[发明专利]用于空气净化及污水处理的柚子皮活性炭一步法制备方法

说明书

技术领域

本发明属于碳材料制备技术领域，具体涉及一种生物质碳材料的制备方法。

背景技术

传统的碳材料由煤、石油等为主要原料通过加工处理制备，但如今全球范围内的能源危机以及生态环境的恶化，使传统碳材料的进一步发展受到了限制，开发可再生资源并将其转化为能源与各种材料具有重要的现实意义。生物质碳材料是利用生物质为原料制备的各种碳材料。生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体，包括所有的动植物和微生物。而所谓生物质能，就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一种可再生能源，同时也是唯一一种可再生的碳源。以生物质为原料制备碳材料，能够降低碳材料的生产成本，实现碳材料的可持续发展。

近年来，很多科学家都在致力于新型生物质类纳米碳材料的制备及潜在应用的研究。如用利用棉秆、甘蔗渣、稻壳、茶叶渣、枣核、柚子皮、椰子壳等农作物废弃物为原料制备碳基材料。作为一种农业废弃物，柚子皮产量大，来源广泛，原料价格便宜，且原料地集中。目前，每年都有大量的柚子皮作为垃圾处理，造成资源的极大浪费且污染环境。

有鉴于此，我们课题组提出一种用于空气净化及污水处理的柚子皮活性炭的一步法的制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于空气净化及污水处理的柚子皮活性炭的一步法的制备方法，该方法工艺简单，提高了产品的性能。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种用于空气净化及污水处理的柚子皮活性炭的一步法的制备方法，包括以下步骤：

（1）将柚子皮洗净并干燥，粉碎成粉末；

（2）配置饱和的活化剂溶液：将活化剂加入到定量的去离子水中，搅拌均匀直到活化剂不再溶解，得到饱和活化剂溶液；所述活化剂为氢氧化钾、氢氧化钠、氯化锌中的一种；

（3）将1-20克的柚子皮粉末放入饱和的活化剂溶液中浸渍12-48小时后，将其捞出并干燥；

（4）将干燥后的柚子皮粉末放入充满氩气的管式炉中，在400-700℃煅烧2-5小时，在升温至800-1000℃，煅烧1-5小时，自然冷却至室温，得到初期碳材料；

（5）将煅烧后的样品进行洗涤、干燥：先用去离子水洗涤初期碳材料，再用无水乙醇洗涤初期碳材料，得到洗涤后的初期碳材料；干燥洗涤后的初期碳材料，得到所述的生物质碳材料。

进一步的，所述柚子皮在干燥箱中干燥，再粉碎过100-120目筛。

进一步的，所述步骤（2）中，所配置的饱和活化剂溶液的体积为250mL。

进一步的，所述步骤（5）还包括：用去离子水洗涤初期碳材料5-6次之后，之后再用无水乙醇洗涤初期碳材料3-4次。

进一步的，所述步骤（5）中，干燥的温度为50-80℃，干燥时间为10-15小时。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明所述的制备方法工艺简单，制备周期短，可重复性好。

2、本发明采用一步法制备，十分节约能源。

附图说明

利用附图对本发明做进一步说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。

图1是本发明的实施例1的X射线衍射图谱。

具体实施方式

为了进一步阐述本发明一种用于空气净化及污水处理的柚子皮活性炭的一步法的制备方法，达到预期发明目的，以下结合较佳实施例，对依据本发明提出的一种用于空气净化及污水处理的柚子皮活性炭的一步法的制备方法，其具体实施方式、结构、特征及功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。

在详细阐述本发明一种用于空气净化及污水处理的柚子皮活性炭的一步法的制备方法之前，有必要对本发明中提及的方法做进一步说明，以达到更好的效果。

本发明中煅烧过程将浸渍后的柚子皮放入充满氩气的管式炉中先升温至400-700℃，恒温2-5小时，使活化剂和水蒸气剧烈释放，达到造孔的目的。继续升温到800-1000℃，保持1-5小时。这个过程一方面烧掉碳中的结晶水，一方面稳定碳的结构。然后自然降温即可。