[發明專利]一種制備活性炭的方法

在審

• 申請號: 201710531510.5
• 申請日: 2017-07-03
• 公開（公告）號: CN107215870A
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 陳維芳;何飛飛;徐輝;張思嘉;陸偉鵬;陳再;曲妍
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: C01B32/336
• 分類號: C01B32/336;C01B32/324
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司31204
• 代理人: 郁旦蓉

技術領域

本發明涉及炭材料制備技術領域，具體涉及一種制備活性炭的方法。

背景技術

紡織品廣泛應用在人們生產生活中，同時也產生了數量巨大的廢棄紡織材料。據相關調查顯示，世界各地每年產生的紡織廢料高達3000多萬噸，而利用率僅10％。其中麻類紡織廢料就占有將近20％，以黃麻、青麻、大麻、亞麻、羅布麻等為主。如何利用這些麻類紡織廢料將成為資源循環利用和環境保護的一個重要方向。麻類紡織廢料的傳統處理方法是焚燒利用熱能，這會對環境會造成一定的污染。近年來，有越來越多的研究者利用麻類紡織廢料生產非織造布、制造復合保溫材料、生產活性炭、水解制取纖維素產品。

活性炭是一種重要的吸附材料，具有高度發達的孔隙結構和巨大的內比表面積并且具有催化性能。在工農業生產、環境保護、食品制造等諸多領域活性炭都有應用。隨著工業的發展和環境污染的加劇，我國對活性炭的需求量將越來越大。生產廣適用，價格低廉的活性炭將成為活性炭生產的一個重要趨勢。原材料和生產工藝是決定活性炭成本的關鍵因素。普遍認為木質材料和煤炭是最佳的碳源，但是其資源有限而且成本較高。

現有技術中的一種在熔鹽介質中利用廢舊紡織纖維材料制備活性炭的方法，該方法將紡織纖維廢料與無機熔鹽(NaNO₃、H₃PO₄、KOH、ZnCl₂、K2CO₃、NaSO₃)等混合后在靜態空氣氛圍中加熱至400～600℃，活化1～10h制得吸附性能優良的吸附材料，但是該方法使用大量的化學藥劑，需要耐高溫，耐腐蝕的設備，且加重后續活性炭處理工藝，成本高同時殘存化學藥劑會限制活性炭的使用。

發明內容

本發明是為了解決上述問題而進行的，目的在于提供一種制備活性炭的方法。

本發明提供了一種制備活性炭的方法，具有這樣的特征，包括以下步驟：步驟一，將經過預處理的麻類原材料置于管式爐中，通入惰性氣體密封；步驟二，對管式爐進行加熱，在惰性氛圍下，升溫至350～400℃后恒溫碳化30～60min；步驟三，在碳化結束后，將管式爐中繼續加熱，升溫至750～900℃，停止通入惰性氣體，并向管式爐中以150～400mL/min的流量通入CO₂氣體，恒溫活化30～90min；步驟四，在活化結束后，關閉CO₂氣體，再次通入惰性氣體并將管式爐冷卻至室溫得到反應物；以及步驟五，將反應物進行水洗烘干得到活性炭。

在本發明提供的制備活性炭的方法中，還可以具有這樣的特征：其中，麻類原材料的主要成分為纖維素，并含有部分木質素與半纖維素。

在本發明提供的制備活性炭的方法中，還可以具有這樣的特征：其中，麻類原材料為黃麻、青麻、亞麻、或羅布麻。

在本發明提供的制備活性炭的方法中，還可以具有這樣的特征：其中，預處理為將麻類原材料進行清洗并曬干。

在本發明提供的制備活性炭的方法中，還可以具有這樣的特征：其中，惰性氣體的氣體純度為99.99％。

在本發明提供的制備活性炭的方法中，還可以具有這樣的特征：其中，在步驟一中，惰性氣體的通入流量為90～110mL/min。

在本發明提供的制備活性炭的方法中，還可以具有這樣的特征：其中，在步驟二中，管式爐的升溫速度為8～12℃/min。

在本發明提供的制備活性炭的方法中，還可以具有這樣的特征：其中，在步驟三中，管式爐的升溫速度為8～12℃/min。

在本發明提供的制備活性炭的方法中，還可以具有這樣的特征：其中，CO₂氣體的氣體純度為99.99％。

在本發明提供的制備活性炭的方法中，還可以具有這樣的特征：其中，在步驟四中，冷卻至室溫的方式為自然冷卻。

發明的作用與效果

根據本發明所涉及的制備活性炭的方法，因為采用了麻類原料為原材料，以CO₂為活化劑制備活性炭。所以，本發明的制備活性炭的方法以麻類為原材料，為麻類廢料的處理提供了新思路，實現了對環境的保護，同時也能節約煤、木材等資源。另外，活性炭制備中采用物理活化方法，以CO₂為活化劑，不僅工藝簡單，活化劑價廉易得，而且避免了對設備的腐蝕，同時又減少了污染物的產生。此外，本發明所涉及的制備活性炭的方法生產的活性炭無需復雜的后續處理工藝，生產周期短且生產成本低。

附圖說明

圖1是本發明的實施例三中麻類紡織廢料炭化和活化后的紅外光譜圖；