[发明专利]一种混合基生物质活性炭及其制备方法

说明书

本发明公开了一种混合基生物质活性炭及其制备方法。本发明将柚子皮和核桃壳按质量比为3:7混合，作为活性炭前体，采用化学活化法，加入活化剂经高温热解后制备了一种新型的混合基生物质活性炭。相较于用单一原料制备的生物质活性炭和商品活性炭，制备的新型混合基生物质活性炭的吸附性能更优越，说明此新型混合基生物质活性炭可弥补单一原料作为活性炭前体的缺陷，具有一定商业价值。同时，此制备方案还为生物质废弃物的环保利用提供了新的思路。

技术领域

本发明属于活性炭制备领域，尤其涉及一种混合基生物质活性炭及其制备方法。

背景技术

活性炭因其发达的孔结构和较大的表面积而具有优异的吸附性能，且物理化学性质稳定，具有良好的循环再生性。因此，活性炭被广泛应用于液体和气体的净化领域，消耗量大。但是传统的活性炭制备原料一般为石油、焦煤、沥青以及木材等储量有限的不可再生资源，在全球资源紧张的大形势下传统的制备方法显然不利于环境的可持续发展。另一方面，高质量的活性炭价格昂贵，且再生效率较低，严重制约其大规模的工业化应用

可用于制备活性炭的生物质原料按照硬度划分有硬质和软质两类：软质类包括稻壳、花生壳、柚子皮、玉米秸秆、甘蔗渣等；硬质类包括核桃壳、杏核、椰壳、开心果壳等果类核、壳。但是以单一的原料作为活性炭前体存在缺陷。例如，软质生物质材料有相对较高的灰分，半纤维素含量较低导致其具有较低的表观密度；核壳类硬质生物质材料活性炭制备的预处理环节能耗较大，并且年产量有限。目前，我国用于制备生物质活性炭的原料以果壳类居多，主要有椰壳、核桃壳、松籽壳等。但受果壳类原料来源的限制，致使目前生物质活性炭产品的生产及应用效果受限，远不能满足市场需求。

因此，寻求含量丰富、再生周期短、生产成本低的活性炭原料并提供合理的制备方案是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明旨在提供一种混合基生物质活性炭的制备方法，采用化学活化法，以废弃的生物质资源柚子皮和核桃壳为原料，磷酸为活化剂，制备得到了一种新型混合基生物质活性炭。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，提供一种混合基生物质活性炭的制备方法，包括如下步骤：

(1)制备生物质炭前体：将柚子皮和核桃壳清理、干燥、磨成粉末，其中柚子皮和核桃壳的质量比为3：7，混合均匀；

(2)采用化学活化法制备混合基生物质活性炭：以质量分数为40％的磷酸溶液为活化剂，生物质炭前体与活化剂中纯磷酸的质量比为1:3；步骤(1)制备的生物质炭前体室温下在活化剂中浸渍18小时，将浸渍过的材料烘干至液面消失；放入马弗炉中热解，热解温度为300℃，热解时间为1小时，待产物自然冷却至室温后，取出，磨成粉末，用蒸馏水反复洗涤直到滤液呈中性；将洗涤好的产物烘干、再次粉碎、冷却、采用200目的筛子过筛，存放于干燥器中。

第二方面，提供上述方法制备的混合基生物质活性炭。

本发明在具体实施例中将混合基生物质活性炭与商品活性炭的吸附性能进行比较：在实验条件：亚甲基蓝浓度1mmol/l,每升亚甲基蓝溶液活性炭加量0.025g，常温，ph＝7中性，进行吸附实验，充分振荡三个小时后，检测亚甲基蓝剩余含量，实验表明，制备的新型混合基生物质活性炭的亚甲基蓝吸附值可达574.57mg/g，高于商品活性炭的亚甲基蓝吸附值551.50mg/g。说明此新型混合基生物质活性炭对亚甲基蓝的吸附性能优越，此制备方案可行且具有商业价值。

本发明采用化学活化法，以废弃的生物质资源柚子皮和核桃壳为原料，磷酸为活化剂，制备得到了一种新型混合基生物质活性炭。制备方案要求高温活化前用磷酸浸渍原料，使磷酸与原料充分接触，在热节前能进行预反应，这样才能保证磷酸能在高温阶段完全发挥微观造孔作用，使原料转变为具有吸附能力、化学性质均匀一致的活性炭。

磷酸活化的造孔机理主要有两方面：