[发明专利]利用微藻-藻酸盐复合物制备活性炭的方法

说明书

本发明提供了一种将微藻‑藻酸盐复合并以所得复合物为原料制备活性炭的方法，该方法包括将所述微藻‑藻酸盐复合物通过物理活化过程、化学活化过程或物理化学组合活化过程进行反应，从而获得所述活性炭。本发明利用微藻‑藻酸盐复合物作为制备活性炭的原料，制得的活性炭产品具有比表面积大、微孔丰富、孔径分布窄等优点。

技术领域

本发明属于活性炭制备领域，更具体地涉及一种以微藻-藻酸盐复合为原料制备活性炭的方法。

背景技术

活性炭具有巨大的比表面积、微孔特别发达、导电和导热性佳、化学稳定性好等特点,在催化、吸附、医药、新能源等领域得到广泛应用。目前，制备活性炭的原料来源主要有木质类如木材、椰壳等、煤质类如褐煤、烟煤、无烟煤等、石油质类如石油焦等。近年来，利用其他材料，如生物质，来制备活性炭也备受关注。微藻是一种结构简单的单细胞藻类，其大小通常是从几微米到几百微米，具有光和效率高、生物产量高以及环境适应能力强等特点，是一类十分具有潜力的生物质资源，可以用于制备生物油，烯烃以及用于食品医药行业等。藻酸盐是由单糖醛酸线性聚合而成的多糖，是一种纯净的化合物，具有特定的分子式和元素组成，具有毒副作用低、可降解性、安全性高等特点。目前对藻酸盐的利用主要是在是食品工业和日用化学品工业中被用作乳化剂或增稠剂，以及在医药行业中用作粘合剂或药物缓释剂等。以微藻-藻酸盐复合物为原料制备活性炭，不仅能丰富制备活性炭的原料来源，还能丰富微藻和藻酸盐的利用，而且微藻作为一种特殊的单细胞生命体，藻酸盐氧含量高，二者复合，有利于得到孔丰富，性能特异的活性炭材料。

CN102658083A公开了一种用于同时去除污水污泥中多种重金属的改性污泥活性炭的制备方法，其中使用了污泥和海藻酸钠作为制备活性炭的原料，该方法是直接将海藻酸钠溶液与污泥活性炭混合来改性污泥活性炭，并没有将海藻酸钠作为活性炭前驱体进行炭化制备活性炭。CN104138743 A公开了一种藻基磁性活性炭材料的制备方法，包括以下步骤：a.将蓝藻在铁前体的溶液中浸泡12～24h；b.将浸泡后的蓝藻分离后进行干燥；c.将干燥后的蓝藻进行高温炭化，冷却，即为藻基磁性活性碳材料，但是该方法中铁前体高温处理后并不会产生孔隙，四氧化三铁纳米颗粒负载在活性炭的表面势必会降低所得活性炭的比表面积。

发明内容

本发明目的在于提供一种以新型原料制备活性炭的方法。

为此，本发明提供了一种以微藻-藻酸盐复合物为原料制备活性炭的方法，所述方法包括将所述微藻-藻酸盐复合物通过物理活化过程、化学活化过程或物理化学组合活化过程进行反应，从而获得所述活性炭，

其中，所述物理活化过程是将所述微藻-藻酸盐复合物在氮气气氛下升温至150-500℃进行炭化，然后再通入二氧化碳、水蒸汽、空气或氮气在400-900℃进行活化，最后经冷却、洗涤和干燥后得到活性炭，

所述化学活化过程是将所述微藻-藻酸盐复合物和活化剂进行混合，然后升温至150-500℃进行炭化，之后升温至400-900℃进行活化，最后经冷却、洗涤和干燥后得到活性炭，其中所述活化剂是选自硫酸、磷酸、硝酸、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾和氯化锌中的一种或多种；

所述物理化学组合活化过程是将所述微藻-藻酸盐复合物在氮气气氛下升温至150-500℃进行炭化，然后与活化剂混合并升温至400-900℃进行活化，最后经冷却、洗涤和干燥得到活性炭，其中所述活化剂是选自硫酸、磷酸、硝酸、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾和氯化锌中的一种或多种。

在一个优选实施方案中，所述微藻是选自栅藻、小球藻、金藻、扁藻、蓝藻、绿藻、葡萄藻、硅藻和杜氏藻中的一种或多种。

在一个优选实施方案中，所述藻酸盐为藻酸钾、藻酸钠、藻酸钙、藻酸锌、藻酸铁、藻酸铜、藻酸钴、藻酸镍、藻酸钯、藻酸镁和藻酸钡中的一种或多种。

在一个优选实施方案中，所述微藻-藻酸盐复合物通过将微藻水溶液与藻酸盐混合然后晾干得到。