專利名稱：一種利用檉柳制備活性炭的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種活性炭的制備方法，具體的是一種利用檉柳制備活性炭的方法，屬于活性炭制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
活性炭是一種優(yōu)質(zhì)吸附劑，具有獨特的孔隙結(jié)構(gòu)和表面活性官能團，具有足夠的化學(xué)穩(wěn)定性、機械強度及耐酸、耐堿、耐熱，以及不溶于水和有機溶劑，使用失效后容易再生等良好性能，在食品加工、制藥、化學(xué)、冶金、農(nóng)業(yè)、環(huán)保等方面有著極其廣泛和重要的應(yīng)用，直接采用木材(如速成楊等)做原材料需要的成本太高，不適合生產(chǎn)活性炭。近幾年，煤和木屑資源短缺日趨嚴重，因此不斷開發(fā)活性炭生產(chǎn)的原料、探索新的工藝條件、增加新品種是我國乃至世界活性炭工業(yè)發(fā)展的重要任務(wù)。針對傳統(tǒng)活性炭制備原料資源短缺的問題，近幾年開發(fā)了利用果殼、鋸末、谷物殼、花生殼、稻草秸桿為原料來制備活性炭，取得了較好的成果，但采用果殼、鋸末、谷物殼、花生殼等廢棄的植物組織來制備活性炭，一方面原材料收集困難，制備活性炭的原料受到極大的限制，難以實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)。另一方便由于形成活性炭主要依靠原材料中的有機質(zhì)木質(zhì)素，纖維素等，而上述果殼、鋸末、谷物殼、花生殼等廢棄的植物組織中木質(zhì)素、纖維素含量少，原材料的不同導(dǎo)致制備的活性炭吸附性能參差不齊。中國專利CN102211767公開了一種文冠果子殼制備顆?；钚蕴考肮に嚪椒?，包括如下步驟(I)將文冠果子殼進行粉碎，過篩處理后干燥再粉碎，(2)酸浸，(3)干燥、活化；漂洗、干燥、過篩得成品活性炭，原料來自文冠果生物柴油的加工剩余物，使其變廢為寶，工藝簡單，生產(chǎn)成品低。但該專利存在以下缺點1、文冠果分布范圍有限，覆蓋率較低，
2、文冠果坐果率受環(huán)境條件影響較大，導(dǎo)致其坐果率波動性較大，這兩方面因素導(dǎo)致文冠果子殼原料受到了很大的限制。3、如果品種選擇不當(dāng)，文冠果樹長大后會形成只開花不結(jié)果的“千花一果”現(xiàn)象，這不僅不能達到豐產(chǎn)創(chuàng)造經(jīng)濟效益的目標(biāo)還白白浪費了土地和勞動力等資源。檉柳為溫帶及亞熱帶樹種，分布面積廣闊，生命力極強，喜光、耐旱、耐寒，亦較耐水濕。極耐鹽堿、沙荒地，根系發(fā)達，萌生力強，極耐修剪刈割。黃河三角洲地區(qū)為檉柳在中國的主要分布區(qū)。由于黃河三角洲鹽潰化程度較高，其他植物很難生長，特耐鹽堿的黃河三角洲檉柳是這個地區(qū)植被的代表植物，它幾乎遍布了這塊土地的每一個角落。修剪下來的檉柳枝條常被丟棄、燃燒或腐爛，不僅對環(huán)境造成了一定的影響，還浪費了資源。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)活性炭原料匱乏，而檉柳枝條利用率低的不足，本發(fā)明提供一種利用檉柳制備活性炭的方法。本發(fā)明采用黃河三角洲檉柳枝條作為原料，原料豐富，易得，擴大了生產(chǎn)活性炭原材料的來源，降低生產(chǎn)活性炭的成本。原料說明
本發(fā)明采用的檉柳枝條，取自黃河三角洲，其中水分占4. 9 5. 4wt%，灰分2. 2
2.6wt%，有機質(zhì)92. O 92. 9wt%，有機質(zhì)主要為木質(zhì)素和木質(zhì)纖維。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種利用檉柳制備活性炭的方法，包括如下步驟(I)取檉柳枝條，切割后晾干或烘干、粉碎，過20 40目篩，制成檉柳粉末；(2)取篩下的檉柳粉末加入濃度為50 60wt%的磷酸混合浸泡，所述檉柳粉末與磷酸質(zhì)量比為1:2 1:3,所述的浸泡時間為12 18小時；(3)步驟(2)浸泡后的檉柳粉末由100°C加熱升溫至300°C，所述的升溫速率為4 6V Mn ;繼續(xù)加熱，加熱至溫度為400°C 600°C，保溫4 5小時，冷卻至常溫，制得活性炭中間產(chǎn)物； (4)取步驟(3)制得的活性炭中間產(chǎn)物，用稀鹽酸或熱水浸泡30 40分鐘，浸泡后再用蒸餾水水洗至PH值為5 7，然后80 110°C條件下烘干，研磨、粉碎，制得活性炭。本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(I)所述的晾干溫度為20°C 30°C，烘干溫度為100°C 110。。。