本發(fā)明屬于多孔炭制備領(lǐng)域，具體涉及一種用微貯秸稈經(jīng)一步炭化、活化制備活性炭的方法。
背景技術(shù)：
活性炭(AC)是一種具有高比表面積、豐富孔道結(jié)構(gòu)的經(jīng)典吸附材料，在環(huán)境工程、食品、醫(yī)藥、化學(xué)、輕工以及軍工礦產(chǎn)中都有著廣泛的應(yīng)用?；瘜W(xué)活化法制備的活性炭相對(duì)于物理活化法具有更高的比表面和更好的吸附性能，而且經(jīng)過(guò)化學(xué)活化和改性后形成的各類官能團(tuán)能夠賦予活性炭更強(qiáng)的吸附性能，有助于新型活性炭產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外關(guān)于活性炭制備的新技術(shù)不斷出現(xiàn)，研究的主要方向包括降低制備成本、簡(jiǎn)化制備工藝和提高吸附性能和產(chǎn)量等。其中，如何利用農(nóng)林廢棄物來(lái)制備具有高比表面積的木質(zhì)活性炭已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)。
微貯秸稈是在農(nóng)作物秸稈中加入微生物活性菌種發(fā)酵而成，具體為在厭氧環(huán)境下，有益菌將大量的纖維素類物質(zhì)轉(zhuǎn)化為糖類，糖類又經(jīng)有機(jī)酸發(fā)酵菌轉(zhuǎn)化為乳酸和揮發(fā)性脂肪酸，使pH降到4.5～5.0而得到微貯秸稈。
本發(fā)明利用有益菌發(fā)酵農(nóng)作物秸稈制作的微貯飼料為活性炭前驅(qū)體，以氫氧化鉀(KOH)為活化劑，制備高比表面積的活性炭尚未見(jiàn)報(bào)道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種微貯秸稈活性炭的制備方法，本發(fā)明制備的活性炭具有高比表面積，達(dá)到1200m2·g-1，制備工藝簡(jiǎn)單，具有良好的工業(yè)前景。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)采用的技術(shù)方案如下：
一種微貯秸稈活性炭的制備方法，具體步驟如下：
(1)稱量乳酸菌粉和枯草芽孢桿菌粉，按質(zhì)量比5：2～4混合備用；
(2)將步驟(1)所得的混合菌粉，用28～33℃的水活化2～4h得活化菌液，所述的水用量為混合菌粉的5～10倍；將活化菌液按照1:10的質(zhì)量比添加到配方營(yíng)養(yǎng)液中，常溫放置1～2h備用；
所述的配方營(yíng)養(yǎng)液中含有NaCl和紅糖，且NaCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％，紅糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0或2％；
(3)將農(nóng)作物秸稈切成1～3厘米長(zhǎng)的碎塊，將步驟(2)所得的菌液噴灑到碎塊上，裝入塑料桶中，壓實(shí)，密封貯存20～30天，得微貯秸稈；
所述的菌液與秸稈的質(zhì)量比為1：2～10；
所述的農(nóng)作物秸稈選自玉米、小麥、水稻秸稈；
(4)將步驟(3)所得的微貯秸稈于105℃烘干，用植物粉碎機(jī)粉碎，過(guò)50～100目篩，得微貯秸稈粉末，密封干燥保存；
(5)將步驟(4)所得的微貯秸稈粉末浸漬到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的KOH溶液中，6-12小時(shí)；所述的微貯秸稈粉末與KOH溶液的質(zhì)量比為0.5-3.0：1；
(6)將步驟(5)浸漬好的樣品轉(zhuǎn)移至坩堝，放入馬弗爐，升溫至碳化溫度450-750度，保溫30-90分鐘，自然冷卻至合適溫度，取出得活性炭；
(7)將活性炭樣品轉(zhuǎn)入燒杯，用自來(lái)水反復(fù)清洗，至上清液為pH 6.5-7.0，再用蒸餾水清洗3遍；
(8)用布氏漏斗抽濾，棄抽濾液，將樣品放入105度烘箱，10小時(shí)，即得產(chǎn)品。
