專利名稱：一種用麻桿制備活性炭的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用麻桿制備活性炭的方法，特別涉及一種鉀鹽為活化劑制備活性炭的方法，屬于粉末活性炭的制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
活性炭作為一種具有特殊微晶結(jié)構(gòu)、發(fā)達(dá)孔隙結(jié)構(gòu)、高比表面積和較強(qiáng)吸附能力的含碳材料。其化學(xué)穩(wěn)定性好，具有耐酸、耐堿、耐高溫等特點(diǎn)，人們對(duì)活性炭的研究及應(yīng)用開(kāi)發(fā)越來(lái)越多。要滿足制得的活性炭性能穩(wěn)定、成本低廉等要求，原材料必須質(zhì)量穩(wěn)定、容易獲取，同時(shí)要求生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保。開(kāi)發(fā)低級(jí)活性炭的用途及利用特殊的廢棄物以發(fā)現(xiàn)特殊的機(jī)能等就成了重要研究課題。目前活性炭的研究有幾種趨勢(shì)一是制備應(yīng)用量大、使用面廣、性能一般且價(jià)格低廉的活性炭；二是制備性能優(yōu)良、具有特殊用途的高性能活性炭；三是開(kāi)發(fā)節(jié)能高效且環(huán)保的活性炭。合理地利用豐富的農(nóng)林廢棄物不僅可以達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的，還可以帶來(lái)較高的附加價(jià)值，對(duì)于發(fā)展可持續(xù)經(jīng)濟(jì)、實(shí)現(xiàn)資源再生也有著重要意義。利用農(nóng)林廢棄物麻桿制備活性炭有很多研究報(bào)道，Soheil Aber等采用K2HPO4為活化劑制備紅麻基活性炭纖維，研究其對(duì)苯酚和硝基苯酚的吸附，結(jié)果表明Langmuir吸附等溫線能更好的和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相吻合。Michio Inagaki等采用水蒸氣活化法制備出高比表面積的紅麻基活性炭。Eduardo M. Cuerda-Correa等以紅麻為原料制備出孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)的紅麻活性炭纖維。公開(kāi)號(hào)為CN 10118199 的發(fā)明專利公開(kāi)了一種麻桿活性炭及其制備方法，該方法以麻桿為原料制備出具有優(yōu)異吸附性能的顆?；钚蕴?，比表面積達(dá)4800m2/g，苯吸附值達(dá)120mg/g。采用低濃度高錳酸鉀作為活化劑，在極低活化劑和原料浸漬比條件下制備活性炭的相關(guān)研究尚未見(jiàn)報(bào)道。尋求新型高效的功能活化劑，不僅可降低活性炭生產(chǎn)成本，減少污染，還能同步賦予活性炭更加突出的功能，對(duì)活性炭的制備具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用麻桿制備活性炭的方法，它是一種用麻桿作為原料，采用低浸漬比的新型活化劑制備專用性能的活性炭的方法。該方法是利用活化劑熱分解作用引起多重活化功能來(lái)制備優(yōu)良性能的活性炭，減少活化劑的用量，降低生產(chǎn)成本，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
(1)預(yù)處理將紅麻或黃麻通過(guò)剝皮、粉碎、過(guò)40目數(shù)篩網(wǎng)、105 120°C干燥12-24h等處理得到預(yù)處理絕干料，與質(zhì)量濃度為0. 2^1. 0%的高錳酸鉀溶液按質(zhì)量比為廣6 :100混合均勻，室溫浸漬4 12h后105 120°C烘干12_24h得混合料。(2)炭化活化處理將步驟(1)所述的混合料置于馬弗爐中，以5 10°C /min的速度升溫至70(T90(TC，保溫廣3h，保溫期間溫差小于士 15°C，自然冷卻至室溫得炭化活化樣。
(3)后處理將步驟(2)所述的炭化活化樣用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5 10%的HCl溶液在 7(T90°C蒸煮3(T60min，然后用去離子水反復(fù)洗至pH為6 7、105 120°C干燥12-24h，最后研磨、過(guò)200目數(shù)篩網(wǎng)得粉末活性炭成品。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 12496. 10-1999和GB/T 12496. 8-1999規(guī)定活性炭試驗(yàn)方法檢測(cè)，本發(fā)明制備的麻桿芯活性炭碘吸附值80(T950mg/g，亞甲基藍(lán)吸附值12(T270mg/g。本方法的顯著優(yōu)點(diǎn)在于
(1)采用儲(chǔ)量豐富的非木材纖維資源紅麻為原料，合理的利用農(nóng)林廢棄物資源，節(jié)約了資源，保護(hù)了環(huán)境。(2)采用高錳酸鉀為活化劑制備了優(yōu)良吸附性能的活性炭，碘吸附值80(T950mg/ g，亞甲基藍(lán)吸附值12(T270mg/g。(3)采用高錳酸鉀為活化劑，活化劑用量很少，減少了污染物的產(chǎn)生，活化劑無(wú)需回收，節(jié)省了生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。


圖1為本發(fā)明所得的麻桿芯活性炭的場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡圖(放大倍率X4000)。圖2為本發(fā)明所得的麻桿芯活性炭的場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡圖(放大倍率X 100000)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
將紅麻或黃麻通過(guò)剝皮、粉碎、過(guò)40目數(shù)篩網(wǎng)、105°C干燥1 等處理得到預(yù)處理絕干料稱20g，與質(zhì)量濃度為0. 2%的高錳酸鉀溶液按質(zhì)量比為2 100混合均勻，室溫浸漬1 后 105°C烘干24h得混合料。然后將混合料置于馬弗爐中，以5°C /min的速度升溫至800°C，保溫120min，保溫期間溫差小于士 15°C，自然冷卻至室溫得炭化活化樣。最后將炭化活化樣用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的HCl溶液在70°C蒸煮30min，然后用去離子水反復(fù)洗至pH為6 7、105°C 干燥Mh，最后研磨、過(guò)200目數(shù)篩網(wǎng)得粉末活性炭成品。實(shí)施例2
