[发明专利]一种利用杉木树皮微波辅助水热制备活性炭的方法

说明书

本发明涉及一种利用杉木树皮微波辅助水热制备活性炭的方法，本发明取杉木树皮粉末作为原材料；将杉木树皮粉末倒入烧杯中，并加入氢氧化钾和去离子水，搅拌，得到混合液；将混合液转移到高压反应釜中，在微波水热合成仪中反应，将反应后的混合液进行干燥，在马弗炉中烧结，将烧结后的原料先酸洗后水洗至中性，烘干，即得一种杉木树皮微波水热活性炭，其在二氧化碳捕捉方面具有很好的潜力。

技术领域

本发明属于生物炭吸附材料技术领域，具体涉及一种利用杉木树皮微波辅助水热制备活性炭的方法。

背景技术

现代社会中，随着人口的不断增长和经济快速发展，“环境”与“能源”经常处于对立的关系，即高的能源消耗增加了环境污染。从经济、生态和环境的观点看，化石能源资源不但渐趋枯竭，且燃烧时向大气中释放CO₂，极大地增加了大气层中温室气体的含量，导致温室效应加剧，另一方面，CO₂的大量排放破坏了生物赖以生存的家园，导致生态破坏和生态失衡。因此，寻求一种优质的碳材料来满足对碳材料日益增长的需求是非常必要的。生物质均含有大量的碳元素，是碳材料的最佳来源。

地球上植物每年光合作用大约生产2200亿吨有机物，其能量超过400EJ，是人类每年一次性能源消费量的7～8倍。根据理论研究，作物对太阳能的利用效率最高可达5%，但当前水稻和小麦等农作物对太阳光能利用率仅为1%，可见通过提高光合利用率生产生物质还有很大潜力。世界各国都非常重视对生物质资源的利用，积极探索生物质能的生产技术、转换技术、产品开发等。美国、巴西和欧盟等都在几十年前开始将生物质能作为重点发展领域，2008年美国生物质能年产量约占其一次性能源总产量的5.2%，约占其可再生能源总产量的50%以上，且处于逐年上升趋势。开发生物质转化技术，使之转化为固体、液体或者气体燃料，不仅有助于改进能源多样化和减轻对石化能源的依赖，而且还能大量减少温室气体CO₂排放所造成的环境压力，对保障能源和环境可持续发展有重要的意义。

中国作为全球经济发展最快的国家之一，是世界能源消费大国，能源消费量仍在迅速增长，也是全球碳排放量最大的国家之一。我国每年的各种农林废弃物就有15亿吨，其中农业废物资源分布广泛，仅农作物秸秆年产量就为7亿吨，可作为能源用途的秸秆约3.5亿吨，折合标准煤1.8亿吨, 预计到2020加年，农林废弃物约合11.65亿吨标准煤，可开发量约合8.3亿吨标准煤。根据我国现在的农林废废弃物资源现状，大量研究研究表明，我国每年大约产生7亿多吨秸秆可作为炭原材料，此外，大量的工业废弃物以及城市废弃物等都可以作为优良的炭原材料。每年大量的生物质废弃物被作为垃圾焚烧或者直接排放到环境中，造成了严重的环境污染和资源浪费。因此，针对这一问题，结合生物质的优良特性，采用科学技术对生物质废弃物进行加工处理后可以广泛应用于环保、储能和建筑等领域。

自碳材料诞生开始，以生物质为原料制备各种碳材料便得到研究者的关注。人们对碳材料的研究从碳材料的制备拓展到了碳材料储能、气体吸附、环境保护等不同的方面的应用。活性炭作为吸附材料已获得广泛的应用，但是我国活性炭标准国际化进程缓慢，虽然经过了50多年发展仍没有其它产品可替代，导致在国际贸易中话语权不足，利润流失。就目前而言，我国制备优质的活性炭距离工业化还有一定的差距，必须要对活性炭的研究和发展加大力度。

人类文明的高速发展为全球能源危机和生态环境恶化带来了极大挑战。目前，近一半的能源由于能量转换和存储效率低而被浪费，水污染和化石燃料燃烧排放二氧化碳引起的温室效应也对人类健康和生态系统带来了更大的威胁。因此，面对如此严峻的环境条件，通过环境友好、高效清洁的工艺过程，以廉价可再生资源制备成本低、表面性质及孔结构可控的碳基材料是非常必要的，实现“能源”与“生态环境”友好共存。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对水热炭材料制备时间长的问题，提供了一种杉木树皮微波水热活性炭的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种利用杉木树皮微波辅助水热制备活性炭的方法，包括以下步骤：