一種利用超聲波制備活性炭的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種利用超聲波制備活性炭的方法。以木屑為原材料，經(jīng)粉碎、過(guò)20~40目篩后，烘至絕干，利用超聲波進(jìn)行超聲處理制得木屑粉；然后將木屑粉與磷酸溶液混合浸漬3~5h，經(jīng)活化，冷卻至室溫、清洗制得得活化料；活化料經(jīng)干燥、粉碎、過(guò)篩后，制得活性炭。本發(fā)明提供的方法操作簡(jiǎn)單，易于實(shí)施。本發(fā)明所使用木屑是含有纖維素的木質(zhì)原料，經(jīng)過(guò)超聲處理降低了纖維素的結(jié)晶度，有效提高了磷酸的浸漬效率，無(wú)需增加藥劑可以在同等工藝條件下提高活性炭吸附效能，從而降低了活性炭的制造成本和生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的污染。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種利用超聲波制備活性炭的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于吸附材料制備領(lǐng)域，具體涉及一種利用超聲波制備活性炭的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]活性炭微孔發(fā)達(dá)、比表面積高、吸附能力強(qiáng)，是一種應(yīng)用極為廣泛的吸附凈化材料，廣泛應(yīng)用于化工、環(huán)保、食品與制藥、催化劑載體和電極材料等領(lǐng)域。目前，活性炭的制備方法多為化學(xué)活化法，即將各種含碳原料按一定比例與化學(xué)藥劑均勻混合或浸潰，在一定溫度進(jìn)行炭活化一步完成制備的方法。添加化學(xué)藥劑的含碳原料在炭活化過(guò)程中產(chǎn)生脫水和熱降解作用，生產(chǎn)一系列分子碎片。這些分子碎片相互之間通過(guò)縮合反應(yīng)，在原料表面逐漸聚集成微晶質(zhì)碳的結(jié)構(gòu)。當(dāng)活性藥劑洗脫后，結(jié)果得到具有豐富微孔結(jié)構(gòu)的活性炭。目前國(guó)內(nèi)外報(bào)道較多、較成熟的活化劑有H3PO4等眾多藥劑。但化學(xué)藥劑的使用會(huì)帶來(lái)生產(chǎn)次生污染，因此尋找新的生產(chǎn)制備方法以提高活性炭性能，減少生產(chǎn)過(guò)程中生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的次生污染等問(wèn)題是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。
[0003]以木質(zhì)原料經(jīng)預(yù)先超聲處理，再經(jīng)磷酸活化的制備方法來(lái)制備活性炭的研究尚未見(jiàn)相關(guān)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種利用超聲波制備活性炭的方法。經(jīng)過(guò)超聲處理降低了木屑中纖維素的結(jié)晶度，有效提高了磷酸的浸潰效率，無(wú)需增加藥劑可以在同等工藝條件下提高活性炭的吸附效能，從而降低了活性炭的制造成本和生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的污染。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種利用超聲波制備活性炭的方法，以木屑為原材料，經(jīng)粉碎、過(guò)20-40目篩后，烘至絕干，利用超聲波進(jìn)行超聲處理制得木屑粉；然后將木屑粉與磷酸溶液混合浸潰3~5 h，經(jīng)活化，冷卻至室溫、清洗制得活化料；活化料經(jīng)干燥、粉碎、過(guò)篩后，制得活性炭。
[0006]所述的木屑含水率為15%~20%。
[0007]所述的超聲處理時(shí)間為1~4h，采用的超聲波其頻率頻率為30-50 kHz、功率為
160^200 W。
[0008]木屑粉與磷酸溶液的質(zhì)量比為1.5^4.0:1 ;所述的磷酸溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%。
[0009]所述的活化為在馬弗爐中450-600°C活化90-l20min。
[0010]所述的清洗為先用10wt%的鹽酸溶液清洗30-50min，再用60-80°C水洗滌至洗液
呈中性。
[0011]活化料在110-120°C干燥10~14h，粉碎過(guò)200~300目篩，制得活性炭。
[0012]本發(fā)明的有益效果在于:
本發(fā)明提供的方法操作簡(jiǎn)單，易于實(shí)施；采用超聲處理木屑，降低了木屑中纖維素的結(jié)晶度，有效提高了磷酸的浸潰效率，在同等工藝條件下提高了活性炭的吸附效能，從而降低了活性炭的制造成本和生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的污染。
【具體實(shí)施方式】
[0013]本發(fā)明用下列實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于下列實(shí)施例。
[0014]下述實(shí)施例所用的磷酸、鹽酸均為分析純。
[0015]實(shí)施例1
將含水率為15%~20%的木屑粉碎，過(guò)20目篩，烘至絕干，在超聲波條件下超聲處理Ih制得木屑粉，超聲波頻率為40 kHz、功率為180 w；
稱(chēng)取75g木屑粉與40%磷酸溶液50g混合，充分?jǐn)嚢韬螅? h，移至坩堝中，置于馬弗爐中，450°C燒制活化120min，冷卻至室溫，活化得到的樣品用10wt%的鹽酸溶液清洗30min后，繼續(xù)再用60°C水洗滌至洗液呈中性，最后將所得活化料在115°C溫度下干燥12h，將試樣粉碎過(guò)200目篩，即得到活性炭；
在其他實(shí)驗(yàn)參數(shù)都相同的情況下，改變超聲處理時(shí)間，所制備的活性炭對(duì)亞藍(lán)的吸附性能指標(biāo)如表1所示:
表1經(jīng)不同的超聲處理時(shí)間所制備的活性炭對(duì)亞藍(lán)的吸附值
【權(quán)利要求】
1.一種利用超聲波制備活性炭的方法，其特征在于:以木屑為原材料，經(jīng)粉碎、過(guò)20-40目篩后，烘至絕干，利用超聲波進(jìn)行超聲處理制得木屑粉；然后將木屑粉與磷酸溶液混合浸潰:3-5 h，經(jīng)活化，冷卻至室溫、清洗制得活化料；活化料經(jīng)干燥、粉碎、過(guò)篩后，制得活性炭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用超聲波制備活性炭的方法，其特征在于:所述的木屑含水率為15%~20%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用超聲波制備活性炭的方法，其特征在于:所述的超聲處理時(shí)間為I~4h，采用的超聲波其頻率為30-50kHz、功率為160~200 W。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用超聲波制備活性炭的方法，其特征在于:木屑粉與磷酸溶液的質(zhì)量比為1.5^4.0:1 ;所述的磷酸溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用超聲波制備活性炭的方法，其特征在于:所述的活化為在馬弗爐中450-600°C活化90~120min。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用超聲波制備活性炭的方法，其特征在于:所述的清洗為先用10被％的鹽酸溶液清洗30-50min，再用60-80°C水洗滌至洗液呈中性。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用超聲波制備活性炭的方法，其特征在于:活化料在110-120°C干燥10~14h，粉碎過(guò)200~300目篩，制得活性炭。
【文檔編號(hào)】C01B31/12GK103880008SQ201410123444
【公開(kāi)日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年3月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月31日
【發(fā)明者】李濤, 黃彪, 江茂生, 盧燕鳳, 盧麒麟 申請(qǐng)人:福建農(nóng)林大學(xué)