的水份析出，TGA曲線略有下降；第2個階段發(fā)生在200～300"℃的溫度區(qū)間，這是由于在較高的溫度下，橡膠籽殼發(fā)生熱分解，使TGA曲線明顯減??；第3個階段為400"℃及以上的溫度區(qū)間內(nèi)，TGA曲線呈下降趨勢，橡膠籽殼質(zhì)量下降至20%以下。

對于UAC和NAC的TGA曲線，雖然前處理條件有一定差異，但2種樣品的TGA曲線差異并不明顯，熱解過程如下：第1階段的失重主要是因為樣品在40～90"℃間失去水分，只有10%左右的少量失重；第2階段，100～230"℃時，樣品的質(zhì)量損失大約為10%，這可能與樣品中的碳質(zhì)有機物的質(zhì)量損失有關(guān)；280～400"℃時，樣品的TGA曲線出現(xiàn)顯著的質(zhì)量損失，質(zhì)量損失大約為40%，這與KOH激活的橡膠籽殼熱裂解相關(guān)。當溫度達到400"℃時，UAC和NAC的質(zhì)量趨于穩(wěn)定，而CK的質(zhì)量持續(xù)降低。結(jié)果表明，KOH活化后的樣品比橡膠籽殼更加穩(wěn)定，UAC和NAC樣品的總質(zhì)量分別損失62%和68%后，樣品總質(zhì)量趨于穩(wěn)定。

3""討論

本研究以橡膠種植業(yè)廢棄物橡膠籽殼為原料，以KOH為活化劑，在傳統(tǒng)試驗的基礎上，新增超聲波輔助制備活性炭，探討出最優(yōu)的活性炭制備工藝：劑料比為1∶1、活化溫度為700"℃、超聲作用活化時間為60"min。結(jié)果表明，經(jīng)過超聲預處理的活性炭（UAC）性能優(yōu)于未經(jīng)過超聲波預處理的活性炭（NAC），NAC的吸附性能為UAC的60%～70%。

PHIDSAVARD[22]利用ZnCl2和C6H8O7在800"℃活化制備2種橡膠籽殼活性炭，測得活性炭的碘值分別為1113.1、519.4"mg/g，孫康等[23]利用水蒸氣在880"℃制備橡膠籽殼活性炭，其亞甲基藍吸附值為240"mg/g，碘吸附值為1113"mg/g，而本試驗通過超聲結(jié)合KOH所制備活性炭的碘吸附值為1340.2"mg/g，亞甲基藍吸附值為240"mg/g，吸附性能均優(yōu)于上述研究結(jié)果，同時對活化溫度等試驗條件的要求也較低，說明本研究所建立的方法在橡膠籽殼的活性炭制備方面更具優(yōu)勢。

同時，利用BET、FT-IR、SEM、TGA及元素分析等方式，對本研究所得橡膠籽殼活性炭的比表面積及孔結(jié)構(gòu)、化學結(jié)構(gòu)、表面結(jié)構(gòu)、常量元素、熱穩(wěn)定性及吸附性能等進行了表征。根據(jù)試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)橡膠籽殼是優(yōu)質(zhì)的活性炭前驅(qū)體，其制備的活性炭比表面積大，孔隙結(jié)構(gòu)豐富規(guī)則。相較于NAC，UAC的結(jié)構(gòu)特征更有利于吸附，說明超聲波的空化效應有利于橡膠籽殼活性炭的吸附速率的增加，吸附容量增大，使孔徑結(jié)構(gòu)分布均勻，更容易吸附指示劑。楊繼亮等[24]、田鑫等[25]、趙若男[26]通過超聲預處理分別制備了椰殼活性炭、粒級活性炭、粉級活性炭、竹基活性炭，結(jié)果表明，在超聲作用下活性炭的吸附性能均得到了顯著提高，與本研究結(jié)果一致，說明經(jīng)過超聲預處理可以有效強化活性炭的吸附性能。

橡膠籽殼活性炭外形為不定形顆粒，基于其具有孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達、比表面積大、吸附速度快、吸附容量高，且原料易得等特點，未來可在吸附廢水中的重金屬、降解化學需氧量（COD）、去除氯和液體脫色等方面發(fā)揮重要作用，為解決工業(yè)廢水無害化處理問題提供更多吸附材料的選擇。

