一种蔗渣活性炭及其制备方法
阅读说明：本技术 一种蔗渣活性炭及其制备方法 (Bagasse activated carbon and preparation method thereof ) 是由 李长宁 农倩 林丽 谢金兰 莫璋红 于 2020-12-09 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种蔗渣活性炭及其制备方法,包括预处理、炭化、活化、酸洗、干燥和后处理对甘蔗渣进行处理。本发明采用二次活化法制备活性炭,先采用气体活化,再采用试剂活化法,可以进一步提高活性炭的表面积,制备过程简便、对环境友好,本发明制备的活性炭具有比表面积大、孔径小、吸附能力强,本发明采用甘蔗渣为原料来制备活性炭,不但为解决甘蔗渣的再利用、避免资源的浪费和环境污染提供了有效途径,而且甘蔗渣本身是一种安全无毒的可再生生物质材料,由其制备得到的活性炭可用于部分食品类加工,产品附加值高,可产生良好的社会和经济效益,并且本发明的活性炭脱色能力强,稳定性好,强度高,安全无毒。(The invention discloses bagasse active carbon and a preparation method thereof. The invention adopts a secondary activation method to prepare the activated carbon, firstly adopts gas activation, and then adopts a reagent activation method, so that the surface area of the activated carbon can be further improved, the preparation process is simple and convenient and is environment-friendly, the prepared activated carbon has large specific surface area, small aperture and strong adsorption capacity, bagasse is adopted as a raw material to prepare the activated carbon, an effective way is provided for solving the reutilization of the bagasse, the waste of resources and environmental pollution are avoided, the bagasse is a safe and nontoxic renewable biomass material, the activated carbon prepared by the method can be used for processing partial foods, the product is high, and good social and economic benefits can be generated, and the activated carbon has strong decolorization capacity, good stability, high strength, safety and no toxicity.)
技术领域
本发明涉及活性炭材料领域，特别涉及一种蔗渣活性炭及其制备方法。
背景技术
甘蔗渣是一种可再生资源，价格便宜，原料来源集中，收集简单，含有丰富的纤维，比表面积大，是制备活性炭的理想材料。由甘蔗渣制备的活性炭具有非常大的比表面积，可以应用于废水处理中的金属离子吸附。目前，糖厂生产的甘蔗渣主要用于锅炉的焚烧和提供予造纸厂造纸，其利用价值较低。因此，利用甘蔗渣制备活性炭，可以经济有效地利用甘蔗渣，提高其经济附加值，保护环境，为甘蔗的综合利用也提供了一个新的思路。目前制备活性炭的步骤中只采用一种活化方法。
活性炭的活化方法可分为物理气体活化法和化学试剂活化法。物理气体活化法常采用水蒸气、空气、二氧化炭为活化介质，化学试剂活化法主要以硫酸钴溶液、氯化锌溶液等为活化试剂。采用化学试剂活化法可以缩短生产周期、有利于形成多孔结构，且生产出来的产品质量比较好。
近些年来，有学者将甘蔗渣制取活性炭，用于对重金属废水的吸附处理，取得了一定的效果。但是，甘蔗渣活性炭在使用过程中存在吸附稳定性不好、强度不高、吸附性能一般等问题，从而制约了甘蔗渣活性炭的使用
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种蔗渣活性炭及其制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
本发明一种蔗渣活性炭及其制备方法，具体包括如下步骤：
a.预处理：将甘蔗渣充分粉碎，筛分至2～5mm，用去离子水清洗4～5次，并置于干燥箱中在90～105℃下烘干，得干燥甘蔗渣备用；
b.炭化：在氮气保护下，将干燥后的甘蔗渣置于石英舟中，再转移到密闭的管式炉内，加热至炭粒红炽或不再产生气体后停止加热，冷却至室温，送入研磨机研磨并过30-40目筛，获得蔗渣炭粒；
c.活化：将所得蔗渣炭粒在800℃下用水蒸汽活化约12h后，在850℃下，用13％二氧化碳、87％水蒸气的混合气活化约12h；
d.酸洗：将活化后的蔗渣用等体积的稀酸进行清洗，然后加入蒸馏水煮沸并保温20-30min，蒸馏水洗至溶液呈中性，得到活性炭半成品；
