[发明专利]一种活性炭颗粒及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种活性炭颗粒及其制备方法。

背景技术

在我国，农作物收割后，产生大量的秸秆，据不完全统计我国每年秸秆产量高达7亿吨。但是现有的对秸秆的利用技术非常有限，大部分秸秆在收获后，都被农民在田间地头直接焚烧。2008年国务院办公厅发布的国办发(2008)105号文件指出我国农村一些地区焚烧农作物秸秆，现象比较普遍，不仅污染环境、严重威胁交通运输安全，还浪费资源。所以急需寻找一种能够高效利用秸秆的方法即避免了资源的浪费又避免污染环境。

活性炭是传统而现代的人造材料，自问世一百年来，应用领域日益扩展，应用数量也不断递增。通常可以用于净化空气、处理难生物降解的有毒污水或净化自来水等方面，其巨大的比表面积具有很强的吸附势，可以迅速吸附水中或空气中的颗粒或分子离子成分，达到净化的目的。目前市售活性炭颗粒主要通过木炭或煤等原料经过1000℃高温条件下活化而得到的。优点是产率较高，工艺较为成熟，但是原材料价值高，也大大增加了生产成本，另外在利用活性炭进行污水处理或自来水净化时，吸附剂较难回收，也增加了处理工艺的成本。因此，如何利用低价值原材料生产出高质量的活性炭颗粒，并简化后续的净化处理工艺也成为现在研究的热点之一。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种活性炭及其制备方法。利用廉价易得的农作物秸秆材料，制备高比表面积并具有磁性的活性炭颗粒。既可以为现在秸秆焚烧问题带来的资源浪费和环境污染提供一个可行的方案，也为降低活性炭制备的原材料成本提供可能，另外也简化了利用活性炭处理废水或净化饮用水的工艺过程。

本发明提供的活性炭颗粒的制备方法，包括如下步骤：

1)前期准备过程：将干燥的秸秆，切割成碎片，在三氯化铁水溶液中浸泡3～5小时，取出，烘干，其中三氯化铁水溶液的浓度为5～50g/L；

2)碳化过程：将步骤1)烘干后的秸秆碎片放入陶瓷管中后，放入高温燃烧定炭炉的，向所述陶瓷管中通入氮气，将高温燃烧定炭炉的温度从室温升至350℃，并在氮气氛围下维持1h，完成碳化阶段；

3)活化过程：将高温燃烧定炭炉的温度从350℃升至850℃，关闭氮气，向所述陶瓷管中通入二氧化碳气体，在二氧化碳气体氛围下维持1h，完成活化阶段；

4)降温过程：待活化阶段完成，关闭二氧化碳，重新向所述陶瓷管中通入氮气，降至室温后取出，即可得到活性炭颗粒。

本发明还提供一种根据上述方法制备的活性炭颗粒。

本发明提供的技术方案具有以下有益效果：

1)原材料采用农作物收割后废弃的秸秆，成本低，价廉易得，而且避免了农村现行的燃烧处理带来的资源浪费和环境污染。

2)制备得到的活性炭颗粒，经过比表面积测定仪测定，比表面积为930m²/g，比表面积较大；

3)制备得到的活性炭颗粒具有较好的磁性，可以被磁铁吸引，在吸附处理污染物后可以很容易从水溶液中去除，方便操作，避免二次污染；

4)用亚甲基蓝溶液验证制备的活性炭颗粒吸附量，发现对浓度为50mg/l的亚甲基蓝溶液吸附量可达到250mg/g。

5)制备得到的活性炭颗粒上的铁主要是氧化态的铁，在吸附溶液中很少释放，吸附过程结束后，通过电感耦合等离子体-原子发射光谱测定溶液中铁离子浓度小于0.1mg/l，达到国家饮用水质标准。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

实施例1：

取收割后的油菜秸秆主茎，烘干后，取10g，用工具切割成约0.25cm长碎片，用纱布包裹后投入200ml 10g/l的三氯化铁溶液中充分浸泡4h，取出后放入布氏漏斗中，底部垫上中速滤纸，用循环水真空泵抽5-10min后，放入烘箱中105℃烘干2h，取出后分别称取1.5g放入内径为1.8cm的两根陶瓷管中部，将陶瓷管插入高温燃烧定炭炉(SK2-205-13，龙口市电炉总厂)的炉箱内，两端塞上橡皮塞避免与空气接触，橡皮塞上插上导管，以备通入气体。陶瓷管通过导管与气体钢瓶上的减压阀连接(氮气阀与二氧化碳阀通过三通管连接，便于换气方便)，中间接上流量控制器(0-50ml，LZB-2，上海博欣流量仪表有限公司)。利用温度控制柜(708P-k1-40A，厦门宇电自动化科技有限公司)设定并控制定碳炉的温度。