有益價(jià)值體現(xiàn)
(1)本發(fā)明制備的活性炭吸附性能優(yōu)良，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T12496.10-1999)測(cè)定的亞甲基蘭吸附量達(dá)到170～280mL/g，均高于林業(yè)部一級(jí)活性炭的標(biāo)準(zhǔn)。
(2)本方法以微貯秸稈為材料制備活性炭，制備工藝簡(jiǎn)單、孔隙發(fā)達(dá)、比表面積大、吸附作用強(qiáng)，可有效的去除污染物。
附圖說(shuō)明
圖1為實(shí)施例所得產(chǎn)品的電鏡照片；
具體實(shí)施方式
實(shí)施例中所述的比例均為質(zhì)量比，所述的百分含量均為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)
實(shí)施例1
(1)稱量乳酸菌粉和枯草芽孢桿菌粉，按5：3的比例混合備用。將粉狀混合菌種活化然后按1：10的質(zhì)量比加入含有0.5％NaCl的溶液中，常溫放置1～2小時(shí)。將青玉米秸切成1～3厘米長(zhǎng)的碎塊，按質(zhì)量比1：5(菌液質(zhì)量：秸稈質(zhì)量)噴灑菌液，裝入塑料桶中，壓實(shí)，密封貯存20～30天。
(2)將微貯秸稈于105℃烘干，用植物粉碎機(jī)粉碎，過(guò)50目篩。將秸稈粉與10％的KOH溶液按1：1.5的質(zhì)量比浸泡8小時(shí)。將浸漬好的樣品轉(zhuǎn)移至坩堝，放入馬弗爐，升溫至700度，保溫1小時(shí)，自然冷卻至合適溫度，取出用自來(lái)水反復(fù)清洗，至上清液為pH 7.0再用蒸餾水清洗3遍。抽濾后置于105度烘箱烘干，即得活性炭。
所得微貯活性的掃描電子顯微鏡照片(圖1)，測(cè)得的比表面積為1214m2/g。由圖1可見(jiàn)，微貯活性炭表面結(jié)構(gòu)疏松，呈現(xiàn)多孔結(jié)構(gòu)，所得的比表面積較高，表明它具有較高的吸附能力。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T12496.10-1999)測(cè)試的亞甲基蘭的吸附值為240mL/g，為林業(yè)部一級(jí)活性炭標(biāo)準(zhǔn)(120mL/g)的2倍。
實(shí)施例2
(1)稱量乳酸菌粉和枯草芽孢桿菌粉，按5：4的比例混合備用。將粉狀混合菌種活化然后按1：10加入含有0.5％左右NaCl和2％左右紅糖的溶液中，常溫放置1～2小時(shí)，將黃玉米秸切成1～3厘米長(zhǎng)的碎塊，按質(zhì)量比1：2(菌液質(zhì)量：秸稈質(zhì)量)噴灑菌液，裝入塑料桶中，壓實(shí)，密封貯存20～30天。
(2)將微貯秸稈于105℃烘干，用植物粉碎機(jī)粉碎，過(guò)50目篩。將秸稈粉與10％的KOH溶液按1：1.5的質(zhì)量比浸泡12小時(shí)。將浸漬好的樣品轉(zhuǎn)移至坩堝，放入馬弗爐，升溫至600度，保溫1小時(shí)，自然冷卻至合適溫度，取出用自來(lái)水反復(fù)清洗，至上清液為pH 7.0再用蒸餾水清洗3遍。抽濾后置于105度烘箱烘干，即得活性炭。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T12496.10-1999)測(cè)試的亞甲基蘭的吸附值為280mL/g是林業(yè)部一級(jí)活性炭標(biāo)準(zhǔn)(120mL/g)的2.33倍。
實(shí)施例3
(1)稱量乳酸菌粉和枯草芽孢桿菌粉，按5：3的比例混合備用。將粉狀混合菌種活化然后按1：10加入含有0.5％左右NaCl的溶液中，常溫放置1～2小時(shí)，將青小麥秸切成1～3厘米長(zhǎng)的碎塊，按質(zhì)量比1：10(菌液質(zhì)量：秸稈質(zhì)量)噴灑菌液，裝入塑料桶中，壓實(shí)，密封貯存20～30天。