e.干燥：将酸洗好的活性炭半成品放入90～110℃的电热恒温鼓风干燥箱中干燥4～5h；
f.后处理：置于干燥箱中在90～110℃下烘干，即得甘蔗渣活性炭。
作为本发明的一种优选技术方案，所述活化采用水蒸汽活化或用磷酸进行活化或用氯化锌进行活化。
作为本发明的一种优选技术方案，所述干燥后的甘蔗渣与质量分数为40.6％的磷酸溶液，按照1：1.5的蔗酸比混合进行活化处理。
作为本发明的一种优选技术方案，所述氯化锌溶液质量浓度190g/L。
作为本发明的一种优选技术方案，所述在步骤d稀酸是碳酸、硝酸、磷酸中的一种或一种以上，所述碳酸的浓度为0.1～0.3mol/L，所述硝酸的浓度为0.05～0.2mol/L，所述磷酸的浓度为0.1～0.2mol/L。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1：本发明采用二次活化法制备活性炭，先采用气体活化，再采用试剂活化法，可以进一步提高活性炭的表面积，制备过程简便、对环境友好，本发明制备的活性炭具有比表面积大、孔径小、吸附能力强，本发明采用甘蔗渣为原料来制备活性炭，不但为解决甘蔗渣的再利用、避免资源的浪费和环境污染提供了有效途径，而且甘蔗渣本身是一种安全无毒的可再生生物质材料，由其制备得到的活性炭可用于部分食品类加工，产品附加值高，可产生良好的社会和经济效益，并且本发明的活性炭脱色能力强，稳定性好，强度高，安全无毒。
具体实施方式
以下本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本发明提供一种蔗渣活性炭及其制备方法，具体包括如下步骤：
a.预处理：将甘蔗渣充分粉碎，筛分至2～5mm，用去离子水清洗4～5次，并置于干燥箱中在90～105℃下烘干，得干燥甘蔗渣备用；
b.炭化：在氮气保护下，将干燥后的甘蔗渣置于石英舟中，再转移到密闭的管式炉内，加热至炭粒红炽或不再产生气体后停止加热，冷却至室温，送入研磨机研磨并过30-40目筛，获得蔗渣炭粒；
c.活化：将所得蔗渣炭粒在800℃下用水蒸汽活化约12h后，在850℃下，用13％二氧化碳、87％水蒸气的混合气活化约12h；
d.酸洗：将活化后的蔗渣用等体积的稀酸进行清洗，然后加入蒸馏水煮沸并保温20-30min，蒸馏水洗至溶液呈中性，得到活性炭半成品；
e.干燥：将酸洗好的活性炭半成品放入90～110℃的电热恒温鼓风干燥箱中干燥4～5h；
f.后处理：置于干燥箱中在90～110℃下烘干，即得甘蔗渣活性炭。
实施例2
本发明提供一种蔗渣活性炭及其制备方法，具体包括如下步骤：
a.预处理：将甘蔗渣充分粉碎，筛分至2～5mm，用去离子水清洗4～5次，并置于干燥箱中在90～105℃下烘干，得干燥甘蔗渣备用；
b.炭化：在氮气保护下，将干燥后的甘蔗渣置于石英舟中，再转移到密闭的管式炉内，加热至炭粒红炽或不再产生气体后停止加热，冷却至室温，送入研磨机研磨并过30-40目筛，获得蔗渣炭粒；
c.活化：将所得蔗渣炭粒在800℃下用水蒸汽活化约12h后，磷酸积分数17％、添加剂x含量5％、活化温度500℃、活化时间0.3h，在此工艺条件下所制备的活性炭样品的得率为45.68％，碘吸附值为1562.52mg/g，活化剂磷酸经l0次循环回收利用后，样品的碘吸附值为958.6mg/g、得率为58.62％；
d.酸洗：将活化后的蔗渣用等体积的稀酸进行清洗，然后加入蒸馏水煮沸并保温20-30min，蒸馏水洗至溶液呈中性，得到活性炭半成品；
e.干燥：将酸洗好的活性炭半成品放入90～110℃的电热恒温鼓风干燥箱中干燥4～5h；
f.后处理：置于干燥箱中在90～110℃下烘干，即得甘蔗渣活性炭。
实施例3
本发明提供一种蔗渣活性炭及其制备方法，具体包括如下步骤：
a.预处理：将甘蔗渣充分粉碎，筛分至2～5mm，用去离子水清洗4～5次，并置于干燥箱中在90～105℃下烘干，得干燥甘蔗渣备用；
b.炭化：在氮气保护下，将干燥后的甘蔗渣置于石英舟中，再转移到密闭的管式炉内，加热至炭粒红炽或不再产生气体后停止加热，冷却至室温，送入研磨机研磨并过30-40目筛，获得蔗渣炭粒；
c.活化：将所得蔗渣炭粒在800℃下用水蒸汽活化约12h后，活化温度850℃、氯化锌溶液质量浓度190g/L、活化时间1h，所得甘蔗渣活性炭吸附剂的得率为30.3％，碘吸附值为1060mg/g，亚甲基蓝吸附值为13.0mL，活化剂浓度为氧化锌2.0mol/L，活化剂与甘蔗渣的质量比为5：1，活化时间为24h，炭化温度为500-600℃，炭化时间为50min，以氮气作为保护气，流量为2.6L/min，制得的活性炭的碘值为520mg/g，得率为38.6％比表面积为752m2/g，均孔径为2.4nm，孔体积为7.1x10-2/g；
d.酸洗：将活化后的蔗渣用等体积的稀酸进行清洗，然后加入蒸馏水煮沸并保温20-30min，蒸馏水洗至溶液呈中性，得到活性炭半成品；
e.干燥：将酸洗好的活性炭半成品放入90～110℃的电热恒温鼓风干燥箱中干燥4～5h；
f.后处理：置于干燥箱中在90～110℃下烘干，即得甘蔗渣活性炭。
本发明采用二次活化法制备活性炭，先采用气体活化，再采用试剂活化法，可以进一步提高活性炭的表面积，制备过程简便、对环境友好，本发明制备的活性炭具有比表面积大、孔径小、吸附能力强，本发明采用甘蔗渣为原料来制备活性炭，不但为解决甘蔗渣的再利用、避免资源的浪费和环境污染提供了有效途径，而且甘蔗渣本身是一种安全无毒的可再生生物质材料，由其制备得到的活性炭可用于部分食品类加工，产品附加值高，可产生良好的社会和经济效益，并且本发明的活性炭脱色能力强，稳定性好，强度高，安全无毒。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：光气合成及盐水蒸发电解一体化处理工艺