[发明专利]一种松针活性炭及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及再生资源、能源的转化利用领域，具体涉及一种松针活性炭及其制备方法和应用。本发明提供了一种利用松针制备活性炭的方法，包括如下步骤：(1)将松针浸泡在醇碱混合液中进行改性处理；(2)将所述改性后的松针洗涤干燥后，放入马弗炉中，程序升温至680～720℃，热解40～80min，制得活性炭。本发明利用醇碱对松针改性，通过热解将生物质材料制成生物活性炭。制得的活性炭具有极强的吸附能力，对磷的去除率是市场常规颗粒活性炭的3～4倍。

技术领域

本发明涉及再生资源、能源的转化利用领域，具体涉及一种松针活性炭及其制备方法和应用。

背景技术

目前，污水除磷的方法大概分为物理化学处理法和生物处理法两大类。物理化学处理法主要是利用沉淀反应、结晶和吸附等作用，使废水中的磷转化为不溶性的磷酸盐沉淀；生物处理法主要是利用微生物的作用，通过细胞合成将磷吸收到污泥细胞中。

吸附除磷技术是当前的研究热点，该技术利用吸附剂与磷的物理化学作用将磷从水中脱出，具有高效快捷、设备简单、运行可靠，同时能够回收利用磷资源等优点。然而，随着越来越多新型污染物的出现，传统吸附剂已无法满足水处理要求。

在处理水中有机、无机污染物的过程中，碳基材料是一种有效吸附剂。生物质作为可再生资源中唯一的碳源，是碳基材料重要的前驱体。而由于生物炭可以稳定地将碳元素固定长达数百年，其中的碳元素被矿化后很难再分解，其作为一种新型的环境功能材料，近年来成为人们关注的焦点。开发可再生资源，研究可再生资源、能源的转化利用，已经成为当今资源匮乏，全球化的环境污染加剧背景下的重要问题。

目前，我国对松针最主要的应用在饲料产品、医疗保健品和护肤品领域。在东北部地区，废弃的松针所占的资源数蕴藏着很大的经济价值，具有快速增殖、四季均可采收等特点。东北典型松树樟子松和赤松具有耐寒性强，寿命较长平均周期150-200年。进入高生长旺盛期后每年高生长量30cm～40 cm，而天然松林每年每公顷产出干枝14.3吨和干叶7.9吨。东北地区樟子松和赤松的面积约占212万公顷，每年可利用的资源约为1484万吨。如此高的产出量，为将松针作为资源利用提供保障。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种以松针为原料制备高效活性炭的方法，为废弃松针资源的开发利用提供新思路；为污水中有机磷的吸附去除提供新材料、新方法。

本发明提供了一种利用松针制备活性炭的方法，包括如下步骤：

(1)将松针浸泡在醇碱混合液中进行改性处理，得到改性松针；

(2)将所述改性松针洗涤、干燥后，放入马弗炉中，程序升温至 680～720℃，热解40～80min，制得活性炭。

优选的，所述程序升温为：

a.初始温度升温至第一中间温度，所述第一中间温度为480～520℃，升温时间为90～110min；

b.由第一中间温度升温至680～720℃，升温时间为90～110min。

优选的，所述醇碱混合液为包括氢氧化钠与异丙醇的混合溶液。

优选的，所述醇碱混合液由2～4mol/L的氢氧化钠溶液与异丙醇按照 (1～3):2的体积比混合制得。

优选的，步骤(1)所述改性处理的时间为36～60h。

优选的，步骤(2)所述干燥后的松针在放入马弗炉前，先粉碎至粒径 2～5mm。

优选的，步骤(2)所述洗涤的方式为：将所述改性松针用水冲洗至pH 中性。

优选的，所述干燥的温度为50～70℃。

本发明提供了前述方法制备得到的活性炭，所述活性炭的BET比表面积在50m²/g以上。