奥沙橘果活性炭的优化制备及其对Cr(VI)的高效吸附机制研究

本研究针对水体Cr2 O7 2- 污染治理难题，以奥沙橘果为原料优化ZnCl2 活化法制备高比表面积活性炭(OOAC)。通过BET、FTIR等技术表征发现最优条件下OOAC比表面积达1174.47 m2 /g，吸附实验证实其对Cr(VI)的吸附符合Freundlich模型，为生物质废弃物资源化及重金属治理提供新策略。

　　

【研究背景】
铬污染是当今全球面临的重大环境挑战，尤其是毒性极强的六价铬(Cr(VI))。工业排放导致的水体Cr(VI)浓度超标已威胁到人类健康，世界卫生组织(WHO)规定饮用水中Cr(VI)限值为0.05 mg/L，而印度等地的实际浓度远超此标准。传统吸附材料如煤基活性炭成本高且不可持续，亟需开发新型生物质衍生吸附剂。奥沙橘(Maclura pomifera)果实因含刺激性乳胶不可食用，通常自然腐烂造成资源浪费，其作为吸附剂前体的潜力尚未被充分挖掘。

【研究方法】
土耳其基尔克拉雷利大学的研究团队通过ZnCl₂
化学活化法，系统考察了浸渍比(1.0/1.0)、碳化温度(600℃)和时间(120分钟)对奥沙橘活性炭(OOAC)性能的影响。采用热重分析(TGA)评估原料热稳定性，通过氮气吸附-脱附等温线(BET法)测定孔隙结构，结合扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等技术表征材料特性。Cr(VI)吸附实验考察了pH、温度等参数，并运用非线性方程拟合吸附动力学和热力学模型。

【研究结果】

1. 材料表征：
   TGA显示奥沙橘果在500℃时失重达67.80%，证实其适合碳化。最优条件下制备的OOAC呈现IV型与I型混合等温线，兼具微孔(0.269 cm³
   /g)和介孔结构，BET比表面积高达1174.47 m²
   /g，零电荷点(pH_pzc
   )分析表明材料表面带正电利于阴离子吸附。

2. 吸附性能：
   在pH=2、25℃条件下，OOAC对Cr₂
   O₇
   ^2-
   的吸附量随浓度增加而提升。Elovich动力学模型(R²

0.99)表明吸附为化学过程，Freundlich等温线拟合说明存在多层吸附。热力学参数ΔG⁰
为负值证实反应自发进行，ΔH⁰
0揭示其为吸热过程。

【结论与意义】
该研究首次实现奥沙橘果废弃物向高效吸附剂的转化，所制备OOAC的Cr(VI)吸附容量显著优于多数报道的生物质炭。研究成果发表于《Journal of Molecular Liquids》，不仅为重金属污染治理提供新型环保材料，更开创了"入侵植物资源化-环境修复"的协同解决方案。ZnCl₂
活化法的低温高效特性(相比物理活化法节能40%)，使其具备工业化应用潜力，尤其适用于含铬电镀废水等场景的深度处理。