一種漢麻稈、樹根混合活性炭的工藝制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)的目的是設(shè)計(jì)一種混合活性炭的制備方法，采用漢麻稈和樹根作為原料，通過活化、捏合、擠壓等，采用磷酸一步活化法制備出混合材料的活性炭。目前活性炭應(yīng)用技術(shù)中缺乏針對不同的吸附對象，選用相應(yīng)材料的活性炭的應(yīng)用技術(shù)較為單一。基本上都是采用單一的材料制備活性炭，造成活性炭吸附率較低，吸附效果不理想。本發(fā)明專利技術(shù)制備的活性炭具有較高的比表面積，良好的吸附污物的功能，還具有定型堅(jiān)固，廢物利用，治污成本低，低碳節(jié)能和治理效果好的優(yōu)點(diǎn)。

Method for preparing mixed active carbon from hemp stalk and root

The purpose of the invention is a preparation method of a hybrid design of activated carbon, the hemp stem and root as raw material, through activation, kneading, extrusion, step activation with phosphoric acid was prepared by activated carbon mixed materials. At present, the application technology of activated carbon in the application of activated carbon is relatively simple. Basically, the preparation of activated carbon with a single material, resulting in low adsorption rate of activated carbon, adsorption effect is not ideal. The activated carbon prepared by the invention has the advantages of high specific surface area, good adsorption function of the dirt, and the advantages of solid and strong adsorption, waste utilization, low pollution control cost, low carbon energy saving and good control effect.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于一種活性炭的制備方法。
技術(shù)介紹
活性炭以其巨大的比表面積和豐富的孔隙結(jié)構(gòu)成為了工業(yè)應(yīng)用中極其通用的一種吸附劑，被廣泛使用于各類生活應(yīng)用中。活性炭通過從液體和氣體中吸附有害物質(zhì)，可以去除空氣中的異味、飲用水中的雜質(zhì)、重金屬離子等，起到凈化的作用。傳統(tǒng)的活性炭是用煤、焦炭以及木制品制得的，而現(xiàn)在這些資源供應(yīng)緊缺，主要用于國民支柱產(chǎn)業(yè)。21世紀(jì)以來，資源匱乏問題的日益突出，使如何利用環(huán)保可再生材料來制備活性炭成為研究熱點(diǎn)。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，2010年全國秸稈理論資源量為8.4億噸，可收集的資源量約為7億噸，秸稈資源豐富。但對秸稈的綜合利用程度較低，大部分秸稈被就地焚燒或粉碎還田，不僅沒有得到增值化利用，還對環(huán)境造成非常嚴(yán)重的污染。因此，尋找廢棄農(nóng)作物秸稈高效利用途徑是一個(gè)亟待解決的問題。不少學(xué)者從農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品中開拓出了制備活性炭的新材料，使用大麥秸稈制備出了高吸附性能的活性炭，對工業(yè)污染物亞甲基藍(lán)染液有較好的吸附作用；毛宇等以廢棄的辣椒秸稈為原料，KOH為活化劑制備活性炭，得到了碘吸附值高達(dá)2356.40mg/g的活性炭，且通過掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)其具有豐富發(fā)達(dá)的蜂窩狀孔隙結(jié)構(gòu)。