[发明专利]一种制备生物质活性炭的方法

说明书

本发明涉及一种制备生物质活性炭的方法，所述方法包括原料的预处理和活性炭的制备，具体步骤如下：⑴机械粉碎和筛选；⑵浸渍；⑶活化处理；⑷洗涤，得到绝干的生物质活性炭。本本发明方法采用的原料为生物质原料，将农业废弃物变废为宝，在一定程度上拓宽了生物质活性炭制备的原料来源，为生物质原料后续研究提供了基础，对农业废弃物的多方向和高附加值利用具有重要的意义；且该方法借助物理方法、化学方法和生物方法，制备过程具有操作简便和条件易控制等特点；而且，该方法没有强酸强碱参与反应，也没有有害气体或者液体的排出，所以对设备和环境较为友好。

技术领域

本发明属于生物质资源利用与环境保护相结合的技术领域，尤其是一种制备生物质活性炭的方法。

背景技术

利用农业废弃物进行生物质精炼以生产生物燃料、化学品和新材料对于缓解能源危机和减轻环境污染具有重要意义。并且，能够满足市场对生物基材料的长期需求，符合可持续性发展的价值观念，具有较大的实用价值和应用前景。

活性炭是由碳基材料活化制备而来，被赋予多孔和高比表面积，因而具有优异的物理吸附能力，同时按不同的品质从空气净化到废水处理都有所应用。2018年，全球活性炭需求量约165.0万吨，同比增长6.7％；2013-2017年的年均复合增长率为6.3％。由于公众对空气、水污染和健康的意识越来越强，使得全球对活性炭的需求持续增长。预计2021年全球活性炭需求量接近210.0万吨。同时2018年中国活性炭产量约67.0万吨，其中煤质活性炭产量约43.0万吨，木质活性炭产量在20.0万吨以上。未来，随着国家对资源的合理化利用和企业对活性炭性能要求的提高，木质活性炭逐渐有替代煤质活性炭的趋势。

同时目前主流活性炭的制备材料具有不可再生、吸附上限低等缺点，从而促使人们寻找一种天然的、高效且稳定的活性炭原料替代材料。生物质原料(农业废弃物)经物理、化学处理或酶水解之后的剩余物中含有大量的木素，经高温活化后易于形成丰富的微孔结构，是制备活性炭的优良材料。

目前，尚未发现有关利用农业废弃物经酶水解后的颗粒制备生物质活性炭的相关的文献。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种制备生物质活性炭的方法，该方法是农业废弃物为原料制备具有高吸附活性的活性炭，提高农业废弃物的利用价值，在一定程度上拓宽了生物质活性炭制备的原料来源，为农业废弃物后续研究提供了基础，对农业废弃物的多方向和高附加值利用具有重要的意义。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种制备生物质活性炭的方法，所述方法包括原料的预处理和活性炭的制备，具体步骤如下：

⑴机械粉碎和筛选：将农业废弃物的生物质原料经机械粉碎后，经过筛选得到尺寸均一的生物质原料颗粒；

⑵浸渍：将生物质原料颗粒与活化剂进行混合，充分搅拌30-120min，然后在105℃下干燥2-12h，得到干燥的且经过浸渍处理的生物质原料；

⑶活化处理：将浸渍后的生物质原料放入高温炉中进行活化处理，得到活性炭；活化时反应参数为：氮气保护，氮气通入速率为50-100mL/min，活化处理的温度为400-800℃，升温速率为5-20℃/min，活化处理的时间为10-180min；

⑷洗涤：将上述步骤⑶中得到的活性炭从高温炉取出，并加入稀盐酸搅拌洗涤，并用蒸馏水再次冲洗过滤至中性，然后将活性炭在105℃下干燥处理3-8h，得到绝干的生物质活性炭。

而且，所述步骤⑴中在将生物质原料经机械粉碎之前将生物质原料与水进行充分混合。

而且，所述步骤⑵中活化剂为氯化钙、碳酸钙、氢氧化钠、氢氧化钾、磷酸，或硫酸。

而且，所述步骤⑵中浸渍比为1:1-1:20，该比例为质量比，且所述活化剂均为分析纯。