將紅麻或黃麻通過(guò)剝皮、粉碎、過(guò)40目數(shù)篩網(wǎng)、120°C干燥1 等處理得到預(yù)處理絕干料稱20g，與質(zhì)量濃度為0. 6%的高錳酸鉀溶液按質(zhì)量比為1 :100混合均勻，室溫浸漬他后 120°C烘干1 得混合料。然后將混合料置于馬弗爐中，以10°c /min的速度升溫至900°C， 保溫60min，保溫期間溫差小于士 15°C，自然冷卻至室溫得炭化活化樣。最后將炭化活化樣用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的HCl溶液在90°C蒸煮60min，然后用去離子水反復(fù)洗至pH為6 7、120°C 干燥12h，最后研磨、過(guò)200目數(shù)篩網(wǎng)得粉末活性炭成品。實(shí)施例3
將紅麻或黃麻通過(guò)剝皮、粉碎、過(guò)40目數(shù)篩網(wǎng)、iio°c干燥1 等處理得到預(yù)處理絕干料稱20g，與質(zhì)量濃度為1. 0%的高錳酸鉀溶液按質(zhì)量比為6 100混合均勻，室溫浸漬4h后 108°C烘干1 得混合料。然后將混合料置于馬弗爐中，以8°C /min的速度升溫至700°C，保溫180min，保溫期間溫差小于士 15°C，自然冷卻至室溫得炭化活化樣。最后將炭化活化樣用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%的HCl溶液在80°C蒸煮45min，然后用去離子水反復(fù)洗至pH為6 7、108°C 干燥20h，最后研磨、過(guò)200目數(shù)篩網(wǎng)得粉末活性炭成品實(shí)施例4
按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 12496. 10-1999和GB/T 12496. 8-1999規(guī)定測(cè)定制備的麻桿芯活性炭。結(jié)果表明本發(fā)明制備的麻桿芯活性炭碘吸附值80(T950mg/g，亞甲基藍(lán)吸附值 12(T270mg/g。實(shí)施例5
用高分辨場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡觀測(cè)本發(fā)明制備的麻桿芯活性炭。結(jié)果表明本發(fā)明制備的麻桿芯活性炭為中孔較發(fā)達(dá)的活性炭。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種用麻桿制備活性炭的方法，其特征在于，具體步驟如下(1)預(yù)處理將麻桿通過(guò)剝皮、粉碎、過(guò)40目數(shù)篩網(wǎng)、105 120°C干燥12-24h后得到預(yù)處理絕干料，與活化劑溶液混合均勻，室溫浸漬4 1濁后105 120°C烘干12-24h得混合料(2)炭化活化處理將步驟(1)所述的混合料置于馬弗爐中，升溫至70(T90(TC，保溫 r3h后自然冷卻至室溫得炭化活化樣(3)后處理將步驟(2)所述的炭化活化樣經(jīng)酸洗、水洗、烘干、研磨、過(guò)200目數(shù)篩網(wǎng)得粉末活性炭成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用麻桿制備活性炭的方法，其特征在于步驟(1)所述的麻桿為紅麻或黃麻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用麻桿制備活性炭的方法，其特征在于步驟(1)所述的活化劑為高錳酸鉀，高錳酸鉀溶液的質(zhì)量濃度為0. 2^1. 0%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用麻桿制備活性炭的方法，其特征在于步驟(1)所述的預(yù)處理絕干料與活化劑溶液按質(zhì)量比為廣6 100混合均勻。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用麻桿制備活性炭的方法，其特征在于步驟(2)所述的升溫速度為5 10°C /min，保溫期間溫差小于士 15°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用麻桿制備活性炭的方法，其特征在于步驟(3)所述的酸洗是將炭化活化料用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5 10%的HCl溶液在7(T90°C蒸煮3(T60min。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用麻桿制備活性炭的方法，其特征在于步驟(3)所述的水洗是用去離子水反復(fù)洗至PH為6 7。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用麻桿制備活性炭的方法，其特征在于步驟(3)所述的干燥溫度105 120°C，干燥時(shí)間為12-24h。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用麻桿制備活性炭的方法，工藝過(guò)程為將麻桿通過(guò)剝皮、粉碎、過(guò)40目數(shù)篩網(wǎng)、105~120℃干燥12-24h等處理得到預(yù)處理絕干料，與活化劑溶液混合均勻，室溫浸漬4~12h后105~120℃烘干12-24h后置于馬弗爐中，升溫至700~900℃，保溫1~3h，自然冷卻至室溫后經(jīng)酸洗、水洗、烘干、研磨、過(guò)200目數(shù)篩網(wǎng)得粉末活性炭成品。這是一種用麻桿作為原料，采用低浸漬比的新型活化劑制備專用性能的活性炭的方法。該方法是利用活化劑高溫?zé)峤庾饔靡鸲嘀鼗罨δ軄?lái)制備優(yōu)良性能的活性炭，減少活化劑的用量，降低生產(chǎn)成本，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
文檔編號(hào)C01B31/08GK102381703SQ201110210898
公開(kāi)日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月27日
發(fā)明者陳衛(wèi)群, 陳燕丹 申請(qǐng)人:福建農(nóng)林大學(xué)