[发明专利]一种具有广谱吸附特性的汉麻秆基柱状活性炭

说明书

本发明提供一种具有广谱吸附特性的汉麻秆基柱状活性炭，包括：汉麻杆、活化剂、地聚物胶凝材料。所述汉麻杆基柱状活性炭的制备方法步骤包括：切段烘干、活化、炭化、造粒。本发明的有益效果：以汉麻秆为原材料，合理利用农业废弃资源，节约代替木材资源保护了环境。柱状活性炭制备方法工艺简单，室温、低压挤出成型，条件温和，操作简单，能耗低，具有光谱污染物吸附性能，可用于环境中污染物的吸附去除。

技术领域

本发明涉及活性炭制备技术领域，具体涉及一种具有广谱吸附特性的汉麻秆基柱状活性炭及其制备方法、应用。

背景技术

汉麻是一种生态环保、可再生的经济作物，是最早用来制造织物的天然纤维，由它制成的服饰具有吸湿、透气、散热、防霉、抑菌、防紫外线等多种功能，素有“天然纤维之王”美誉，近年来全球汉麻种植面积稳步增长，目前我国汉麻种植面积已超过3.3万公顷，已成为世界第二大汉麻种植国。

但是目前汉麻的应用主要集中在韧皮、麻籽仁等部分,而占汉麻全秆重量 70％～80％左右的汉麻杆芯通常被作为农作废弃物丢弃或焚烧。然而汉麻秆具有多孔而中空的结构，主要成分是纤维素(55％～60％)、半纤维素(16％～17％) 和木质素(7％～8％)。炭化过程中，半纤维素、纤维素和木质素相继分解，最终得到麻炭的骨架结构，是生产活性炭的理想原料。活性炭是一种多孔炭材料，具有高度发达的孔隙结构和巨大的比表面积，吸附能力强、化学稳定性好、机械强度高、使用失效后易再生等特点，在水处理、大气污染防治等环境领域得到普遍应用，环保产业已成为活性炭应用的大户。目前我国生产活性炭的主要原料是传统的煤、木材等,这些都是宝贵的资源，采用各种生物废弃物、工业废品、城市垃圾等为原料制备活性炭是未来发展的趋势。

以汉麻杆这种废弃物为原料制备具有广谱吸附性能的柱状活性炭，实现其在环境污染治理领域中的应用，既有实际应用价值，也可减少资源浪费，具有良好的环保效益和经济效益，可进一步促进我国汉麻产业的发展。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种具有广谱吸附特性的汉麻秆基柱状活性炭及其制备方法。

本发明提供一种具有广谱吸附特性的汉麻秆基柱状活性炭，包括以下原料：汉麻杆、活化剂、地聚物胶凝材料；所述汉麻秆基柱状活性炭的形状为柱状，具有三维立体网状结构，其中，汉麻秆与活化剂的重量比为1:1～3。

进一步地，所述汉麻秆基柱状活性炭具有孔径为1～5nm的微孔和介孔，BET比表面积为800～2500m²/g。

本发明还提供了上述具有广谱吸附特性的汉麻秆基柱状活性炭的制备方法，包括如下步骤：

a.切段烘干：将汉麻杆切成1cm长的小段，恒温烘干至恒重；

b.活化：将步骤a所得的汉麻秆用活化剂活化，恒温烘干至恒重；

c.炭化：将步骤b活化好的汉麻秆放入箱式电阻炉中进行炭化，研磨成粉，得到汉麻秆基活性炭粉末；

d.造粒：将步骤c得到的汉麻秆基活性炭粉末与地聚物胶凝材料按重量比 100：15～30的比例混捏均匀，注入挤压成型机中挤压成型，室温放置12h后于100℃干燥12h，即得汉麻杆基柱状活性炭。

进一步地，步骤b中，汉麻秆的活化温度为90～110℃，汉麻秆与所述活化剂的重量比为1:1～3。

进一步地，步骤b中，活化剂为磷酸、硫酸、磷酸二氢钠、碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠、氯化锌、硝酸锌中的一种或任意两种及以上混配而成的水溶液，其浓度为0.5～2mol/L。

进一步地，步骤c中，汉麻秆的炭化温度为400～700℃,炭化时间为2～4h。进一步地，步骤d中，所述地聚物胶凝材料由以下质量份的物质组成：偏高岭土30～150份、粉煤灰0～120份、矿渣0～100份、激发剂100～250份。