[发明专利]一种制备活性炭的方法

说明书

技术领域

本发明涉及炭材料制备技术领域，具体涉及一种制备活性炭的方法。

背景技术

纺织品广泛应用在人们生产生活中，同时也产生了数量巨大的废弃纺织材料。据相关调查显示，世界各地每年产生的纺织废料高达3000多万吨，而利用率仅10％。其中麻类纺织废料就占有将近20％，以黄麻、青麻、大麻、亚麻、罗布麻等为主。如何利用这些麻类纺织废料将成为资源循环利用和环境保护的一个重要方向。麻类纺织废料的传统处理方法是焚烧利用热能，这会对环境会造成一定的污染。近年来，有越来越多的研究者利用麻类纺织废料生产非织造布、制造复合保温材料、生产活性炭、水解制取纤维素产品。

活性炭是一种重要的吸附材料，具有高度发达的孔隙结构和巨大的内比表面积并且具有催化性能。在工农业生产、环境保护、食品制造等诸多领域活性炭都有应用。随着工业的发展和环境污染的加剧，我国对活性炭的需求量将越来越大。生产广适用，价格低廉的活性炭将成为活性炭生产的一个重要趋势。原材料和生产工艺是决定活性炭成本的关键因素。普遍认为木质材料和煤炭是最佳的碳源，但是其资源有限而且成本较高。

现有技术中的一种在熔盐介质中利用废旧纺织纤维材料制备活性炭的方法，该方法将纺织纤维废料与无机熔盐(NaNO₃、H₃PO₄、KOH、ZnCl₂、K2CO₃、NaSO₃)等混合后在静态空气氛围中加热至400～600℃，活化1～10h制得吸附性能优良的吸附材料，但是该方法使用大量的化学药剂，需要耐高温，耐腐蚀的设备，且加重后续活性炭处理工艺，成本高同时残存化学药剂会限制活性炭的使用。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种制备活性炭的方法。

本发明提供了一种制备活性炭的方法，具有这样的特征，包括以下步骤：步骤一，将经过预处理的麻类原材料置于管式炉中，通入惰性气体密封；步骤二，对管式炉进行加热，在惰性氛围下，升温至350～400℃后恒温碳化30～60min；步骤三，在碳化结束后，将管式炉中继续加热，升温至750～900℃，停止通入惰性气体，并向管式炉中以150～400mL/min的流量通入CO₂气体，恒温活化30～90min；步骤四，在活化结束后，关闭CO₂气体，再次通入惰性气体并将管式炉冷却至室温得到反应物；以及步骤五，将反应物进行水洗烘干得到活性炭。

在本发明提供的制备活性炭的方法中，还可以具有这样的特征：其中，麻类原材料的主要成分为纤维素，并含有部分木质素与半纤维素。

在本发明提供的制备活性炭的方法中，还可以具有这样的特征：其中，麻类原材料为黄麻、青麻、亚麻、或罗布麻。

在本发明提供的制备活性炭的方法中，还可以具有这样的特征：其中，预处理为将麻类原材料进行清洗并晒干。

在本发明提供的制备活性炭的方法中，还可以具有这样的特征：其中，惰性气体的气体纯度为99.99％。

在本发明提供的制备活性炭的方法中，还可以具有这样的特征：其中，在步骤一中，惰性气体的通入流量为90～110mL/min。

在本发明提供的制备活性炭的方法中，还可以具有这样的特征：其中，在步骤二中，管式炉的升温速度为8～12℃/min。

在本发明提供的制备活性炭的方法中，还可以具有这样的特征：其中，在步骤三中，管式炉的升温速度为8～12℃/min。

在本发明提供的制备活性炭的方法中，还可以具有这样的特征：其中，CO₂气体的气体纯度为99.99％。

在本发明提供的制备活性炭的方法中，还可以具有这样的特征：其中，在步骤四中，冷却至室温的方式为自然冷却。

发明的作用与效果

根据本发明所涉及的制备活性炭的方法，因为采用了麻类原料为原材料，以CO₂为活化剂制备活性炭。所以，本发明的制备活性炭的方法以麻类为原材料，为麻类废料的处理提供了新思路，实现了对环境的保护，同时也能节约煤、木材等资源。另外，活性炭制备中采用物理活化方法，以CO₂为活化剂，不仅工艺简单，活化剂价廉易得，而且避免了对设备的腐蚀，同时又减少了污染物的产生。此外，本发明所涉及的制备活性炭的方法生产的活性炭无需复杂的后续处理工艺，生产周期短且生产成本低。

附图说明

图1是本发明的实施例三中麻类纺织废料炭化和活化后的红外光谱图；