使用農(nóng)作物秸稈制備活性炭，不僅可以降低活性炭對傳統(tǒng)原料的依賴性，而且可以減少資源消耗、提高秸稈的利用效率，并降低環(huán)境污染。漢麻稈因產(chǎn)量大、價(jià)格低廉、可再生等優(yōu)點(diǎn)而引起人們的高度關(guān)注。漢麻是我國主要纖維素作物之一，在各地均有種植。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國漢麻產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的1/3，排名第一，一季漢麻稈產(chǎn)量相當(dāng)于一年速生林。同時(shí)漢麻稈中含有豐富的纖維素和木素，并具有天然納米級孔隙結(jié)構(gòu)，因此引起國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。目前用物理法和化學(xué)法生產(chǎn)出的不同材質(zhì)的活性炭的物理和化學(xué)性能不盡相同，不同的原料有不同的孔徑，其中以椰殼為原料的活性炭的孔徑最小，木質(zhì)活性炭的孔徑一般較大，煤質(zhì)活性炭的孔徑介于兩者之間。目前活性炭應(yīng)用技術(shù)中缺乏針對不同的吸附對象，選用相應(yīng)材料的活性炭的應(yīng)用技術(shù)較為單一。基本上都是采用單一的材料制備活性炭，造成活性炭吸附率較低，吸附效果不理想。利用秸稈制得的活性炭，碘吸附值、比表面積均處于較高的水平，性能優(yōu)良，既可以節(jié)約資源，實(shí)現(xiàn)秸稈的增值化利用，又可以制備出需求量大的活性炭，拓展能源利用渠道的新模式。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是設(shè)計(jì)一種活性炭的制備方法，采用漢麻稈和樹根混合的制備方法能保證該活性炭具有較高的比表面積，良好的吸附污物的功能，還具有定型堅(jiān)固，廢物利用，治污成本低，低碳節(jié)能和治理效果好的優(yōu)點(diǎn)；并且采用磷酸一步合成法，節(jié)省能源，操作簡便。為此，活性炭所使用的原料的重量配比是：漢麻稈與樹根按1∶1比例進(jìn)行混合。其具體步驟如下：(1)原料預(yù)處理：將漢麻稈和樹根去皮后鋸切成半徑2cm、長4cm左右的小段，用蒸餾水清洗，于105℃下干燥至質(zhì)量恒定；(2)烘干粉碎：采用高速藥物粉碎機(jī)對漢麻稈、樹根小段進(jìn)行粉碎，篩取100～300目粉末，烘干備用；(3)浸泡：分別稱取相同質(zhì)量的漢麻稈、樹根粉末置于瓷坩堝中，將濃度為50％磷酸溶液與混合粉末混合均勻，室溫下浸漬處理16～24h，放于電熱鼓風(fēng)干燥箱中，于105℃下干燥至質(zhì)量恒定。(4)活化：將烘干的混合物移至馬弗爐中，在沒有氮?dú)獗Ｗo(hù)的條件下，以10℃/min的升溫速率升溫至一定溫度并保持一定時(shí)間；(6)活化后處理：將活化得到的活性炭樣品冷卻至室溫取出，用蒸餾水反復(fù)清洗至濾液呈中性，過濾，濾餅于110℃下干燥至質(zhì)量恒重，制得活性炭樣品；(7)捏合：將活性炭粉末放置混捏機(jī)中，加入適中的蒸餾水，混捏50分鐘后，陸續(xù)加入10～15份的聚磷酸鈉，繼續(xù)捏合15分鐘，在混捏機(jī)中捏成捏合物；(8)擠壓：將捏何物放入裝有模具的壓力機(jī)內(nèi)，工作壓強(qiáng)為200Kg/m2～300Kg/m2，擠壓5分鐘；(9)干燥：將步驟(8)制成的型材置入烘干機(jī)內(nèi)烘干，烘干機(jī)轉(zhuǎn)速為1～5轉(zhuǎn)/分鐘，溫度180℃～200℃，烘干時(shí)間60～80分鐘，制成活性炭產(chǎn)品。在步驟3中，活化劑為磷酸，活化劑和碳化料粉末的質(zhì)量比為1～3∶1。在步驟4中，升溫加熱到500℃～650℃，保溫1～2h。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果：1、本專利技術(shù)將漢麻稈和樹根兩種原料混合，并采用磷酸一步合成法的制備方法，既保證活性炭具有高比表面面積，良好的吸附功能，又能節(jié)省原料，減少炭化造成的環(huán)境污染。最終將活性炭粉末模壓成型，能使其定型堅(jiān)固，經(jīng)久耐用。2、本專利技術(shù)采用兩種原料混合后制備的活性炭其各項(xiàng)指標(biāo)優(yōu)于采用單一的活性炭產(chǎn)品，本專利技術(shù)產(chǎn)品的吸附容量提高55％，解吸殘留小于30％，吸脫附速度提高80～90％，比表面1600～2000m2/g，本專利技術(shù)產(chǎn)品的正壓強(qiáng)度9～9.8Mpa，側(cè)壓強(qiáng)度5～6.7Mpa。