本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(2)中浸泡條件為常溫下浸泡12小時，磷酸的濃度為50wt%，檉柳粉末與磷酸質(zhì)量比為1:3。本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(3)中的加熱是將步驟(2)浸泡后的檉柳粉末加入到坩堝中，再將坩堝置于馬弗爐中進行加熱，所述的馬弗爐中溫度由100°c加熱升溫至300°C，所述升溫速率為5°C /min，繼續(xù)對馬弗爐加熱，加熱至溫度為400°C，保溫時間4 5小時。本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(4)中的稀鹽酸為濃度lwt% 5wt%的稀鹽酸，熱水的溫度為60°C 80°C。用稀鹽酸或熱水浸泡有利除去活性炭中間產(chǎn)物中的雜質(zhì)，浸泡使雜質(zhì)充分溶解。本采用檉柳枝條為原料制備活性炭，利用磷酸來活化檉柳改變了原材料的熱解過程。在200°C左右已經(jīng)基本上完成了炭化階段，在200 300°C形成穩(wěn)定的縮聚炭結(jié)構(gòu)，300 600°C寬大的溫度區(qū)間，在氧的參與下磷酸有選擇性地緩慢氧化侵蝕炭體，可以認為是活化作用的主要溫度范圍，尤其在400°C左右即能制備出得率高質(zhì)量好的活性炭，600°C之后，具有一定耐高溫抗氧化能力的磷酸炭結(jié)構(gòu)逐漸氣化逸出，炭物質(zhì)失去磷酸的保護而被燒失；本發(fā)明整個熱解過程都處于無放熱效應(yīng)的狀態(tài)中，制備出的活性炭孔隙率高，碘吸附值可以達到1100mg/g。本發(fā)明的優(yōu)點如下1、本發(fā)明活性炭的制備方法對檉柳的品種沒有特殊要求，可以利用我國豐富的檉柳資源作為原材料，從而擴大了生產(chǎn)活性炭原材料的來源，并可以降低生產(chǎn)活性炭的成本，生產(chǎn)的活性炭碘吸附值可以達到11OOmg/g。2、在黃河三角洲地區(qū)，檉柳作為鹽堿地的代表性植物，在黃河三角洲本地生境的適應(yīng)性極強，生長旺盛，生物量大，并在全國各地也有著廣泛的分布。利用檉柳枝條作為原材料制取活性炭，一方面充分利用了資源，另一方面對響應(yīng)國務(wù)院《黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟區(qū)發(fā)展規(guī)劃》這一政策，具有重大意義。3、本發(fā)明采用檉柳制備活性炭的得率較高。目前采用較多的以花生殼為原材料制取活性炭的得率為20% 30%，本發(fā)明采用檉柳制備活性炭的得率能夠達到40% 48. 5%。


圖1-圖2是實施例1制得的活性炭不同放大倍率的掃描電鏡照片，圖3-圖4是實施例2制得的活性炭不同放大倍率的掃描電鏡照片，
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步說明。實施例中的百分比均為重量百分比。實施例中使用的粉碎機采用上海冰都電器有限公司的旗箭Q-250A3粉碎機。實施例1取IOOg檉柳枝條切割、100°C下烘干，用粉碎機粉碎，過20目篩，取篩下的檉柳粉末20g，稱取濃度50wt%的磷酸40g，將兩者放入燒杯中混合攪拌均勻并放置12小時，浸泡后的檉柳粉末移至帶蓋坩堝中，再將坩堝置于馬弗爐中進行加熱，馬弗爐中溫度由100°C加熱升溫至300°C，所述升溫速率為5°C /min，繼續(xù)對馬弗爐加熱，加熱至溫度為400°C，保溫5小時。停止加熱，冷卻至常溫后將坩堝取出，制得活性炭中間產(chǎn)物；將制得活性炭中間產(chǎn)物放入燒杯中，加入lwt%的稀鹽酸40ml，浸泡30分鐘，再用蒸餾水洗滌至PH值為6，放入干燥箱中以恒溫90°C烘干6小時，得到活性炭9. 7g。所得的活性炭電鏡照片如圖1、2所示，由圖1-圖2可知，所制備的活性炭活化完全，微孔發(fā)達，比表面積大。測試活性炭吸附性實驗本實施例制得的活性炭按GB/T12496. 8-1999所示方法測定碘吸附值，碘吸附值為1100mg/g ;按68/112496. 10-1999所釋方法測定亞甲基藍吸附值，亞甲基藍吸附值為15ml/0.1g0實施例2取IOOg檉柳枝條切割、100°C下烘干，用粉碎機粉碎，過20目篩，取篩下的檉柳粉末20g，稱取濃度50wt%的磷酸60g，將兩者放入燒杯混合攪拌均勻并放置12小時，浸泡后的檉柳粉末移至帶蓋坩堝中，再將坩堝置于馬弗爐中進行加熱，馬弗爐中溫度由100°C加熱升溫至300°C，所述升溫速率為4°C /min，繼續(xù) 對馬弗爐加熱，加熱至溫度為550°C，保溫時間4小時。停止加熱，冷卻至常溫后將坩堝取出，制得活性炭中間產(chǎn)物；將制得活性炭中間產(chǎn)物放入燒杯中，加入75°C的熱水，浸泡30分鐘，再用蒸餾水洗滌至PH為6，放入干燥箱中以恒溫90°C烘干6小時，取出得到活性炭9. 4g。所得的活性炭電鏡照片如圖3、4所示，由圖3-圖4可知，所制備的活性炭活化完全，微孔發(fā)達，比表面積大。測試活性炭吸附性實驗本實施例制得的活性炭按GB/T12496. 8-1999所示方法測定碘吸附值，碘吸附值為1040mg/g ;按GB/T12496. 10-1999所釋方法測定亞甲基藍吸附值，亞甲基藍吸附值為llml/0.1g0對比實驗對比例1:
