[发明专利]一种中孔甜菜渣活性炭及其微波辅助制备方法

说明书

技术领域

发明涉及一种中孔甜菜渣活性炭及其微波辅助制备方法，具体涉及一种以新疆夏子街甜菜渣为原料，结合微波加热制备甜菜渣活性炭的方法，该中孔活性炭主要应用于水体纯化，气体净化和脱色技术。

背景技术

活性炭是以含炭为主的物质作原料，经高温炭化和活化制得的疏水性吸附剂。其含有大量微孔，具有巨大的比表面积，能有效地去除色度、臭味，可去除二级出水中大多数有机污染物和某些无机物，包含某些有毒的重金属，已成功应用于水和气体等的净化领域，并具有很大应用前景。

目前，制备活性炭常用的传统加热方式，比如专利201110246973.X报道了以核桃壳为原料，磷化氢为活化剂制备的一种核桃壳活性炭，该制备方法分两步进行，要在300～1000℃下炭化1h，再在500～900℃下完成活化步骤；专利201210246423.2采用以板栗壳为原料，氯化锌为活化剂获得具有较高吸附性能的板栗壳活性炭，虽是一步法，但也需要在300～550℃下反应60～90min进行。传统加热方式反应时间长、生产成本高、耗能大，而且加热不均一，导致产品质量下降，难以满足工业生产的需求。微波技术作为一种新兴的加热技术，以其独特的从内向外的加热方式，不仅能够极大地提高化学反应速率、缩短反应时间和减少耗能，而且能够保证产物的整体性和均匀性，故微波加热作为新型加热技术已开始应用于活性炭制备领域，更高效的制备炭质材料。目前，报道的微波法制备活性炭的原料绝大多数以生物质材料或农业废弃物，如专利201010594161.X报道了以玉米穗轴和碳酸钠粉末混合后在微波功率为200～700W下辐照5～10min；专利CN101391767A报道了以废弃山核桃外果皮为原料，用氯化锌浸泡过后，在微波功率500～1000W下，活化1～25min，还有一些专利中用稻壳、椰壳、杏仁壳和稻壳灰等为原料制备活性炭，然而上述专利中采用的生物质材料均不易收集，导致活性炭的生产成本提高。

甜菜作为仅次于甘蔗的第二大产糖作物，其种植面积占全国农作物种植面积的0.12％。其主要副产物甜菜渣年产量高，易于收集，而且含有大量的纤维素、半纤维素以及木质素，是制备活性炭的良好原料之一。目前，用微波法制备甜菜渣活性炭的研究鲜见报道。

吸附剂的吸附性能取决于其孔径大小。一般来说，孔径大于50nm的为大孔，2nm-50nm的为中孔，小于2nm的为微孔。活性炭含有大量微孔，中孔和大孔的含量比较少。微孔活性炭材料对气体和液体中小分子的吸附是比较有利的，但对一些聚合物、有机电解质和无机大分子的吸附性能则较差，因此中孔(2-50nm)发达且比表面积高的活性炭材料的研究引起了人们的关注。而且经科技查新表明，以新疆甜菜渣为原料采用微波法制备中孔甜菜渣活性炭还未见研究报道。

鉴于此，本发明选取新疆甜菜渣为原料，以磷酸，硫酸或氯化锌为活化剂，用微波辅助法对其同时进行炭化和活化工艺，通过控制制备条件，制备中孔甜菜渣活性炭，是一种具有良好的经济效益和应用前景的制备方法，并具有显著的技术优势和较强创新性的知识产权。

发明内容

发明涉及一种中孔甜菜渣活性炭及其微波辅助制备方法，具体涉及一种以新疆夏子街甜菜渣为原料，结合微波辅助制备中孔甜菜渣活性炭的方法。所得活性炭和商品活性炭相比，具有良好的吸附性能，适用水体纯化，气体净化和脱色技术。

本发明涉及一种微波法制备甜菜渣活性炭的方法，特征在于以产量高、易于收集的甜菜渣为原料，通过微波辅助制备中孔甜菜渣活性炭。所得活性炭主要应用于水体纯化，气体净化和脱色技术。

本发明以如下技术方案解决技术问题：

一种中孔甜菜渣活性炭及其微波辅助制备方法，其特征在于：以新疆夏子街的甜菜渣为原料，通过微波辅助制备中孔甜菜渣活性炭。

所述中孔甜菜渣活性炭的制备方法为，将甜菜渣颗粒粕粉碎，洗涤，干燥后，采用一定浓度的氯化锌溶液浸渍4～48h，按料液比1∶2～1∶20放入微波设备中，在微波功率300～1000W下辐照4～18min，对所得到的产品进行酸洗、水洗至中性，然后烘干、研磨、过筛，得到粉末状中孔甜菜渣活性炭。

所得的中孔甜菜渣活性炭的产率为14.30～28.51％。

所得的中孔甜菜渣活性炭对亚甲基蓝的吸附量为581.85～1205.99mg/g，碘吸附量达58.91～225.29mg/g。

所得的中孔甜菜渣活性炭的比表面积为603.52～1440.33m²/g，总孔容为0.337～0.443cm³/g，平均孔径为