[发明专利]虾糠改性莎草科植物基活性炭制备高含氮官能团的活性炭的方法

说明书

本发明提供一种活性炭的制造方法，该方法以莎草科植物和虾糠为原料制备活性炭。该方法可以将废弃资源重复利用，环保、工艺简单、成本低，且该方法制备得到的活性炭具有高含量的酸性和碱性官能团，吸附效果优异。

技术领域

本发明涉及材料制备领域，尤其涉及虾糠改性莎草科植物基活性炭制备高含氮官能团的活性炭的方法。

背景技术

活性炭是一种优良的吸附剂，对多数有机或无机污染物均具有较好的吸附性能，已经在食品、医药、环保、化工、国防、农业以及人们衣食住行的各个方面发挥重要作用。

煤炭作为制备活性炭的主要原料的弊端为能源不断匮乏，制备成本昂贵，并且传统的改性剂主要为化学药剂，不仅成本昂贵而且还会对人类和环境存在潜在的威胁。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种资源环保、吸附效果好的活性炭及其制备方法和应用，本发明的活性炭以莎草科植物基和虾糠作为原料，废弃资源重复利用，具有高含量的酸性和碱性官能团，吸附效果优异，对Cr(VI)、二氯苯酚等均具有较强的吸附性能，而且本发明的制备工艺简单、生产周期短，成本低。

本发明是通过如下所述的技术方案实现的：

首先，本发明提供了一种活性炭制造方法，其包括：以莎草科植物和虾糠为原料制备活性炭。

进一步地，所述莎草科植物选自纸莎草、藨草、旱伞草和水葱中的一种或多种；进一步地，所述莎草科植物为纸莎草、藨草、旱伞草或水葱；进一步为藨草。

进一步地，所述虾糠以粗蛋白和丁几质为主要成分，其含量均不少于40wt％。

进一步地，所述方法包括将莎草科植物和虾糠分别清洗、干燥、粉碎后按比例混合均匀，并与磷酸溶液混合浸渍；浸渍完毕后进行炭化处理。

进一步地，莎草科植物和虾糠使用蒸馏水清洗。

进一步地，所述干燥温度为100-110℃，干燥时间为6-8h；

进一步地，所述干燥温度为105℃，干燥时间为6h。

进一步地，所述粉粹后的莎草科植物和虾糠的粒径分别为0.45-1.0mm。

进一步地，所述虾糠的加入量占虾糠与莎草科植物总量的0-3.5wt％，进一步为0.5-2.5wt％，进一步为0.5-2wt％或1-2wt％，进一步为0.5-1.5wt％或1-1.5wt％，更进一步为1wt％。

进一步地，所述磷酸的质量浓度为85wt％。

进一步地，所述磷酸的用量与粉碎后的莎草科植物和虾糠用量之和的质量比为2:1。

进一步地，所述浸渍时间为10-15h，进一步为12h，浸渍期间密封，室温放置。

进一步地，所述炭化在马弗炉中进行。所述炭化温度为400-600℃，进一步为500℃。所述炭化时间为45-120分钟，进一步为60分钟。

进一步地，所述炭化条件为：室温下以20℃/min的速度加热到400～600℃，进一步为500℃，并在该温度下维持1h，之后自然冷却到室温。

进一步地，所述方法还包括炭化后进行洗涤、抽滤、干燥和研磨的步骤；

进一步地，所述洗涤使用煮沸的去离子水进行，洗涤至洗涤废液的pH接近中性，即pH维持在6.5-7.0；

进一步地，所述干燥温度为100-110℃，进一步为105℃，干燥时间8h。

进一步地，所述研磨为研磨至可过200目筛。

其次，本发明提供了上述方法制造得到的活性炭；