[發明專利]利用高粱秸稈制備高吸附性能活性炭及活化的方法

在審

• 申請號: 201910285877.2
• 申請日: 2019-04-10
• 公開（公告）號: CN110002445A
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發明（設計）人: 鄭志永;顏威;張福鑫;李峰;葉元
• 申請（專利權）人: 浙江清風源環保科技有限公司
• 主分類號: C01B32/336
• 分類號: C01B32/336
• 代理公司: 北京科家知識產權代理事務所(普通合伙) 11427
• 代理人: 張麗

本發明公開了一種利用高粱秸稈制備高吸附性能活性炭及活化的方法，包括以下步驟：炭化處理，將高粱秸稈原料投入到炭化爐內中，進行裂解、脫氫、固碳處理，得到生物炭；超聲處理，將得到的生物炭置入超聲系統裝置內，在恒溫下，進行超聲處理；活化處理，將經步驟2處理后的生物炭投入到活化爐中，并向活化爐中通入高溫水蒸氣，利用高溫水蒸氣來對生物炭進行活化處理，得到最終的活性炭產品；冷卻收集，通過螺旋水冷設備對活性炭產品進行冷卻，最后進行活性炭產品的收集。本發明能夠能夠產生吸附性能較強的活性炭，解決了現有利用高粱秸稈制備高吸附性能活性炭及活化工藝產生的活性炭吸附性能較差的問題。

技術領域

本發明涉及生物炭的改性與活化技術領域，特別涉及一種利用高粱秸稈制備高吸附性能活性炭及活化的方法。

背景技術

活性炭是一種黑色多孔的固體炭質，由煤通過粉碎、成型或用均勻的煤粒經炭化、活化生產。主要成分為碳，其中會含有少量的氧、氫、硫、氮、氯等元素。傳統的活性炭制備原料是煤和椰殼，其中煤基活性炭的比表面積在600～1200m2/間，椰殼基活性炭的比表面積在1000～1600m2/g間，由于其具有很強的吸附性能，可作為工業吸附劑得到廣泛的應用。然而，該類方法制備活性炭的弊端在于在制備的過程中會產生有害氣體（如二噁英）污染環境，且活化階段工藝的經濟成本較高，相關企業難以承受這部分費用，此外，目前市場上利用利用高粱秸稈制備的生物炭由于其吸附性能較差，相關的評價指標（例如碘吸附值、四氯化碳吸附率等）難以達到要求，其只能作為生態修復床的填充材料，用途較為狹窄，產品的利用率低。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種利用高粱秸稈制備高吸附性能活性炭及活化的方法。本發明能夠產生吸附性能較強的活性炭，解決了現有利用高粱秸稈制備高吸附性能活性炭及活化工藝產生的活性炭吸附性能較差的問題。

本發明的技術方案：一種利用高粱秸稈制備高吸附性能活性炭及活化的方法，包括以下步驟：

S1、炭化處理，將高粱秸稈原料投入到炭化爐內中，進行裂解、脫氫、固碳處理，得到生物炭；

S2、超聲處理，將得到的生物炭置入超聲系統裝置內，在恒溫下，進行超聲處理；

S3、活化處理，將經步驟2處理后的生物炭投入到活化爐中，并向活化爐中通入高溫水蒸氣，利用高溫水蒸氣來對生物炭進行活化處理，得到最終的活性炭產品；

S4、冷卻收集，通過螺旋水冷設備對活性炭產品進行冷卻，最后進行活性炭產品的收集。

上述的利用高粱秸稈制備高吸附性能活性炭及活化的方法中，步驟S1中對高粱秸稈原料進行炭化處理的方法是，將高粱秸稈原料投入到炭化爐并向活化爐內通入氮氣，氮氣的通入量為1～5L/min，同時利用炭化爐對高粱秸稈原料進行升溫炭化處理，初步得到生物炭。

前述的利用高粱秸稈制備高吸附性能活性炭及活化的方法中，所述的炭化爐對高粱秸稈原料進行升溫炭化處理方法是，以升溫速率5℃/min，升溫至450℃，然后保持炭化溫度在450℃，保持恒溫1.5-2.5h,最后停止加熱，開始降溫，同時逐步調小氮氣流量至0.79L/min進行氮氣緩沖。

前述的利用高粱秸稈制備高吸附性能活性炭及活化的方法中，步驟2中超聲處理的方法時，利用超聲系統裝置內的超聲波發生器發出聲波的頻率為40KHz、42KHZ和45KHZ的超聲波，并保持超聲處理的溫度在30℃，在40KHz、42KHZ和45KHZ的超聲波的作用下進行0.5-0.7h超聲處理，得到超聲處理后的生物炭。

前述的利用高粱秸稈制備高吸附性能活性炭及活化的方法中，步驟3中活化處理的方法是，首先控制活化爐的活化溫度在700℃-950℃，并向活化爐內通入700℃-950℃的高溫水蒸氣，反應1h，利用高溫水蒸汽對生物炭進行活化處理，得的最終的活性炭，其中通入的水蒸氣的蒸汽比為1：1-1:1.5，通入高溫水蒸氣的量為生物炭質量的2倍。