[发明专利]一种简便的一步制备磁性甘蔗渣基活性炭的方法在审

专利信息
申请号: 201811514733.1 申请日: 2018-12-12
公开(公告)号: CN109336110A 公开(公告)日: 2019-02-15
发明(设计)人: 丘克强;唐惠芳 申请(专利权)人: 中南大学
主分类号: C01B32/348 分类号: C01B32/348;C01B32/324
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 410083 湖南*** 国省代码: 湖南;43
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摘要:
搜索关键词: 甘蔗渣 磁性活性炭 磁性添加剂 活性炭 离子形式 一步制备 炭化 磁化 浸渍 磁性化合物 产品磁性 裂解产物 生物原料 体系压力 吸附性能 有效收集 真空环境 质地疏松 工艺流程 活化剂 氯化铁 氯化锌 前驱体 活化 制备 生产成本 调解 引入
【说明书】:

本发明公布了一种简便的一步制备磁性甘蔗渣基活性炭的方法,本发明以质地疏松的甘蔗渣为原料,活化剂氯化锌和磁性添加剂氯化铁以离子形式直接浸渍于原料中,并且通过调解磁性添加剂的量、炭化温度、体系压力制备磁性活性炭。本发明的磁性前驱体是以离子形式引入生物原料,活化、炭化、磁化同步进行,一步制得磁性活性炭,工艺流程简单、生产成本低廉;且真空环境下所有裂解产物得以有效收集,对环境污染小;所得产品比表面积发达,吸附性能优良;磁性化合物在原料内部形成,与原料结合牢固,产品磁性能稳定。

技术领域

本发明涉及生物质裂解技术以及活性炭的制备技术领域,尤其涉及生物质真空裂解一步制备磁性活性炭的方法。

背景技术

炭质吸附材料活性炭因其发达的孔隙结构、优良的吸附性能和稳定的化学性质被广泛应用于环境治理、载体催化、储氢材料、超级电热、食品生产、生物医药、冶金工业等领域。

活性炭的广泛使用,尤其是在溶液中使用活性炭,在分离和回收技术上仍存在较大的阻碍。废活性炭的回收方法主要有沉降法、过滤法。尽管这两种方法操作简便,成本不高,但回收耗时长,对小颗粒的活性炭基本不起作用,并且脆性的活性炭在打捞过程中十分容易因摩擦而发生破碎,进而进一步流失,未被分离和回收的小颗粒活性炭甚至可能发生吸附质脱附引起二次污染等严重问题,增加治理成本。磁选回收是一种更简便、快捷的回收方法。如在传统金矿尾矿回收工艺中采用磁选回收可以有效避免贵金属的流失;在治理废水时采用磁选回收可高效分离溶液中各类的有害物质;在催化剂载体领域,负载磁性的活性炭比传统活性炭更具备广阔的用途。

当前广泛报道的磁性活性炭的制备方法主要包括粘接法、研磨法、吸附法溶剂热法、二次活化法等两步制备法以及共沉淀、高温分解法、模板制备法等一步制备法。但这些制备方法普遍是工艺复杂,制备成本高昂,且产品吸附性能不佳,磁性剂易于脱落,无法满足实际应用。例如,申请号为2017113198917.5的发明专利分别以粉煤灰、木质活性炭为碳源,混合入氧化钙粉末和水后,用盐酸调解pH,并加入一定质量的聚合氧化铝,55~65℃恒温水浴搅拌30-40分钟;混合物过滤、烘干之后加入2-3:7-8质量比的七水硫酸亚铁和六水氯化铁溶液,磁性剂添加量为70%~75%,以120~150r/min充分搅拌1~2h,随后在60-70℃条件下加热50-60分钟再40-50℃恒温40-60分钟,边搅拌边滴加氢氧化钠溶液使其生产磁性物质;混合原料在80-90℃的烘箱烘干后再放入600-700℃的马费炉煅烧2-3小时,制得磁性活性炭粉。尽管该方法所得的磁性活性炭磁饱和强度高,磁性能稳定,活性炭的孔体积发育良好,但是整个制备流程繁琐,工艺复杂,混合原料需要多次热处理,耗时长,能耗大,制备成本高,不适合工业大规模生产应用。再如,申请号为201711019374.8的发明,以酚醛树脂为原料、三氯化铁和二氯化亚铁为磁性剂,采用共沉淀法先在酚醛树脂表面生成磁性物质,然后再转移至管式炉,酚醛树脂在氮气保护氛围下热解转化为含碳球的磁性活性炭;随后将含碳球的磁性活性炭混合于无磁性的活性炭粉末中,再以盐酸浸泡12h、洗涤至中性、烘干等一系列步骤得到预处理的活性炭混合物;最后将摩尔比为2的三氯化铁、二氯化亚铁混合溶液加入预处理的活性炭混合物,恒温水浴并陈化、烘干,才得到含炭球的磁性活性炭。该发明制备的含炭球的磁性活性炭混合物可用作催化载体,用于臭氧催化氧化处理含酚废水以及用于去除水中的COD。然而此方法同样涉及使用多种试剂,且工艺流程复杂、制备过程需要多次加热,制备成本高,不利于实现大批量生产。

富含碳的物质,如煤炭、石油副产品、农林废弃物、工业废橡胶和树脂等都可以用作为活性炭的原料。其中,农林废弃物是一种大量存在且易于获取、成本低廉的原料,使用农林废弃物制备活性炭既可以减轻环境压力,又可增加经济效益,制备过程产生的有害物质相对其他原料更少,更符合绿色发展理念。

发明内容

针对现有的制备方法的局限性,本发明提供了一种简便的一步制备磁性活性炭的方法。制备步骤包括:

(1)甘蔗渣洗净、干燥、粉碎后用40目筛子筛选;

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