[发明专利]利用马铃薯废渣制备活性炭的方法

说明书

技术领域

 本发明涉及一种活性炭的制备，尤其涉及一种利用马铃薯废渣制备活性炭的方法，属于高分子材料技术领域。

背景技术

活性炭是一种具有丰富孔隙结构和高比表面积的疏水基碳质吸附材料，它具有吸附能力强，化学稳定性好，力学强度高，且方便再生等特点，被广泛应用于工业、农业、医药卫生和环境保护等领域。而近年来随着环境保护的要求日益提高，使得国内外活性炭的需求量越来越大。

目前制备活性炭的主要材料有：木材、木屑、果壳等，由于木材原料供应量的减少，使得成本上升，活性炭生产受到限制。另外，还有用煤、污泥、塑料为原料制备的活性炭，但这些原料会造成环境污染。目前，使用生物质废料作为活性炭原料成为研究热点。Tzong-Horng Liou（Development of mesoporous structure and high adsorption capacity of biomass-based activated carbon by phosphoric acid and zinc chloride activation, Chemical Engineering Journal, 2010, 158: 129-142）用甘蔗渣和葵花籽壳为原料制备活性炭，Alexandro M.M. Vargas等（Preparation and characterization of activated carbon from a new raw lignocellulosic material: Flamboyant (Delonix regia) pods, Journal of Environmental Management, 2011, 92: 178-184）用凤凰木豆荚为原料制备活性炭，Luiz C.A. Oliveira等（Preparation of activated carbons from coffee husks utilizing FeCl₃ and ZnCl₂ as activating agents, Journal of Hazardous Materials,  2009: 165: 87-94）用咖啡壳为原料制备活性炭，张成禄等（菱角皮活性炭的制备方法，申请号200810016234.X）用菱角皮制备了活性炭，张建等（豆蔓活性炭的制备方法，申请号200810013900.4）用豆蔓为原料制备活性炭。虽然利用生物质废弃物制备活性炭有报道，但目前这类活性炭制备成本高，或者吸附能力差，未见工业化产品。

马铃薯废渣是马铃薯淀粉生产过程中的副产物，主要成分是水、细胞碎片和残余淀粉颗粒。薯渣中自带菌多，不易储存、运输，易腐烂变质产生恶臭，造成环境污染。通常只有极少量直接作为饲料，大部分当成废渣作掩埋处理，但掩埋处理会导致土壤、地下水的污染。随着国家对环保问题的高度重视，薯渣的开发利用已成为研究的焦点，对薯渣进行综合开发利用，不仅能减少环境污染，解除马铃薯淀粉加工业的后顾之忧，而且具有较好的经济效益和社会效益。

发明内容

本发明的目的是针对现在活性炭原料存在的问题和马铃薯废渣对环境的影响，提供一种利用马铃薯废渣制备活性炭的方法。

本发明利用马铃薯废渣制备活性炭的方法，是将马铃薯废渣干燥（常温下风干或晒干）、粉碎（至30~80目）后，于氯化锌溶液中常温浸泡12~24 h（马铃薯废渣的质量为氯化锌质量的50~90倍），过滤后置于马弗炉中，于500~600℃下限氧条件下碳化1~5 h；降温至常温，依次用酸液、蒸馏水洗至中性；于110~150℃下真空干燥，研磨，过160目筛，即得活性炭。

所述氯化锌溶液的质量浓度为3~10%。

所述酸液为浓度5~15%的盐酸溶液。

下面通过扫描电镜、红外吸收光谱及X射线衍射对本发明制备的活性碳的结构及形貌特征进行分析说明，并通过吸附亚甲基蓝的实验，对活性炭的吸附性能进行说明。

1、扫描电镜分析

图1马铃薯废渣活性炭的扫描电镜图（SEM）；从图1可以观察到，本发明制备的活性炭拥有多孔结构，使得其具有很大的比表面积（经比表面积测试仪测试，该材料比表面积1200~1800 m²/g），所以拥有很强的吸附能力。

2. 红外吸收光谱分析