本研究考察了炭化溫度、活化溫度、活化時間、堿炭比對吸附性能的影響，對制備因素的考慮不夠完善，下一步需考慮炭化時間、升溫速率等制備因素對工藝條件進一步優(yōu)化，同時，在活化劑的使用上，本研究只選擇了單一KOH為活化劑，活化劑對原料的作用不同，制備的活性炭性能各異，吸附的物質(zhì)也不同，效果也會有差異，下一步將嘗試幾種活化劑以開發(fā)更多制備新技術(shù)。

生物質(zhì)活性炭是近年來研究的熱點，活化方式多種多樣，如何創(chuàng)建一個完善的制備體系，減少活化時間、降低制備成本，提高吸附性能，制備高比表面積的活性炭，以及活性炭的回收使用都是今后活性炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展的研究重點[27-29]。

基于目前活性炭的大量生產(chǎn)及應用，并且多數(shù)活性炭前驅(qū)體來源于不可再生的煤炭資源，本研究圍繞“以廢制廢”的理念將廢棄的橡膠籽殼轉(zhuǎn)化為有價值的炭材料，實現(xiàn)了碳的循環(huán)利用，能為我國實現(xiàn)碳中和目標發(fā)揮一定作用。同時，研究超聲改性結(jié)合KOH活化的制備方法，也有助于豐富和完善活性炭理論體系。橡膠籽殼是橡膠籽的主要組成部分，開發(fā)潛力巨大，深入對其進行應用開發(fā)研究，能為橡膠籽多用途綜合開發(fā)利用，促進在植膠區(qū)形成完整的橡膠籽綜合開發(fā)利用產(chǎn)業(yè)鏈提供更多的研究思路。

參考文獻

[1]"李亞莉."豆渣活性炭及殼聚糖復合物對亞甲基藍吸附性能的研究[D]."青島："青島大學，"2019.LI"Y"L."Study"on"the"adsorption"properties"of"soybean"residue"activated"carbon"and"chitosan"complex"for"methylene"blue[D]."Qingdao："Qingdao"University，"2019."（in"Chinese）

[2]"NIKAM"S，"MANDAL"D，"DABHADE"P."LDF"based"parametric"optimization"to"model"fluidized"bed"adsorption"of"trichloroethylene"on"activated"carbon"particles[J]."Particuology，"2022，"65："72-92.

[3]"蔣汶."秸稈活性炭的可控制備及其在食品中的應用研究[D]."合肥："合肥工業(yè)大學，"2020.JIANG"W."Controllable"preparation"of"straw"activated"carbon"and"its"application"in"food[D]."Hefei："Hefei"University"of"Technology，"2020."（in"Chinese）

[4]nbsp;李盛艷."蒙脫石封閉活性炭制備及其用于食品中沙門氏菌快速檢測的研究[D]."南昌："江西農(nóng)業(yè)大學，"2020.LI"S"Y."Preparation"of"BCAC"and"application"in"rapid"detection"of"salmonella"in"foods[D]."Nanchang："Jiangxi"Agricultural"University，"2020."（in"Chinese）

[5]"祝華明，"戴賢君，"鄭睿行."食品用活性炭去除茶油中PAHs的研究[J]."中國糧油報，"2016，"31（8）："80-83.ZHU"H"M，"DAI"X"J，"ZHENG"R"X."Removal"of"polycyclic"aromatic"hydrocarbons"（PAHs）"in"camellia"seed"oil"with"activated"carbon"of"grade"as"absorbing"material[J]."Journal"of"the"Chinese"Cereals"and"Oils"Association，"2016，"31（8）："80-83."（in"Chinese）

[6]"李琛，"葛紅光，"劉軍海，"宋鳳敏，"劉智峰，"王彥民，"趙佐平，"湯波，"劉瑾."超聲波輔助活性炭吸附處理高濃度食品廢水的研究[J]."食品工業(yè)科技，"2014，"35（11）："202-205，"209.LI"C，"GE"H"G，"LIU"J"H，"SONG"F"M，"LIU"Z"F，"WANG"Y"M，"ZHAO"Z"P，"TANG"B，"LIU"J."Study"on"heavy"organic"concentration"food-wastewater"treatment"with"activated"carbon"under"ultrasonic"assistant[J]."Science"and"Technology"of"Food"Industry，"2014，"35（11）："202-205，"209."（in"Chinese）

