[發明專利]一種利用青稞秸稈制備的活性炭及其制備方法

在審

• 申請號: 202010534745.1
• 申請日: 2020-06-12
• 公開（公告）號: CN111591987A
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 王世鋒;楊智焜;杜春;王梧嵋;冀亞雄
• 申請（專利權）人: 西藏大學
• 主分類號: C01B32/342
• 分類號: C01B32/342;C01B32/348;C01B32/324
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙) 51229
• 代理人: 李亞男

本發明公開了一種利用青稞秸稈制備的活性炭及其制備方法，屬于碳材料制備技術領域。其包括以下步驟：將青稞秸稈洗凈干燥后粉碎成粉末，將粉末在惰性氣體保護下炭化，自然降溫后得到炭化前驅體；將炭化前驅體與活化劑充分混合后，在惰性氣體保護下高溫煅燒，得到初期碳材料；將初期碳材料用水洗滌后在用無水乙醇洗滌，經干燥后得到活性炭。本發明的制備方法工藝簡單、制備周期短、可重復性好。充分利用西藏高原廢棄的青稞秸稈，將其變廢為寶，其具有良好的微觀結構和高比表面積，吸附性能好，還能保護環境衛生。

技術領域

本發明涉及碳材料制備技術領域，具體涉及一種利用青稞秸稈制備的活性炭及其制備方法。

背景技術

活性炭是由木質、煤質和石油焦等含碳的原料經熱解、活化加工制備而成，具有發達的孔隙結構、較大的比表面積和豐富的表面化學基團，特異性吸附能力較強的炭材料的統稱。通常為粉狀或粒狀具有很強吸附能力的多孔無定形炭。由固態碳質物(如煤、木料、硬果殼、果核、樹脂等)在隔絕空氣條件下經600～900℃高溫炭化，然后在400～900℃條件下用空氣、二氧化碳、水蒸氣或三者的混合氣體進行氧化活化后獲得。

目前，由于有機礦藏資源匱乏，如何利用現有生物質材料制得活性炭成為現有的亟待解決的問題。青稞桿作為一種農業廢棄物，其產量大，原料價格便宜，且原料地集中在西藏地區。每年大量的青稞桿都被作為垃圾處理，焚燒或者填埋會造成資源的極大浪費且污染環境。

發明內容

本發明的目的是提供一種利用青稞秸稈制備的活性炭及其制備方，以解決現有活性炭來源有限的前提下如何利用青稞桿這種農業廢棄物制備成活性炭的問題。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：

一種利用青稞秸稈制備活性炭的方法，包括以下步驟：

(1)將青稞秸稈洗凈干燥后粉碎成粉末，將粉末在惰性氣體保護下炭化，自然降溫后得到炭化前驅體；

(2)將炭化前驅體與活化劑充分混合后，在惰性氣體保護下高溫煅燒，得到初期碳材料；

(3)將初期碳材料用水洗滌后在用無水乙醇洗滌，經干燥后得到活性炭。

本發明采用的青稞秸稈是西藏地區常見的農作物廢品，由于青藏地區環境要求的特殊性，最好避免將青稞秸稈直接燃燒污染環境。而在青稞秸稈中木質素含量約占19％，纖維素含量為39％，半纖維素含量為19％，其含碳量高，可作為活性碳原料的優質選擇。因此，本發明就地取材，變廢為寶將青稞秸稈通過先預碳化后，與活化劑混合后經高溫煅燒制成活性炭材料。

進一步地，在本發明較佳的實施例中，上述步驟(1)中青稞秸稈經超微粉碎后，過100-120目篩，取篩下物。

本發明對青稞秸稈進行超微粉碎，把青稞桿處理成較為理想完全粉碎的狀態，增大碳化時的接觸面積。

進一步地，在本發明較佳的實施例中，上述步驟(1)炭化反應條件為：450-800℃下炭化3-6h。

本發明采用的青稞秸稈中，木質素含量約占19％，纖維素含量為39％，半纖維素含量為19％。其中木質素的熱裂解碳化的溫度較高，最低也要450攝氏度才可以反應，但如果高于800攝氏度，又會造成成分中碳的流失。

進一步地，在本發明較佳的實施例中，上述步驟(2)中活化劑包括固體活化劑或液體活化劑；其中，固體活化劑為碳酸鈉、氫氧化鈉或氫氧化銨；液體活化劑為磷酸。

進一步地，在本發明較佳的實施例中，上述采用固體活化劑的混合步驟為：將炭化前驅體與固體活化劑按質量比為1：(3-5)混合；采用液體活化劑的混合步驟為：將炭化前驅體浸漬在濃度為1.5-3mol/L的磷酸中。