[发明专利]一种高性能生物质基柚子皮导向活性炭VOCs吸附剂的制备方法

说明书

本发明涉及一种高性能生物质基柚子皮导向活性炭VOCs吸附剂的制备方法及其应用，该制备方法包括如下步骤：步骤1：称取柚子皮放入烧杯中，用去离子水反复冲洗，烘干，取出剪成小块状，放入管式炉中，在氮气环境下升温至炭化温度，保温，炭化完成后，冷却，研磨至粉状，得到柚子皮炭粉；步骤2：称取一定量的柚子皮炭粉和KOH倒入烧杯，再倒入一定量的去离子水调成糊状，放入烘箱烘干，得到炭粉和KOH的混合物；步骤3：将步骤2所得混合产物放入管式炉，在氮气环境下缓慢升至活化温度，保温一段时间，继续升至活化终温，保温一段时间，持续通氮气冷却，然后稀盐酸中和，洗涤、烘干、研磨得到多孔活性炭。本发明的优点在于：本发明吸附容量高、稳定性好、成本低廉、工艺简单。

技术领域

本发明属于吸附材料技术领域，特别涉及一种高性能生物质基柚子皮导向活性炭VOCs吸附剂的制备方法。

背景技术

城市大气复合污染问题日益突出，二次气溶胶和光化学复合污染问题开始受到社会的广泛关注。汽车尾气排放、油漆挥发和焦化工业中挥发性有机化合物（Volatileorganic compounds ，简称VOCs）是环境空气的主要污染物之一，由于其总排放量大，毒性高。因此，有效地控制和去除VOCs污染物，对解决当前复杂的大气污染问题具有十分重要的意义。

近年来，表现出优异吸附性能的多孔活性炭材料具有丰富的孔道和高比表面积，在众多吸附材料中脱颖而出。比如葡萄糖、尿素、煤、石油、黄豆和木材等含碳物质作为碳源制备活性炭材料已有报道。与非生物质活性炭相比，生物质活性碳材料不仅具备化学性质稳定，具有耐酸耐碱耐高温的特点，而且采用可再生的生物质制备材料，来源广泛，显示出更好的经济性和环境友好性。

然而，目前市场上生物质活性炭均难以同时满足经济性好，吸附性能优异的要求。如市场的活性炭在生产过程中会用到价格较高的化学活化剂，这些活化剂不仅价格较高，同时在生产过程中会产生二次污染。此外，采用碱金属的氢氧化物作为活化剂的确具有经济性，高温活化后吸附性能并没有巨大性能优势。

现有技术中，已有柚子皮为原料制备活性炭的报道。例如，中国专利号201610815706 .2，公开日2017年02月15日，公开了一种去除地表水体磷酸盐的生物碳质复合吸附材料的制备方法，该专利是将柚子皮通过硫酸亚铁、硫代硫酸钠，及十六烷基三甲基溴化铵进行改性，制备的活性碳性能较好，但是制备过程中需要使用大量化学物质，生产过程中环境也不友好，最终活性炭使用后需要妥善处理；又如中国专利号201610815706 .2，公开日2017年02月15日，公开了一种具有甲醛吸附降解功能安全绿色复合材料及制备方法，该专利是将柚子皮与ZnCl₂混合后高温一步活化，该方法制备简单，但于吸附饱和的活性炭的回收处理仍存在很大问题；中国专利号201310268160.X，公开日2019年09月25日，公开了一份利用柚子皮制备活性炭的方法，该专利将柚子皮用KOH/NaOH混合溶液浸泡后在密闭容器内进行炭化制备活性炭，该方法工艺简单，经济性好，但是活化时炭粉表面的活化剂较少，吸附性能不高，比表面积只有1400～2400 m² g^-1；再诸如中国专利号201510922549.0，公开日2016年04月20日，公开了一种柚子皮基活性炭的制备方法及在含酚废水、废气中的应用，该方法同样工艺简单，经济性好，但制备的材料比表面积仅在1000m² g^-1左右，微、中孔容量较低，不适于企业制备和商业推广。

面对产量巨大，来源广泛的柚子皮农作废弃物，如何发明一种高吸附性能的活性炭材料，同时兼具经济性和环境友好性是目前吸附领域研究人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高性能生物质基柚子皮导向活性炭VOCs吸附剂的制备方法，以高吸附性、经济性和环境友好性为目的，采用碱金属的氢氧化物混合、阶梯式升温活化法进行活性炭，即可大幅增强对VOCs的吸附能力，同时采用价格低廉，生产过程中较低二次污染的活化剂为原料，这为废弃物资源化利用提供有效途径。