[7]"楊坤彬."物理活化法制備椰殼基活性炭及其孔結(jié)構(gòu)演變[D]."昆明："昆明理工大學，"2010.YANG"K"B."Preparation"of"coconut"shell"based"activated"carbon"by"physical"activation"method"and"its"pore"structure"evolution[D]."Kunming："Kunming"University"of"Science"and"Technology，"2010."（in"Chinese）

[8]"SHOAIB"M，"AL-SWAIDAN"H"M."Optimization"and"characterization"of"sliced"activated"carbon"preparednbsp;from"date"palm"tree"fronds"by"physical"activation[J]."Biomass"＆"Bioenergy，"2015，"73："124-134.

[9]"SINGH"G，"KIM"I"Y，"LAKHI"K"S，"SRIVASTAVA"P，"NAIDU"R，"VINU"A."Single"step"synthesis"of"activated"bio-carbons"with"a"high"surface"area"and"their"excellent"CO2"adsorption"capacity[J]."Carbon，"2017，"116："448-455."116.

[10]"YANG"K，"ZHU"L"H，"YANG"J"J，"LIN"D"H."Adsorption"and"correlations"of"selected"aromatic"compounds"on"a"KOH-act iv ated"carbon"with"large"surface"area[J]."Science"of"the"Total"Environment，"2018，"618："1677-1684.

[11]"王子然，"胡秀峰，"方艷艷."高吸附性能蘆葦活性炭的制備方法研究[J]."安全與環(huán)境學報，"2021，"21（1）："390-395.WANG"Z"R，"HU"X"F，"FANG"Y"Y."Ways"for"preparing"reed"activated"carbon"with"high"adsorption"capacity[J]."Journal"of"Safety"and"Environment，"2021，"21（1）："390-395."（in"Chinese）

[12]"WANG"J"L，WANG"S"Z."Preparation，"modification"and"environmental"application"of"biochar："a"review[J]."Journal"of"Cleaner"Production，"2019，"227："1002-1022

[13]"JIANG"W，"XING"X"J，"ZHANG"X"W，"MI"M"X."Prediction"of"combustion"activation"energy"of"NaOH/KOH"catalyzed"straw"pyrolytic"carbon"based"on"machine"learning[J]."Renewable"Energy，"2019，"130："1216-1225

[14]"KARTHIK"N，"RAJASEKAR"R，"SIVA"R，"MATHISELVAN"G."Experimental"investigation"of"injection"timing"on"the"performance"and"exhaust"emissions"of"a"rubber"seed"oil"blend"fuel"in"constant"speed"diesel"engine[J]."International"Journal"of"Ambient"Energy，"2019，"40（3）："292-294.

[15]"潘曉威，"葉劍芝，"曾紹東，"楊春亮."橡膠籽資源的研究開發(fā)現(xiàn)狀[J]."現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，"2019（24）："131-135.PAN"X"W，"YE"J"Z，"ZENG"S"D，"YANG"C"L."Research"and"development"status"of"rubber"seed"resources[J]."Modern"Agricultural"Science"and"Technology，"2019（24）："131-135."（in"Chinese）

[16]"NGUYEN"T"T，"NGUYEN"T"L，VU"M"D."Study"on"the"curing"reaction"of"epoxidized"rubber"seed"oil"for"eco-friendly"composite"application[J]."Vietnam"Journal"of"Chemistry，"2018，"56（6）："704-710.

[17]"王文駿."柑橘皮果膠超聲輔助提取的作用機制研究[D]."杭州："浙江大學，"2018.WANG"W"J."The"research"on"the"mechanism"of"ultrasound-assisted"extraction"of"pectin"from"citrus"peel[D]."Hangzhou："Zhejiang"University，"2018."（in"Chinese）

[18]"HAO"Z，"WANG"C"H，"YAN"Z"S，"JIANG"H"L，"XU"H"C."Magnetic"particles"modification"of"coconutshell-derived"activated"carbon"and"biochar"for"effective"removal"of"phenol"fromwater[J]."Chemosphere，"2018，"211："962-969.

