[发明专利]一种蔗糖一锅法制备活性炭的方法

说明书

本发明涉及一种蔗糖一锅法制备活性炭的方法及应用于吸附染料的性能评价，其特征在于：在蔗糖中加入等质量的一水草酸钾和碳酸钙，蔗糖为碳源，一水草酸钾和碳酸钙分别为软、硬二元模板剂；在研磨混合均匀后蔗糖在高温下熔融并碳化，在熔融状态下模板造孔，主要形成大孔；同时，一水草酸钾和碳酸钙高温下分解产生的二氧化碳蚀刻碳化大孔，这个过程主要形成小孔，相当于活化。本发明涉及的碳材料取用蔗糖为原料，原料非常丰富，制备工艺十分简单，可大规模工业化生产。本发明制备得到的蔗糖活性炭具有较大的比表面积和丰富的孔结构，对罗丹明B的理论最大吸附量可达357.42mg/g。同时具有很好的循环使用性能，循环使用5次，其吸附性能可以维持首次使用的90％以上。

技术领域

本发明涉及碳材料技术领域，具体涉及一种蔗糖一锅法活性炭的制备方法。

技术背景

一般来说，制备活性炭所使用的原料需要丰富且矿物含量较少。前人的很多研究都是以各种工业、畜牧业、农业废弃物为原料制备活性炭，如木材、竹子、轮胎、动物粪便、玉米秸秆等。糖是一种具有短链和可溶性碳水化合物，可从大多数植物中提取，特别是甘蔗。由于其广泛的可用性和可持续性，糖类一直被认为是一种可用的、可持续的来源的碳。另外，活性炭的质构和化学特性对其吸附能力有很大的影响。高表面积将提供更多的吸附位点，其表面的官能化增强了吸附剂与吸附剂的相互作用。通过活化可以提高活性炭的比表面积/孔隙体积，改变或调整活性炭的表面化学性质，具有一定的独特性。目前，活化方法有物理活化法、化学活化法和物理化学活化法等3种，综合考虑化学活化法是最佳的制备性能优良活性炭的方法。目前，有关糖基活性炭的制备主要是通过初始预碳化后再进行化学活化的两步工艺或一锅法，且表面积较小；另一方面，活化剂通常为强酸强碱，对设备要求较高。在此，我们使用温和的活化试剂(一水草酸钾和碳酸钙)，通过双模板法制备了蔗糖基多孔活性炭。选用罗丹明B作为模型染料，测试蔗糖活性炭的吸附能力。本发明涉及蔗糖高值化利用的方法，把蔗糖一步法制备得到优质活性炭，可以广泛的应用废水处理的环保行业，以及其他活性炭应用领域。

发明内容

为了高值化利用农产品蔗糖，本发明提供了一种蔗糖活性炭的制备方法，该方法制备过程简单仅需一步煅烧，将预碳化和活化一次完成，所得产品比表面积大，具有丰富的孔结构，循环利用率高，稳定性好。

本发明的目的通过以下技术方案实现，一种蔗糖一锅法制备活性炭的方法，其特征在于：

步骤(1)：以高温下易熔融的蔗糖为碳源，草酸钾和碳酸钙为模版和活化剂；

步骤(2)：将蔗糖原料、草酸钾和碳酸钙(质量比1∶1∶1)混合均匀并研磨；

步骤(3)：将步骤(2)研磨后的样品在管式炉中以3～10℃/min的升温速率升温至600～800℃，恒温煅烧0.5～2h，随后自然冷却；

步骤(4)：将步骤(3)烧制后的样品使用2mol/L的盐酸浸泡2～8h，洗涤烘干后得到活性炭产品。

本发明具体如下技术效果：本发明制备得到的蔗糖活性炭具有较大的比表面积和丰富的孔结构(见表 1，图1和图2)，最佳条件下制备的活性炭对罗丹明B的理论最大吸附量可达357.42mg/g。同时具有很好的循环使用性能，循环使用5次，其吸附性能可以维持首次使用的90％以上(见图3)。

表1不同活化温度的蔗糖活性炭的质构参数

附图说明

图1蔗糖活性炭氮气吸脱附图(a)和孔径分布(b)

图2不同活化温度制备的蔗糖活性炭扫描电镜图片600℃(a，b，c)，700℃(d，e，f)，and 800℃(g，h，i)

图3蔗糖活性炭的循环使用效果

具体实施方式