[发明专利]一种采用坚果壳制备常压CO2

说明书

本发明采用了一种从坚果壳制备常压CO₂吸附剂的方法，属于活性碳活化和改性技术领域。本发明要解决的问题是实现坚果壳废弃物的再利用化，提高废弃物的价值和吸附效果。先将坚果壳进行高温碳化得到初始碳材料。再将初始碳材料与相关的化学活化剂相混合后再次进入炉中进行活化，活化完成之后加入改性剂进行搅拌超声得到最后的改性碳。对制得的改性碳利用热重法进行脱附后吸附性能的测试，在常温常压下吸附CO₂的最大的吸附量能达到7%，材料成本低廉，制备流程高效可控，具有的推广意义。

技术领域

本发明涉及活性炭活化改性技术领域，具体涉及一种采用坚果壳制备常压CO₂吸附剂的方法。

背景技术

21世纪随着科技的发展，温室效应正在逐渐加剧，全球气温的升高也成为了一种不可抵挡的趋势。要想放缓气温升高的步伐，减少CO₂直接在空气中的排放是非常有必要的。制备一种吸附剂在常温常压下吸附CO₂能有效减少CO₂直接排放到大气中，在一定程度上有利于环境保护，符合现在提倡的绿色化工的要求。

吸附剂的种类分为有机和无机吸附剂，有机吸附剂具有效率高但成本更高的缺陷，不具备大规模推广使用的基础。因此制备一种无机的低成本的高效的吸附剂成为了迫切需要。固体无机吸附剂有许多中材料，目前主要用的固体无机吸附剂有沸石，二氧化硅和活性炭。沸石和二氧化硅的吸附性能上没有活性炭高效，而且成本上也较活性炭高，因此选择活性炭作为吸附剂是最优的选择。而且活性炭因其本身的发达的空隙结构，有利于对CO₂的吸附，而且还具有良好的疏水性，循环性能优良，制备成本低等优点。

活性炭是采用基础的碳原材料经过高温焙烧之后形成初级的碳材料，碳材料再用相关的活性剂活化而得到的。在活性炭的初步焙烧过程中，碳孔隙结构中间的大粒径杂质被清除，但是还存在了许多小的杂质留在孔隙之间，这极大的影响了吸附性能，利用活性剂进入到碳的内部孔径之间，再高温焙烧之下清除掉孔隙之间的杂质和无序碳，从而形成具有良好吸附效果的活性炭材料。活性炭孔隙的形状、大小和分布因原料、炭化和活化过程的不同而有所区别。其中利用生物质作为前驱体制备的活性炭主要用氢氧化钾为活化剂，这些活性炭具有良好的微孔与中孔结构。大量的研究表明，吸附剂的微孔和中孔在CO₂的吸附过程中起着重要的作用，微孔在CO₂的吸附中起着主要吸附作用，而介孔则可以让大量的CO₂进入促进对二氧化碳的吸附。目前市场上的活性炭以大孔为主，在吸附方面的性能并不突出。而自制的活性炭在活化剂作用下使得制备的孔以微孔为主，中孔为辅，极大的提高了对CO₂的吸附能力，在常温常压下也具备优良的吸附性能。

发明内容

针对目前市场上活性炭在常温常压下吸附二氧化碳能力差，制备成本高，工艺流程不简便的问题，本发明提供了一种从花生壳、瓜子壳、核桃壳、蚕豆壳等日常废弃物作为原材料制备活性炭的方法，在此方法下形成以微孔为主，中孔为辅的活性炭，该活性炭经过改性后在常温常压下对CO₂具有良好的吸附性能。同时原料成本低廉，操作过程简单等特点。

本发明通过下面的技术方案实现：

采用坚果壳活化改性制备常压CO₂吸附剂的方法具体步骤如下：

（1）取一定量的坚果壳放置于炉子中，炉中通入氩气排出炉中空气，通气时间为30-60min,流量为0.3-0.6L/min。排出空气后结束后进行碳化,碳化时0.01-0.2L/min通通入氩气，碳化时间为60-120min,碳化温度为600-800℃。操作结束炉子冷却到室温后取出即得到初始碳材料。

（2）制得的初始碳材料进行清洗，在水浴锅中搅拌30-60min，搅拌完成之后进行抽滤，得到清洗的初始碳材料。