[19]"KHANDAY"W"A，"MARRAKCHI"F，"ASIF"M，"HAMEED"B"H."Mesoporous"zeolite-activated"carbon"composite"from"oil"palm"ash"as"an"effective"adsorbent"for"methylene"blue[J]."Journal"of"the"Taiwan"Institute"of"Chemical"Engineers，"2017，"70："32-41.

[20]"HASSAN"S"N"A"M，"ISHAK"M"A"M，"ISMAIL"K."Co-lique fa ction"of"rubber"seed"and"lowrank"coal："effect"of"weight"ratio"and"temperature[J]."Transactions"on"Ecologyand"the"environment，"2014，"186："511-518.

[21]"TIAN"H，"PAN"J，"ZHU"D，"GUO"Z"Q，"YANG"C"C，"XUE"Y"X，"LI"S"W，"WANG"Y"Y."Innovative"one-step"preparation"of"activated"carbon"from"low-rank"coals"activated"with"oxidized"pellets[J]."Journal"of"Cleaner"Production，"2021，"313："127877.

[22]"PHIDSAVARD"K."橡膠籽殼制備活性炭用于去除廢水中重金屬鉛的研究[D]."昆明："昆明理工大學，"2021.PHIDSAVARD"K."Study"on"the"preparation"of"activated"carbon"from"rubber"seed"shell"for"removing"heavy"metal"lead"from"wastewater[D]."Kunming："Kunming"University"of"Science"and"Technology，"2021."（in"Chinese）

[23]"孫康，"蔣劍春，"張?zhí)旖。?鄧先倫，"戴偉娣."水蒸氣法制備橡膠籽殼活性炭的研究[J]."林產(chǎn)化學與工業(yè)，"2006，"26（2）："41-43.SUN"K，"JIANG"J"C，"ZHANG"T"J，"DENG"X"L，"DAI"W"D."Study"on"preparation"of"activated"cabon"fium"rubbernbsp;seed"shell"with"steam"method[J]."Chemistry"and"Industry"of"Forest"Products，"2006，"26（2）："41-43."（in"Chinese）

[24]"楊繼亮，"周建斌."超聲輔助納米椰殼活性炭對橘皮果膠脫色的研究[J]."食品工業(yè)，"2013，"34（4）："88-90.YANG"J"L，"ZHOU"J"B."Study"on"decoloration"of"banana"pectin"by"nano-activatde"coconut"carbon"combining"with"supersonic"wave[J]."The"Food"Industry，"2013，"34（4）："88-90."（in"Chinese）

[25]"田鑫，"王宏，"陳蓉."超聲前處理強化顆粒及粉末狀活性炭吸附處理染料廢水[J]."浙江化工，"2015，"46（12）："30-34.TIAN"X，"WANG"H，"CHEN"R."Enhancement"of"the"activated"carbon"pellet"and"powder"adsorbing"dye"wastewater"by"the"ultrasound"pretreatment[J]."Zhejiang"Chemical"Industry，"2015，"46（12）："30-34."（in"Chinese）

[26]"趙若男."竹基活性炭的制備、改性及其吸附性能研究[D]."杭州："浙江理工大學，"2020.ZHAO"R"N."Study"on"the"preparation，"modification"and"absorption"properties"of"basketball"based"activated"carbon[D]."Hangzhou："Zhejiang"Sci-Tech"University，"2020."（in"Chinese）

[27]"LAKSACI"H，"KHELIFI"A，"TRARI"M，"ABDELHAMID"A."Synthesis"and"characterization"of"microporous"activated"carbon"from"coffee"grounds"using"potassium"hydroxides[J]."Journal"of"Cleaner"Production，"2017，"147："254-262.

[28]"DANISH"M，"AHMAD"T."A"review"on"utilization"of"wood"biomass"as"a"sustainable"precursor"for"activated"carbon"production"and"application[J]."Renewable"and"Sustainable"Energy"Reviews，"2018，"87："10-21.

[29]"FAN"Q"Y，"SUN"J"X，"CHU"L"Q，"MUHANNAD"L."Effects"of"chemical"oxidation"on"surface"oxygen-containing"functional"groups"and"adsorption"behavior"of"biochar[J]."Chemosphere，"2018，"207："33-40.