[發明專利]一種以生物質熱解炭為原料制備活性炭的方法

無效

• 申請號: 201410253800.4
• 申請日: 2014-06-10
• 公開（公告）號: CN104003387A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: 張本鑌;劉運權
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: C01B31/12
• 分類號: C01B31/12
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森

技術領域

本發明涉及一種生物質熱解炭后處理，特別是涉及一種以生物質熱解炭為原料制備活性炭的方法。

背景技術

活性炭因其具有發達的孔隙結構、較高比表面積、高表面活性和多樣的表面化學性質而成為廣泛使用的高效吸附劑。制作活性炭原料可以是煤、木材、果殼等。在當前資源緊缺、能源吃緊、環境惡化的情況下，資源的循環與清潔利用促使活性炭生產采用的原料向廢物再利用方向傾斜，如采用廢棄輪胎、木質纖維素類植物的廢棄物等。

生物質熱解是在一定溫度、無氧條件下將生物質液化制取生物油和熱解炭的過程。目前，生物油的后處理利用，特別是改性提質方面已做了許多工作，但關于熱解炭的利用尚顯不足，較常見的是將熱解炭作為土壤改良劑使用。由于熱解炭中固定碳及碳元素含量一般都較高，因而是制備活性炭潛在而良好的原料。活性炭的活化方法主要有物理活化法和化學活化法兩大類。物理活化法一般使用水蒸汽、二氧化碳、空氣或它們的混合氣等作為活化劑，在750～1100℃的溫度下反應一段時間，制得活性炭。比如，Aworn等(Aworn?A,Thiravetyan?P,Nakbanpote?W.Preparation?of?CO₂activated?carbon?from?corncob?for?monoethylene?glycol?adsorption[J].Colloids?and?Surfaces?A:Physicochemical?and?Engineering?Aspects,2009.333(1/2/3):19-25.)通過實驗發現，CO₂活化玉米棒制活性炭的最佳條件是從450～550℃開始加熱，到800℃后不再升溫，他們制得的活性炭比表面積在919～986m²/g。化學活化法一般采用強酸、強堿或鹽類等作為活化劑進行活化，活化時將活化劑與原料以一定比例浸漬，在500～900℃的條件下反應1h左右，反應產物經清洗除去活化劑即得到活性炭。Saka等(Saka,C.BET,TG–DTG,FT-IR,SEM,iodine?number?analysis?and?preparation?of?activated?carbon?from?acorn?shell?by?chemical?activation?with?ZnCl2[J].Journal?of?Analytical?and?Applied?Pyrolysis,2012,95:21-24.)采用ZnCl2活化法發現在600℃可得到比表面積最高為1289m²/g的活性炭。Reddy等(Reddy?K?S?K,Shoaibi?A?Al,Srinivasakannan?C.A?comparison?of?microstructure?and?adsorption?characteristics?of?activated?carbons?by?CO?and?H₃PO₄activation?from?date?palm?pits[J].New?Carbon?Materials,2012,27(5):344-351.)對比了CO₂法與磷酸活化法得到的活性炭產品，發現磷酸活化法可以得到比表面積更高和孔徑更大的活性炭，比表面積最高可達725m²/g。由此可見，ZnCl₂和H₃PO₄是兩種常用的、較好的化學活化劑，但其在生物質熱解炭的活化方面尚報道得不多，因此值得研究與探索。

發明內容

本發明的目的在于提供一種以生物質熱解炭為原料制備活性炭的方法。

本發明包括以下步驟：

1)將熱解炭清洗，攪拌后靜置、沉淀，除去其中所含砂礫，取上層漂浮著的熱解炭，烘干；

2)將烘干后的熱解炭粉碎；

3)配制化學活化劑溶液，再與步驟2)得到的熱解炭混合、攪拌、浸漬，再將浸漬后的混合液烘干，得混合料；

4)將得到的混合料在惰性氣體氣氛下升溫至300～800℃，達到所需活化溫度后，通入物理活化劑，得到活性炭半成品；

5)在活性炭半成品中加入鹽酸，混合后抽濾，再清洗掉殘留的鹽酸，烘干后即得活性炭成品。

在步驟1)中，所述清洗可采用清水清洗。

在步驟2)中，所述粉碎，最好過60目篩。