优化食用菌渣活性炭制备及其对亚甲基蓝去除特性

doi:10.11894/iwt.2020-0831

工业水处理 ›› 2021, Vol. 41 ›› Issue (6): 252-257. doi: 10.11894/iwt.2020-0831

优化食用菌渣活性炭制备及其对亚甲基蓝去除特性

刘连鑫¹(),马彦彪¹,刘哲²,王芳³,崔建国¹,李红艳^1,*()

1. 太原理工大学环境科学与工程学院, 山西晋中 030600
2. 天津市市政工程设计研究总院有限公司, 天津 300051
3. 山西省生物研究所食用菌研究中心, 山西太原 030006

收稿日期:2021-04-06 出版日期:2021-06-20 发布日期:2021-07-08
通讯作者: 李红艳 E-mail:824219624@qq.com;lihongyan002@tyut.edu.cn
作者简介:刘连鑫(1995-), 硕士。电话: 15834019286, E-mail: 824219624@qq.com
基金资助:
山西省重点研发计划项目（社会发展领域）(201803D31046)

Preparation optimization of edible fungus residue activated carbon for methylene blue wastewater treatment

Lianxin Liu¹(),Yanbiao Ma¹,Zhe Liu²,Fang Wang³,Jianguo Cui¹,Hongyan Li^1,*()

1. College of Environment Science and Engineering, Taiyuan University of Technology, Jinzhong 030600, China
2. Tianjin Municipal Engineering Design & Research Institute, Tianjin 300051, China
3. Research Center for Edible Fungi, Biological Institute of Shanxi Province, Taiyuan 030006, China

Received:2021-04-06 Online:2021-06-20 Published:2021-07-08
Contact: Hongyan Li E-mail:824219624@qq.com;lihongyan002@tyut.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

食用菌渣是真菌蚀刻的天然原料，具有多维框架的疏松结构。以食用菌渣作为低成本前体制备食用菌渣活性炭（EFAC），利用响应面法确定了最佳制备条件，并考察了最佳条件下制备的EFAC对水中亚甲基蓝（MB）的去除性能。结果表明，对100 mg/L的MB溶液，当EFAC投加量为0.4 g/L时，去除率高达99.32%。Langmuir等温吸附模型可以较好地描述EFAC对MB的吸附过程，25℃下最大吸附量为666.67 mg/g。吸附主要通过静电作用、氢键和π-π相互作用。

关键词: 食用菌渣, 吸附, 亚甲基蓝, 生物质活性炭

Abstract:

Edible fungus residue is a natural raw material etched by fungi and has a loose structure with a multi-dimensional framework. Edible fungus residue was used as a low-cost precursor to prepare edible fungus residue activated carbon(EFAC). The optimum preparation conditions were determined by response surface method. The removal performance of methylene blue(MB) in water by EFAC prepared under the optimum conditions was investigated. The results showed that when the dosage of EFAC was 0.4 g/L, the removal rate of MB in the 100 mg/L MB solution was as high as 99.32%. The Langmuir isotherm adsorption model could describe the adsorption process of MB by EFAC, and the maximum adsorption capacity was 666.67 mg/g at 25℃. Adsorption was mainly through electrostatic interaction, hydrogen bonding, and π-π interaction.

Key words: edible fungus residue, adsorption, methylene blue, biomass activated carbon

中图分类号:

X703

刘连鑫,马彦彪,刘哲,王芳,崔建国,李红艳. 优化食用菌渣活性炭制备及其对亚甲基蓝去除特性[J]. 工业水处理, 2021, 41(6): 252-257.

