[發(fā)明專利]活性荻炭的制備工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710015526.7
• 申請日: 2007-05-16
• 公開（公告）號: CN101054175A
• 公開（公告）日: 2007-10-17
• 發(fā)明（設計）人: 張建;聶瑋;張成祿;史倩倩
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: C01B31/10
• 分類號: C01B31/10;C01B31/12;C10B53/02
• 代理公司: 濟南圣達專利商標事務所
• 代理人: 王書剛

技術領域

本發(fā)明涉及一種濕地植物---荻的活性炭制備工藝，屬于活性荻炭的制備技術領域。

背景技術

活性炭是一種由含碳材料制成的外觀呈黑色、內(nèi)部孔隙結構發(fā)達、比表面積大，吸附能力強的一類微晶質碳素材料，是一種常用的吸附劑或催化劑載體，廣泛應用于幾乎所有的國民經(jīng)濟部門和人們的日常生活。

活性炭的生產(chǎn)一般分為兩個過程，第一步，炭化，將原料在170℃至600℃的溫度下，干燥，同時將其有機組織炭化；第二步，活化，將第一步已炭化好的炭化料送入反應爐中，與活化劑和水蒸汽反應，完成其活化過程，制成成品。

活性炭的一項重要來源是植物類原料，如木屑。雖用木材作原料制備的活性炭質量較好，但由于近年來樹木的亂砍亂伐、再加之包裝、建筑、裝修、一次性衛(wèi)生用具等每年也要消耗掉大量木材，而木材資源再生速度很慢，少則幾年，多則十幾年或幾十年，故造成我國木材資源短缺的現(xiàn)狀。另外，木質活性炭的炭化溫度比較高，采用化學活化法炭化活化時有部分活化劑進入大氣，回收活化劑時使用揮發(fā)性鹽酸，兩者對大氣均有一定程度污染；采用氣體活化法時因耐火材料和木炭的傳熱系數(shù)小，易造成管內(nèi)物料溫度不均，活化不一致而影響產(chǎn)品質量的穩(wěn)定。所以，用其它原料代替木材研制開發(fā)活性炭的制備工藝具有廣闊的應用前景。

荻是一種多年生草本植物，形狀象蘆葦，地下莖蔓延，葉子長形，紫色花穗，生長在水邊，是一種常見的濕地植物，尚未引起人們的重視。對該植物的開發(fā)性研究也未見報道。實際上，荻的莖桿即可用作制備活性炭的原料。同木質活性炭相雙，活性荻炭具有更大的比表面積等許多優(yōu)點，有很強的實用性和開發(fā)價值。目前，還沒有用荻制取活性炭的制備工藝。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對以濕地植物-荻為原料制取活性炭技術，提供一種能夠制取活性荻炭的制備工藝。

本發(fā)明的活性荻炭的制備工藝包括以下步驟：

(1)取荻的莖進行破碎和篩選，得到0.5-1.1cm的細微荻莖粉末；

(2)炭化，將荻莖粉末在隔絕空氣的條件下加熱干餾進行脫氣處理，先控制在270-290℃產(chǎn)生脫水、脫酸分解反應，再加熱到320-380℃之間炭化，4-5小時后，形成具有一定初始孔隙的三維立體結構的產(chǎn)物；

(3)對上述產(chǎn)物進行活化，采用氣體活化法，以水蒸汽或二氧化碳為活化劑，在650-700℃高溫下將上述產(chǎn)物與水蒸汽或CO₂發(fā)生反應3-4小時，冷卻后經(jīng)過洗滌、脫水、干燥、磨碎和篩選，成為粉末狀活性荻炭。

上述第(3)步中對產(chǎn)物進行的活化也可采用化學活化法，用氯化鋅或磷酸為活化劑，先將制取的荻莖粉末干燥至水分低于30％，再與氯化鋅濃溶液或磷酸均勻混合，在300-370℃下加熱炭化，然后加熱到600-700℃2-3小時，冷卻后，經(jīng)過洗滌、脫水、干燥、磨碎和篩選，成為粉末狀活性炭。

本發(fā)明的制備工藝能夠制取活性荻炭，制取的活性荻炭同木質活性炭相比，具有以下優(yōu)點：成本低，組織中礦物質含量豐富，孔隙多，比表面積大，具有較強的吸附能力；可廣泛用于除去水中的污染物、脫色、過濾凈化液體、氣體，以及對空氣的凈化處理，廢氣回收等許多方面。

具體實施方式

實施例1

本發(fā)明活性荻炭的制備工藝的流程為：破碎和篩選-炭化-用氣體活化法或化學活化法進行活化--洗滌、脫水、干燥-制成產(chǎn)品。具體步驟為：

(1)取荻的莖進行破碎和篩選，得到0.5-1.1cm的細微粉末；

(2)炭化，將粉末在隔絕空氣的條件下加熱干餾以減少其中的非炭成分，先控制在270-290℃，產(chǎn)生脫水、脫酸等分解反應，再加熱到320-380℃，將原料中的-O-鍵破壞，生成H₂O、CO、CO₂等氣體排出，并形成芳核間的結合，隨后脫氫，芳核間大量產(chǎn)生直接結合，形成二維平面結構，同時結合上-CH₂-，形成具有一定初始孔隙的三維立體結構的產(chǎn)物；

(3)活化，這是制造活性荻炭的關鍵步驟。本實施例采用氣體活化法，用水蒸汽或二氧化碳等為活化劑。

氣體活化法是使炭在高溫下與氣體發(fā)生反應，將碳化物表面侵蝕，形成微孔發(fā)達的構造，同時將附著在碳表面的有機物除去，形成各種功能基團，如羰基、羧基等，增強炭的活性。常用的氣體為高溫的水蒸汽(或CO₂)，反應溫度650-700℃，此時碳和水反應生成CO、CO₂、H₂等氣體排走。

冷卻后，經(jīng)過洗滌、脫水、干燥、磨碎和篩選，成為粉末狀活性炭。