專利名稱：廢棄生物質(zhì)制備C-Fe殼核磁性活性炭的新工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物質(zhì)廢棄物處理處置，屬于環(huán)境保護(hù)與資源綜合利用領(lǐng)域的固體廢棄物資源化技術(shù)研發(fā)，尤其適合于大量農(nóng)林業(yè)產(chǎn)生的廢棄生物質(zhì)的資源化利用。
背景技術(shù)：
磁性中心被保護(hù)即具有殼核結(jié)構(gòu)的磁性活性炭是活性炭領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，其作為 催化劑載體和吸附劑在清潔生產(chǎn)特別是污水處理等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。具有殼核結(jié)構(gòu)的 活性炭可以克服一般磁性活性炭在強(qiáng)酸性溶液中磁性丟失的弊端，當(dāng)前這類活性炭的制備 一般分為幾步進(jìn)行首先制備活性炭，通過一定工藝引入磁性，然后進(jìn)行磁性保護(hù)，步驟繁 瑣，再加上活性炭制備成本較高，使得該類活性炭?jī)r(jià)格昂貴，大規(guī)模使用受到限制。我國(guó)生物質(zhì)廢棄物資源豐富，總量為每年30億噸干物質(zhì)左右，其中每年至少產(chǎn)生 6億噸農(nóng)作物秸稈、400萬(wàn)噸甘蔗渣、100萬(wàn)噸森林采伐加工剩余物。目前，這些生物質(zhì)除了 少量的作為燃料使用外，大量的被廢棄或就地焚燒，這些廢棄物生物質(zhì)的不正當(dāng)處理已經(jīng) 造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。本發(fā)明以廢棄生物質(zhì)為原料制備用途廣泛的C-Fe殼核結(jié)構(gòu)活性炭，在降低該類 活性炭生產(chǎn)成本的同時(shí)也為大量廢棄生物質(zhì)找到了一條行之有效的處置技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是以廢棄生物質(zhì)為原料一步制備具有C-Fe殼核結(jié)構(gòu)的磁性活性 炭。具體工藝包括將廢棄生物質(zhì)與氯化鐵和氯化鋅混合溶液以一定的比例混合，陳化一 定時(shí)間，然后將混合物在惰性氛圍中進(jìn)行裂解，保持一定時(shí)間后自然冷卻至室溫。制備過程 中生物質(zhì)的碳化、活化、磁性賦予及磁性保護(hù)同時(shí)完成，由此得到的活性炭具有高比表面積 (1450m2/g)和孔容(0. 70cm7g)，高飽和磁強(qiáng)度(22emu/g)并且具有C-Fe殼核結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品不 僅具有一般的磁性活性炭的性能，還完全可以在強(qiáng)酸性介質(zhì)中使用。此工藝的處理效果受 氯化鐵和活化劑加入量、升溫制度、裂解溫度、裂解時(shí)間等因素的影響。下面結(jié)合說明書附 圖及實(shí)施方案進(jìn)一步闡述本發(fā)明的內(nèi)容。


圖1表示本發(fā)明的工藝流程示意圖。圖2是以木屑為原料的產(chǎn)品效果圖。其中圖A為磁性活性炭分散在2MHN03溶液 中，圖B顯示分散2h后鐵未溶出，加入外部磁場(chǎng)后活性炭被吸引聚集，表明磁性未丟失。
具體實(shí)施例方式將木屑與氯化鐵和氯化鋅的混合溶液以固液比1 5的比例混合(木屑，氯化鐵 和氯化鋅質(zhì)量比為20 1 10)，在60°C陳化6h。然后將得到的混合物放入裂解爐，在氮 氣氣氛的保護(hù)下以5°C /min的升溫速率升至700°C進(jìn)行裂解，裂解時(shí)間為30min，停止加熱后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下自然冷卻到室溫。反應(yīng)得到的產(chǎn)物分別用稀酸和去離子水洗滌然后干燥即得廣品。
權(quán)利要求
廢棄生物質(zhì)物制備C-Fe殼核磁性活性炭的新工藝，其特征在于將廢棄生物質(zhì)(秸稈或木屑)與含有氯化鐵和氯化鋅的混合溶液以一定的比例混合，然后將混合物放入裂解爐升溫至裂解溫度，保持一定時(shí)間后自然冷卻至室溫，固體產(chǎn)物分別用稀酸和去離子水洗滌。一步處理得到的磁性活性炭，產(chǎn)品具有高比表面積、大孔容、高磁性以及C-Fe殼核結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的廢棄生物質(zhì)物制備磁性活性炭的新工藝，其特征是生物 質(zhì)與氯化鐵和氯化鋅的混合溶液以固液比1 5混合，其中生物質(zhì)，氯化鐵和氯化鋅質(zhì)量比 為 20 1 10。
3.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的廢棄生物質(zhì)物制備磁性活性炭的新工藝，其特征是混合 物在60°C陳化6h。
4.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的廢棄生物質(zhì)物制備磁性活性炭的新工藝，其特征是在氮 氣氛圍中以5°C /min的升溫速率加熱至700°C進(jìn)行裂解，裂解時(shí)間為30min，氮?dú)獗Ｗo(hù)下自 然冷卻到室溫。
全文摘要
本發(fā)明確立了一套利用廢棄生物質(zhì)制備具有C-Fe殼核結(jié)構(gòu)磁性活性炭的新工藝。本工藝克服了傳統(tǒng)殼核活性炭制備過程繁瑣、成本高、價(jià)格昂貴的弊端，利用生物質(zhì)在加熱條件下的形態(tài)變化，實(shí)現(xiàn)了生物質(zhì)的碳化、活化、磁性賦予及保護(hù)一步完成。該工藝的關(guān)鍵在于選擇適當(dāng)?shù)幕罨瘎?，控制適宜的碳化升溫制度和碳化氣氛，使活性炭在生產(chǎn)過程中將鐵完全包覆。得到的活性炭具有高比表面積、孔容和高磁強(qiáng)度并具有C-Fe殼核結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)證明經(jīng)2M硝酸溶液浸泡2h后磁性不發(fā)生丟失，產(chǎn)品可以在強(qiáng)酸性溶液中使用。
文檔編號(hào)H01F1/09GK101847481SQ200910080168
公開日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2009年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月25日
發(fā)明者劉振剛, 吳建芝, 張付申 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心