[发明专利]一种热解活化法制备果壳活性炭的方法及活性炭

说明书

技术领域

本发明涉及一种活性炭及其制备方法，尤其是涉及一种吸附性能优良的活性炭的清洁无污染的简便制备方法。 

背景技术

目前活性炭的制备方法通常采用化学活化法和物理活化法，化学活化法需使用大量的磷酸、氯化锌等化学药剂，易产生废水和废气，且腐蚀设备严重；物理活化法需大量高温水蒸气或烟道气，能耗高，时间长，且产品得率较低。因此，开发快速简便、节能降耗、成本低廉的工艺成为活性炭制备的关键。 

    华南理工大学和厦门大学的张会平等人（张会平,叶李艺,杨立春.磷酸活化法制备木质活性炭研究[J].林产化学与工业,2004,24(4):49-52.）以磷酸为活化剂，制备木质活性炭，在实验范围内，选择磷酸活化法生产木质活性炭的浸渍比为100-150%，活化温度为500℃左右，活化时间60-90min比较适宜。在相对最优实验条件下制备所得到的活性炭的比表面积达到1536m²/g。西北大学的李冰等人（李冰,李洋，许宁侠,等.氯化锌活化法制备长柄扁桃壳活性炭[J].西北大学学报(自然科学版)2010,40(5)：）利用氯化锌活化法制备了长柄扁核桃活性炭，在实验条件内，最佳工艺为氯化锌溶液质量分数为50％，活化温度为600℃，活化时间为90min。可制得活性炭的比表面积为1633.08 m²/g，其碘吸附值为883.78 mg／g，亚甲基蓝吸附值为165 mg/g。化学活化法制备活性炭，由于使用大量化学试剂，对设备产生一定腐蚀，并对环境造成二次污染。 

    华南理工大学的王秀芳等人（王秀芳,张会平,陈焕钦.KOH活化法高比表面积竹质活性炭的制备与表征[J].功能材料,2006,(4):675-679.），利用KOH制备出高比表面积活性炭。他们以竹子为原料，KOH为活化剂，在浸渍比1.0，活化温度800℃活化时间2h，所得到的活性炭产品的比表面积和孔容可达2996m²/g和1.64cm³/g。此方法制备的活性炭附加值高，在吸附领域特别是在双电层电容器的电极材料领域有广阔的应用前景。但是此方法存在生产成本高、腐蚀设备严重、后续处理复杂等问题。 

   东南大学的李勤等人（李勤,金保升,黄亚继,等.水蒸气活化制备生物质活性炭的实验研究[J].东南大学学报,2009,35(9):1008-1011.）以水蒸气为活化剂，以稻壳、玉米芯、花生壳为原料，制备活性炭。研究结果发现，玉米芯是3种原料中最佳的制备活性炭的物质，在800℃下活化90min，可以得到比表面积为924.48m²/g的活性炭。时志强等人（时志强,王成扬,杜媛,等.酚醛树脂基微孔炭的制备及双电层电容特性[J].天津大学学报,2007,40(8):911-915.）以酚醛树脂为原料，CO₂为活化剂，在氮气保护的情况下，升温至700℃热解一定时间，随后转通CO₂，并升温至950℃活化7h，得到酚醛树脂基微孔炭，此炭比表面积可达2246m²/g。物理活化法制备活性炭，活化速率低，耗能高，且产品得率低。 

综上所述，活性炭的通常制备方法存在化学试剂用量大，三废污染高，能耗高，得率低，生产成本高，工艺复杂等不同问题，开发生产工艺简单，节能降耗的生产方法尤为重要。 

发明内容

为了解决现有活性炭物理法生产技术存在的需水蒸气、二氧化碳或高温烟道气等活化剂，能耗高，产品得率低等缺点，本发明提供一种热解活化制备果壳活性炭的方法及活性炭，制备工艺简单快速，产品得率高，成本低，吸附性能好。 

本发明的技术方案为：一种热解活化法制备果壳活性炭的方法，以破碎后的干燥果壳为原料在热解温度下进行热解，热解后经酸洗、水洗、干燥后得到活性炭，原料先置于陶瓷热解反应器内，将陶瓷热解反应器内充满空气，完全密闭，然后再在700~1000℃的热解温度下热解1~10h，制备的活性炭比表面积500-2300m²/g，得率5-40%，碘吸附值为470-1930mg/g。 

破碎后的干燥果壳粒径为0.85mm-22.0mm。 

原料的体积占陶瓷热解反应器体积的6.6~65.7%。 

以 1℃-10℃/min的升温速率升温至热解温度。

所述的热解活化法制备果壳活性炭的方法得到的活性炭，比表面积500-2300m²/g，得率5-40%，碘吸附值为470-1930mg/g。