Lianxin Liu,Yanbiao Ma,Zhe Liu,Fang Wang,Jianguo Cui,Hongyan Li. Preparation optimization of edible fungus residue activated carbon for methylene blue wastewater treatment[J]. Industrial Water Treatment, 2021, 41(6): 252-257.

https://www.iwt.cn/CN/Y2021/V41/I6/252

图/表 12

参考文献 15

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编号	A浸渍比	B活化时间/h	C活化温度/℃	MB去除率/%
1	3∶1	3	500	94.71
2	3∶1	1	500	82.65
3	3∶1	2	400	86.14
4	2∶1	2	500	93.11
5	1∶1	1	500	77.95
6	1∶1	3	500	85.57
7	2∶1	2	500	90.84
8	3∶1	2	600	96.65
9	2∶1	2	500	92.48
10	2∶1	3	600	99.32
11	2∶1	1	600	85.48
12	1∶1	2	400	74.61
13	2∶1	2	500	91.53
14	1∶1	2	600	87.48
15	2∶1	1	400	75.08
16	2∶1	2	500	89.50
17	2∶1	3	400	93.14

编号	A浸渍比	B活化时间/h	C活化温度/℃	MB去除率/%
1	3∶1	3	500	94.71
2	3∶1	1	500	82.65
3	3∶1	2	400	86.14
4	2∶1	2	500	93.11
5	1∶1	1	500	77.95
6	1∶1	3	500	85.57
7	2∶1	2	500	90.84
8	3∶1	2	600	96.65
9	2∶1	2	500	92.48
10	2∶1	3	600	99.32
11	2∶1	1	600	85.48
12	1∶1	2	400	74.61
13	2∶1	2	500	91.53
14	1∶1	2	600	87.48
15	2∶1	1	400	75.08
16	2∶1	2	500	89.50
17	2∶1	3	400	93.14

来源	离差平方和	自由度	平均离差平方和	F值	P值	显著性
模型	795.81	9	88.42	16.18	0.000 7	**
A	149.13	1	149.13	27.29	0.001 2	**
B	331.92	1	331.92	60.74	0.000 1	**
C	199.10	1	199.10	36.44	0.000 5	**
AB	4.93	1	4.93	0.901 9	0.373 9
AC	1.39	1	1.39	0.254 8	0.629 2
BC	4.56	1	4.56	0.834 2	0.391 4
A²	72.42	1	72.42	13.25	0.008 3	**
B²	19.01	1	19.01	3.48	0.104 4
C²	5.33	1	5.33	0.974 8	0.356 4
失拟项	30.26	3	10.09	5.05	0.075 8

来源	离差平方和	自由度	平均离差平方和	F值	P值	显著性
模型	795.81	9	88.42	16.18	0.000 7	**
A	149.13	1	149.13	27.29	0.001 2	**
B	331.92	1	331.92	60.74	0.000 1	**
C	199.10	1	199.10	36.44	0.000 5	**
AB	4.93	1	4.93	0.901 9	0.373 9
AC	1.39	1	1.39	0.254 8	0.629 2
BC	4.56	1	4.56	0.834 2	0.391 4
A²	72.42	1	72.42	13.25	0.008 3	**
B²	19.01	1	19.01	3.48	0.104 4
C²	5.33	1	5.33	0.974 8	0.356 4
失拟项	30.26	3	10.09	5.05	0.075 8

温度/K	Langmuir模型			Freundlich模型			Dubinin-Radushkevich模型
温度/K	q_max/（mg·g^-1）	R_L/（g·L^-1）	R²	n	K_F	R²	q_max/（mg·g^-1）	E/（J·mol^-1）	R²
288.15	625.49	0.130 1	0.980 3	1.643 1	169.518	0.955 4	461.24	1 574.1	0.848 3
298.15	666.67	0.165 2	0.987 0	4.025 3	10.594 1	0.967 2	454.53	3 551.6	0.844 4
308.15	714.29	0.175 1	0.983 3	4.185 9	10.444 8	0.958 6	486.38	7 583.1	0.872 8

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样品	比表面积/（m²·g^-1）	总孔容/（cm³·g^-1）	平均孔径/nm
EF	2.292	0.000 38	16.19
EFAC	1 081	0.69	2.65

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