活性炭的制備方法步驟如實施例1所述，不同之處在于制備活性炭所使用的原料為花生殼，所制得的活性炭用于對比實驗的對比分析。對比例2:活性炭的制備方法步驟如實施例1所述，不同之處在于制備活性炭所使用的原料為谷子殼，所制得的活性炭用于對比實驗的對比分析?；瘜W(xué)法制備活性炭一般采用得率的概念，即產(chǎn)物質(zhì)量與原料質(zhì)量的比值，其計算式為得率(％)=m 產(chǎn)物 /m 原料 X 100%,碘吸附值測定按GB/T12496. 8-1999測定碘吸附值，亞甲基藍吸附值測定GB/T12496. 10-1999所釋方法測定亞甲基藍吸附值。將上述對比例1、對比例2采用不同原料制得的活性炭，將制得的活性炭的得率、碘吸附值及亞甲基藍吸附值與實施例1采用檉柳枝條制得的活性炭作一張對比試驗表，采用的原料不同，對應(yīng)得率、碘吸附值及亞甲基藍吸附值對比效果列于表I中(參見表I)表I
權(quán)利要求
1.一種利用檉柳制備活性炭的方法，包括如下步驟 (1)取檉柳枝條，切割后晾干或烘干、粉碎，過20 40目篩，制成檉柳粉末； (2)取篩下的檉柳粉末加入濃度為50 60wt%的磷酸混合浸泡，所述檉柳粉末與磷酸質(zhì)量比為1:2 1:3，所述的浸泡時間為12 18小時； (3)步驟(2)浸泡后的檉柳粉末由100°C加熱升溫至300°C，所述的升溫速率為4 6V /min ;繼續(xù)加熱，加熱至溫度為400°C 600°C，保溫4 5小時，冷卻至常溫，制得活性炭中間產(chǎn)物； (4)取步驟(3)制得的活性炭中間產(chǎn)物，用稀鹽酸或熱水浸泡30 40分鐘，浸泡后再用蒸餾水水洗至PH值為5 7，然后80 110°C條件下烘干，研磨、粉碎，制得活性炭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用檉柳制備活性炭的方法，其特征在于，步驟(I)所述的晾干溫度為20°C 30°C，烘干溫度為100°C 110°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用檉柳制備活性炭的方法，其特征在于，步驟(2)中浸泡條件為常溫下浸泡12小時，磷酸的濃度為50wt%，檉柳粉末與磷酸質(zhì)量比為1:3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的利用檉柳制備活性炭的方法，其特征在于，步驟(3)中的加熱是將步驟(2)浸泡后的檉柳粉末加入到坩堝中，再將坩堝置于馬弗爐中進行加熱，所述的馬弗爐中溫度由100°C加熱升溫至300°C，所述升溫速率為5°C /min，繼續(xù)對馬弗爐加熱，加熱至溫度為400°C，保溫時間4 5小時。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用檉柳制備活性炭的方法，其特征在于，步驟(4)中的稀鹽酸為濃度lwt% 5wt%的稀鹽酸，熱水的溫度為60V 80°C。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用檉柳制備活性炭的方法，檉柳枝條，切割后晾干或烘干、粉碎，制成檉柳粉末；檉柳粉末加入濃度為50～60wt%的磷酸混合浸泡，檉柳粉末與磷酸質(zhì)量比為1:2～1:3，所述的浸泡時間為12～18小時；浸泡后的檉柳粉末由100℃加熱升溫至300℃，所述的升溫速率為4～6℃/min，繼續(xù)加熱，加熱至溫度為400℃～600℃，保溫時間4～5小時；冷卻至常溫，制得活性炭中間產(chǎn)物，用稀鹽酸或熱水浸泡30～40分鐘,浸泡后再用蒸餾水水洗至pH值為5～7,然后80～110℃下烘干,研磨、粉碎即可制得活性炭。擴大了生產(chǎn)活性炭原材料的來源，降低生產(chǎn)活性炭的成本，生產(chǎn)的活性炭碘吸附值可以達到1100mg/g，得率高。
文檔編號C01B31/12GK103011160SQ201210585259
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月30日
發(fā)明者郭衛(wèi)華, 王成棟, 王仁卿 申請人:山東大學(xué)