[發(fā)明專利]一種以芝麻秸稈為原料制備活性炭的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710101726.8
• 申請(qǐng)日: 2017-02-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106744949A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣莉;梁國(guó)斌;楊金福;劉維平;路娟娟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇理工學(xué)院
• 主分類號(hào): C01B32/348
• 分類號(hào): C01B32/348;C01B32/324
• 代理公司: 常州佰業(yè)騰飛專利代理事務(wù)所(普通合伙)32231
• 代理人: 康瀟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及活性炭的制備領(lǐng)域，特別涉及一種以芝麻秸稈為原料制備活性炭的方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著固體廢物所引發(fā)的環(huán)境問(wèn)題日漸凸顯，中國(guó)越來(lái)越重視固體廢物的管理，采取了以減量化、資源化為主要目標(biāo)的管理措施。中國(guó)是世界上最大的農(nóng)業(yè)國(guó)之一，每年產(chǎn)生龐大的生物質(zhì)廢棄物，數(shù)量巨大的生物質(zhì)廢棄物一方面可作為傳統(tǒng)能源的替代品，同時(shí)也可作為生產(chǎn)各種材料，如吸附劑和化學(xué)品的原材料。生物質(zhì)常用的轉(zhuǎn)化技術(shù)包括熱處理和生物處理，熱解被認(rèn)為是生物質(zhì)資源化的有效途徑。熱解指的是在真空或惰性氣氛中有機(jī)物發(fā)生一系列連續(xù)裂解反應(yīng)，生成固體炭、液體和氣體產(chǎn)物。這些組分的產(chǎn)量取決于原材料和熱解工藝條件，通常中低熱解溫度和緩慢的升溫速率有利于固定炭的生成。

活性炭是一種極其重要的多孔材料，廣泛應(yīng)用于諸多工業(yè)領(lǐng)域，如能源儲(chǔ)存、水質(zhì)凈化、石油化工、生物工程、及環(huán)保等領(lǐng)域。除此之外，活性炭能減小氣候變化的影響并增加主要農(nóng)作物的產(chǎn)率，因此在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用。然而其生產(chǎn)成本卻居高不下，因此獲取廉價(jià)、來(lái)源廣泛的優(yōu)質(zhì)原材料顯得尤為重要。CN104843700A中公開(kāi)了一種以泥炭復(fù)配玉米秸稈為原料制備的粉末狀活性炭，其亞甲基藍(lán)吸附值最高僅為280mg/g；CN101708845A中公開(kāi)了一種以稻殼、秸稈為原料制取活性炭的方法，需用磷酸處理，且亞甲基藍(lán)吸附率為僅為135mg/g。

芝麻是中國(guó)主要的經(jīng)濟(jì)作物之一，每年因此而產(chǎn)生的芝麻秸稈高達(dá)0.36億噸。芝麻秸稈的傳統(tǒng)處理方式是露天焚燒，這不僅會(huì)造成嚴(yán)重的大氣污染也是對(duì)資源的浪費(fèi)。事實(shí)上，芝麻秸稈有較高的含炭量、低灰分和適當(dāng)?shù)挠捕?，是生產(chǎn)活性炭理想的前驅(qū)體，但目前國(guó)內(nèi)外尚未見(jiàn)有利用芝麻秸稈制備活性炭的公開(kāi)報(bào)道?；钚蕴康纳a(chǎn)工藝主要分為物理活化法和化學(xué)活化法。物理活化法是通過(guò)炭化-活化兩步完成活性炭的制備。化學(xué)活化法是將炭化-活化一步完成，且炭化的溫度也較物理活化法的低，還能改善活性炭的孔隙并提高活性炭的產(chǎn)率。整體而言，使用化學(xué)活化制備的活性碳較優(yōu)于物理活化法，更具有商業(yè)價(jià)值。

除了具有優(yōu)異的吸附性能外，活性炭的各項(xiàng)物理化學(xué)指標(biāo)直接影響活性炭的性能和后續(xù)的運(yùn)輸和應(yīng)用，通常堆積密度越高活性炭的過(guò)濾性能越好而且也越便于儲(chǔ)放、運(yùn)輸和回收，不易造成粉塵污染。但是通常植物秸稈制備出的活性炭堆積密度較小，例如CN101181993A中公布的一種麻桿活性炭及其制備方法堆積密度0.25-0.30g/cm³。

所以開(kāi)發(fā)一種以生物質(zhì)秸稈即芝麻秸稈為原料制備高亞甲基藍(lán)吸附值，且堆積密度大的活性炭具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有活性炭產(chǎn)品價(jià)格偏高，原材料短缺的現(xiàn)狀，常規(guī)植物秸稈制備出的活性炭堆積密度較小且亞甲基藍(lán)吸附值低的缺點(diǎn)；提供一種以芝麻秸稈為原料制備活性炭的方法，從而減輕焚燒秸稈加重霧霾的影響，拓展秸稈變廢為寶的出路，實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用，促進(jìn)低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)上述目的的，一種以芝麻秸稈為原料制備活性炭的方法，包括以下步驟：

1)芝麻秸稈水洗2次去除灰塵后自然風(fēng)干，在105℃烘干4小時(shí)；

2)烘干后的芝麻秸稈破碎至60-80目得芝麻秸稈顆粒；

3)將步驟2)處理后的芝麻秸稈顆粒與氫氧化鈉(純度99％)按重量比為1:0.5～4混合，加入去離子水進(jìn)行攪拌，然后置于水浴搖動(dòng)器中在室溫下?lián)u動(dòng)60分鐘使之混合均勻，靜置24h后濾除溶液；將浸漬的芝麻秸稈顆粒在100℃下至完全干燥；

4)將步驟3)處理后的芝麻秸稈顆粒進(jìn)行炭化活化，然后進(jìn)行冷卻得酸洗前樣品；所述炭化活化溫度400～900℃，炭化活化時(shí)間30～180分鐘；

5)將酸洗前樣品用濃度為10wt％的鹽酸水溶液在60℃下煮30分鐘，然后用蒸餾水充分漂洗至濾液pH為6.5～7.5，漂洗后120℃烘干，烘干后放入干燥器中進(jìn)行冷卻，然后研磨至200目即得活性炭。

本發(fā)明所述的一種以芝麻秸稈為原料制備活性炭的方法，其進(jìn)一步技術(shù)方案可以為，步驟3)中芝麻秸稈顆粒與氫氧化鈉重量比為1:1～3；

本發(fā)明所述的一種以芝麻秸稈為原料制備活性炭的方法，其進(jìn)一步技術(shù)方案可以為，步驟4)炭化活化時(shí)間60～140分鐘；

本發(fā)明所述的一種以芝麻秸稈為原料制備活性炭的方法，其進(jìn)一步技術(shù)方案可以為，步驟4)炭化活化溫度600～800℃。

本發(fā)明所述的一種以芝麻秸稈為原料制備活性炭的方法，其進(jìn)一步技術(shù)方案可以為，步驟5)中10wt％的鹽酸水溶液與酸洗前樣品的重量比為8～10:3。