(2)將微貯秸稈于105℃烘干，用植物粉碎機(jī)粉碎，過(guò)50目篩。將秸稈粉與10％的KOH溶液按1：2的質(zhì)量比浸泡12小時(shí)。將浸漬好的樣品轉(zhuǎn)移至坩堝，放入馬弗爐，升溫至600度，保溫1小時(shí)，自然冷卻至合適溫度，取出用自來(lái)水反復(fù)清洗，至上清液為pH 7.0再用蒸餾水清洗3遍。抽濾后置于105度烘箱烘干，即得活性炭。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T12496.10-1999)測(cè)試的亞甲基蘭的吸附值為170mL/g是林業(yè)部一級(jí)活性炭標(biāo)準(zhǔn)(120mL/g)的1.41倍。
實(shí)施例4
(1)稱量乳酸菌粉和枯草芽孢桿菌粉，按5：4的比例混合備用。將粉狀混合菌種活化然后按1：10加入含有0.5％左右NaCl和2％左右紅糖的溶液中，常溫放置1～2小時(shí)，將黃小麥秸切成1～3厘米長(zhǎng)的碎塊，按質(zhì)量比1：2(菌液質(zhì)量：秸稈質(zhì)量)噴灑菌液，裝入塑料桶中，壓實(shí)，密封貯存20～30天。
(2)將微貯秸稈于105℃烘干，用植物粉碎機(jī)粉碎，過(guò)50目篩。將秸稈粉與10％的KOH溶液按1：2的質(zhì)量比浸泡10小時(shí)。將浸漬好的樣品轉(zhuǎn)移至坩堝，放入馬弗爐，升溫至650度，保溫1小時(shí)，自然冷卻至合適溫度，取出用自來(lái)水反復(fù)清洗，至上清液為pH 7.0再用蒸餾水清洗3遍。抽濾后置于105度烘箱烘干，即得活性炭。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T12496.10-1999)測(cè)試的亞甲基蘭的吸附值為210mL/g是林業(yè)部一級(jí)活性炭標(biāo)準(zhǔn)(120mL/g)的1.75倍。
實(shí)施例5
(1)稱量乳酸菌粉和枯草芽孢桿菌粉，按5：3的比例混合備用。將粉狀混合菌種活化然后按1：10的質(zhì)量比加入含有0.5％左右NaCl的溶液中，常溫放置1～2小時(shí)。將青水稻秸切成1～3厘米長(zhǎng)的碎塊，按質(zhì)量比1：10(菌液質(zhì)量：秸稈質(zhì)量)噴灑菌液，裝入塑料桶中，壓實(shí)，密封貯存20～30天。
(2)將微貯秸稈于105℃烘干，用植物粉碎機(jī)粉碎，過(guò)50目篩。將秸稈粉與10％的KOH溶液按1：2的質(zhì)量比浸泡12小時(shí)。將浸漬好的樣品轉(zhuǎn)移至坩堝，放入馬弗爐，升溫至700度，保溫1小時(shí)，自然冷卻至合適溫度，取出用自來(lái)水反復(fù)清洗，至上清液為pH 7.0再用蒸餾水清洗3遍。抽濾后置于105度烘箱烘干，即得活性炭。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T12496.10-1999)測(cè)試的亞甲基蘭的吸附值為260mL/g是林業(yè)部一級(jí)活性炭標(biāo)準(zhǔn)(120mL/g)的2.17倍。
實(shí)施例6
(1)稱量乳酸菌粉和枯草芽孢桿菌粉，按5：4的比例混合備用。將粉狀混合菌種活化然后按1：10加入含有0.5％左右NaCl和2％左右紅糖的溶液中，常溫放置1～2小時(shí)，將黃水稻秸切成1～3厘米長(zhǎng)的碎塊，按質(zhì)量比1：2(菌液質(zhì)量：秸稈質(zhì)量)噴灑菌液，裝入塑料桶中，壓實(shí)，密封貯存20～30天。
(2)將微貯秸稈于105℃烘干，用植物粉碎機(jī)粉碎，過(guò)50目篩。將秸稈粉與10％的KOH溶液按1：2的質(zhì)量比浸泡12小時(shí)。將浸漬好的樣品轉(zhuǎn)移至坩堝，放入馬弗爐，升溫至700度，保溫1小時(shí)，自然冷卻至合適溫度，取出用自來(lái)水反復(fù)清洗，至上清液為pH 7.0再用蒸餾水清洗3遍。抽濾后置于105度烘箱烘干，即得活性炭。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T12496.10-1999)測(cè)試的亞甲基蘭的吸附值為230mL/g是林業(yè)部一級(jí)活性炭標(biāo)準(zhǔn)(120mL/g)的1.92倍。