[发明专利]利用高粱秸秆制备高吸附性能活性炭及活化的方法

说明书

本发明公开了一种利用高粱秸秆制备高吸附性能活性炭及活化的方法，包括以下步骤：炭化处理，将高粱秸秆原料投入到炭化炉内中，进行裂解、脱氢、固碳处理，得到生物炭；超声处理，将得到的生物炭置入超声系统装置内，在恒温下，进行超声处理；活化处理，将经步骤2处理后的生物炭投入到活化炉中，并向活化炉中通入高温水蒸气，利用高温水蒸气来对生物炭进行活化处理，得到最终的活性炭产品；冷却收集，通过螺旋水冷设备对活性炭产品进行冷却，最后进行活性炭产品的收集。本发明能够能够产生吸附性能较强的活性炭，解决了现有利用高粱秸秆制备高吸附性能活性炭及活化工艺产生的活性炭吸附性能较差的问题。

技术领域

本发明涉及生物炭的改性与活化技术领域，特别涉及一种利用高粱秸秆制备高吸附性能活性炭及活化的方法。

背景技术

活性炭是一种黑色多孔的固体炭质，由煤通过粉碎、成型或用均匀的煤粒经炭化、活化生产。主要成分为碳，其中会含有少量的氧、氢、硫、氮、氯等元素。传统的活性炭制备原料是煤和椰壳，其中煤基活性炭的比表面积在600～1200m²/间，椰壳基活性炭的比表面积在1000～1600m²/g间，由于其具有很强的吸附性能，可作为工业吸附剂得到广泛的应用。然而，该类方法制备活性炭的弊端在于在制备的过程中会产生有害气体（如二噁英）污染环境，且活化阶段工艺的经济成本较高，相关企业难以承受这部分费用，此外，目前市场上利用利用高粱秸秆制备的生物炭由于其吸附性能较差，相关的评价指标（例如碘吸附值、四氯化碳吸附率等）难以达到要求，其只能作为生态修复床的填充材料，用途较为狭窄，产品的利用率低。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种利用高粱秸秆制备高吸附性能活性炭及活化的方法。本发明能够产生吸附性能较强的活性炭，解决了现有利用高粱秸秆制备高吸附性能活性炭及活化工艺产生的活性炭吸附性能较差的问题。

本发明的技术方案：一种利用高粱秸秆制备高吸附性能活性炭及活化的方法，包括以下步骤：

S1、炭化处理，将高粱秸秆原料投入到炭化炉内中，进行裂解、脱氢、固碳处理，得到生物炭；

S2、超声处理，将得到的生物炭置入超声系统装置内，在恒温下，进行超声处理；

S3、活化处理，将经步骤2处理后的生物炭投入到活化炉中，并向活化炉中通入高温水蒸气，利用高温水蒸气来对生物炭进行活化处理，得到最终的活性炭产品；

S4、冷却收集，通过螺旋水冷设备对活性炭产品进行冷却，最后进行活性炭产品的收集。

上述的利用高粱秸秆制备高吸附性能活性炭及活化的方法中，步骤S1中对高粱秸秆原料进行炭化处理的方法是，将高粱秸秆原料投入到炭化炉并向活化炉内通入氮气，氮气的通入量为1～5L/min，同时利用炭化炉对高粱秸秆原料进行升温炭化处理，初步得到生物炭。

前述的利用高粱秸秆制备高吸附性能活性炭及活化的方法中，所述的炭化炉对高粱秸秆原料进行升温炭化处理方法是，以升温速率5℃/min，升温至450℃，然后保持炭化温度在450℃，保持恒温1.5-2.5h,最后停止加热，开始降温，同时逐步调小氮气流量至0.79L/min进行氮气缓冲。

前述的利用高粱秸秆制备高吸附性能活性炭及活化的方法中，步骤2中超声处理的方法时，利用超声系统装置内的超声波发生器发出声波的频率为40KHz、42KHZ和45KHZ的超声波，并保持超声处理的温度在30℃，在40KHz、42KHZ和45KHZ的超声波的作用下进行0.5-0.7h超声处理，得到超声处理后的生物炭。

前述的利用高粱秸秆制备高吸附性能活性炭及活化的方法中，步骤3中活化处理的方法是，首先控制活化炉的活化温度在700℃-950℃，并向活化炉内通入700℃-950℃的高温水蒸气，反应1h，利用高温水蒸汽对生物炭进行活化处理，得的最终的活性炭，其中通入的水蒸气的蒸汽比为1：1-1:1.5，通入高温水蒸气的量为生物炭质量的2倍。