用磷酸和微波处理激活的开心果壳中的碳：用于水处理的可持续吸附剂 Magdalena Sobiesiak, Monika Parcheta 和 Rosa Busquets

《C》：Carbons from Pistachio Nutshells Activated with Phosphoric Acid and Microwave Treatments: Towards Sustainable Sorbents for Treating Water Magdalena Sobiesiak, Monika Parcheta and Rosa Busquets

　　

摘要

活性碳通常是通过在400–1000°C下进行碳化和活化处理，从天然前体（如果核或坚果壳）制备而成的。它们具有发达的孔隙结构，化学活化在其表面引入了亲水官能团，从而赋予了优异的吸附性能。然而，热处理所需的高温增加了生产成本。本文提出了一些降低碳吸附剂制备成本的方法。采用经典热解法（500或550°C，30分钟，N₂气氛）和微波处理法（功率1000 W，20分钟）对H₃PO₄活化的开心果壳进行了碳化处理。通过热重分析以及红外（ATR）、拉曼、光电子（XPS）光谱和扫描电子显微镜结合能量分散X射线光谱（SEM-EDS）等技术对合成的碳材料进行了表征。孔隙结构参数通过氮吸附实验确定。通过批量吸附实验和电感耦合等离子体质谱法评估了这些碳材料从添加了Pb²⁺的超纯水、自来水及河水中去除Pb²⁺的效率。在500°C和550°C下制备的碳材料孔隙度最高，比表面积分别为910 m²/g和256 m²/g。表面存在的磷酸盐使得从初始浓度为300 μg Pb²⁺/L的超纯水中去除Pb²⁺的效率达到了99%。虽然采用微波法制备的材料未完全碳化且保持非多孔状态，但由于表面含有含氧官能团，其从超纯水中去除Pb²⁺的效率仍达到了99%。在添加了300 μg Pb²⁺/L的自来水和河水中，该材料去除Pb²⁺的效率分别达到了84%和94%。