[發明專利]高吸附率活性炭的制備方法

在審

• 申請號: 201810174919.0
• 申請日: 2018-03-02
• 公開（公告）號: CN108423675A
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發明（設計）人: 李思雨;張曉峰;陳壘;張董;宋艷丹;王非
• 申請（專利權）人: 河南工程學院
• 主分類號: C01B32/318
• 分類號: C01B32/318;C01B32/348;B01J20/20;B01J20/30
• 代理公司: 河南科技通律師事務所 41123
• 代理人: 樊羿;張建東

本發明公開了一種高吸附率活性炭的制備方法，包括以下步驟：制備絲瓜絡；將所述絲瓜絡粉在200～250℃的條件下預氧化2～4 h，然后冷卻至室溫；將活化劑和預氧化絲瓜絡以2～4：1的質量比混勻，加水后室溫下浸漬過夜，烘干；在惰性氛圍下升溫至600～900℃后恒溫2～4 h，然后自然降至室溫；加入鹽酸，室溫下攪拌2～4 h，然后水洗至中性；烘干即得。本發明得到的絲瓜絡基活性炭具有高的比表面積和豐富的孔結構。隨著炭化活化溫度的升高，比表面積和孔體積增加；得到的活性炭對亞甲基藍具有較快的吸附速率，吸附在5min以內達到平衡，吸附率高達99%以上。

技術領域

本發明涉及活性炭制備技術領域，具體涉及一種高吸附率活性炭的制備方法。

背景技術

納米孔炭材料比表面積大、孔隙率高，具有優良的吸附性能，已經成為一種高效的吸附材料。傳統納米孔炭材料主要以不可再生的瀝青、石焦油、煤等為主要原料制備，消耗了不可再生的燃料，且受工藝條件限制產品性能較差，價格昂貴。隨著納米孔炭材料的應用范圍不斷擴大，迫切需要尋找來源廣泛、價格低廉、環境友好型原料。

作為一種經濟的碳源應具有來源廣泛或者是一種副產品或者是廢棄物，只需要較少的處理過程，即可得到高附加值的炭材料。基于此，生物質如稻殼、秸稈、果皮、木質素、果殼、植物的莖已經引起了許多學者的研究興趣，這些生物質原料主要由纖維素、半纖維素和木質素組成，具有低成本、可再生的特點，作為碳源具有天然的優勢。

然而，以目前工藝方法及上述常規碳源料制備出的生物質活性炭的比表面積低，吸附能力差。

因此，亟待開發一種高比表面積和優良吸附性能的生物質活性炭材料。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種高吸附率的絲瓜絡基活性炭的制備方法。

研究發現，現有的生物質活性炭的比表面積、吸附能力難以盡如人意的主要原因在于，其所形成的納米孔洞和炭骨架在尺寸和空間上是無規排列的，無法構筑具有新穎形態和特殊構造的空隙結構，因此，亟需從碳源選擇、制備工藝方面綜合考慮，以使納米炭材料朝著有序結構和剪裁的方向發展。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

設計一種高吸附率活性炭的制備方法，包括以下步驟：

（1）制備絲瓜絡：選取絲瓜曬干去籽，然后粉碎、烘干，得絲瓜絡粉；

（2）預氧化：將所述絲瓜絡粉在200～250℃的條件下預氧化2～4 h，然后冷卻至室溫；

（3）浸漬：將活化劑和預氧化絲瓜絡以2～4：1的質量比混勻，加水后室溫下浸漬過夜，烘干；

（4）炭化：在惰性氣體氛圍下升溫至600～900℃后恒溫2～4 h，然后自然降至室溫；

（5）洗滌：加入鹽酸，室溫下攪拌2～4 h，然后水洗至中性；

（6）烘干，得到絲瓜絡基活性炭。

優選的，在步驟（3）中，所述活化劑為氯化鋅。

優選的，在步驟（4）中，所述升溫的速度控制為4～6℃/min；所述惰性氣體為選自氨氣、氮氣、氫氣、氬氣中的至少一種。

優選的，在步驟（5）中，所述鹽酸中HCl的體積分數為20%。

與現有技術相比，本發明的有益技術效果在于：

1.本發明另辟蹊徑的篩選出絲瓜絡為碳骨架原料，絲瓜絡是絲瓜干燥成熟果實的維管束，絲瓜絡天生就具有復雜而且發達的孔隙結構；絲瓜在我國南北方均有種植，產量高，來源廣泛。