本專利技術(shù)制成的吸附過濾材孔徑適中，不易堵塞，吸附阻力小，利于材料內(nèi)的活性炭充分發(fā)揮作用，有效吸附有毒物質(zhì)。3、本專利技術(shù)方法定型堅(jiān)固，廢物利用，治污成本低，低碳節(jié)能和治理效果好，利于推廣使用。具體實(shí)施方式。下面結(jié)合具體實(shí)施事例，對本專利技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)說明：實(shí)施例1：所使用的原料的重量配比是：所使用的原料的重量配比是：樹根40份、漢麻稈40份、聚磷酸鈉15份。將漢麻稈和樹根去皮后鋸切成半徑2cm、長4cm左右的小段，用蒸餾水清洗，于105℃下干燥至質(zhì)量恒定；置入粉碎機(jī)中粉碎，將其粉碎至能通過100目篩，得粉末。將粉末用濃度為50％的磷酸以質(zhì)量比為2∶1的比例浸泡，浸泡時(shí)間為16小時(shí)；將浸泡后的粉末加入攪拌機(jī)中，攪拌、混合均勻，制成混合料。將混合料裝入木材炭化裝置中，加熱至溫度500℃時(shí)保溫60分鐘，進(jìn)行干餾炭化之后冷卻至室溫，得混合料木炭。將混合料木炭置入球磨機(jī)中球磨，得混合料炭粉。將得到的混合料以質(zhì)量比3∶1的比例放置混捏機(jī)中，加入適中的蒸餾水，混捏50分鐘后，陸續(xù)加入15份的聚磷酸鈉，繼續(xù)捏合15分鐘，在混捏機(jī)中捏成捏合物；將捏何物放入裝有模具的壓力機(jī)內(nèi)，工作壓強(qiáng)為200Kg/m2～300Kg/m2，擠壓5分鐘。將制成的型材置入烘干機(jī)內(nèi)烘干，烘干機(jī)轉(zhuǎn)速為1～5轉(zhuǎn)/分鐘，溫度180℃～200℃，烘干時(shí)間60～80分鐘，制成活性炭產(chǎn)品。制成的活性炭產(chǎn)品的性能：制備的活性炭的比表面積為1800.85m2/g，微孔比表面積為1491.34m2/g，碘吸附值為1736.01mg/g，總孔容為0.99cm3/g，對六價(jià)鉻離子的去除率為89.51％。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種漢麻稈、樹根混合活性炭的制備方法，其特征在于：(1)所使用的原料的重量配比是：漢麻稈與樹根按1:1比例進(jìn)行混合；將樹根、漢麻稈在105℃溫度下烘干至水分含量為3％，置入粉碎機(jī)中粉碎，將其粉碎至能通過80～100目篩；(2)將步驟(1)中制得的原料粉末用濃度為50％的磷酸以質(zhì)量比為1～3:1的比例浸泡，浸泡時(shí)間為16～24小時(shí)；(3)將步驟(2)中制得的樣品移至馬弗爐中，在沒有氮?dú)獗Ｗo(hù)的條件下，以10℃/min的升溫速率升溫至一定溫度并保持一定時(shí)間；(4)將步驟(3)中制得的樣品冷卻至室溫取出，用蒸餾水反復(fù)清洗至濾液呈中性，過濾，濾餅于110℃下干燥至質(zhì)量恒重；(5)將步驟(4)中制得的活性炭放置于混捏機(jī)中，加入適中的蒸餾水，混捏50分鐘后，依次加入10～15份的聚磷酸鈉，繼續(xù)捏合15分鐘，在混捏機(jī)中捏成捏合物；(6)將步驟(5)中制得的捏合物放入裝有模具的壓力機(jī)內(nèi)，工作壓強(qiáng)為200Kg/m2～300Kg/m2，擠壓5分鐘；(7)將步驟(6)制成的型材置入烘干機(jī)內(nèi)烘干，烘干機(jī)轉(zhuǎn)速為1～5轉(zhuǎn)/分鐘，溫度180℃～200℃，烘干時(shí)間60～80分鐘，制成活性炭產(chǎn)品。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種漢麻稈、樹根混合活性炭的制備方法，其特征在于：(1)所使用的原料的重量配比是：漢麻稈與樹根按1:1比例進(jìn)行混合；將樹根、漢麻稈在105℃溫度下烘干至水分含量為3％，置入粉碎機(jī)中粉碎，將其粉碎至能通過80～100目篩；(2)將步驟(1)中制得的原料粉末用濃度為50％的磷酸以質(zhì)量比為1～3:1的比例浸泡，浸泡時(shí)間為16～24小時(shí)；(3)將步驟(2)中制得的樣品移至馬弗爐中，在沒有氮?dú)獗Ｗo(hù)的條件下，以10℃/min的升溫速率升溫至一定溫度并保持一定時(shí)間；(4)將步驟(3)中制得的樣品冷卻至室溫取出，用蒸餾水反復(fù)清洗至濾液呈中性，過濾，濾餅于110℃下干燥至質(zhì)量恒重；(5)將步驟(4)中制得的活性炭放置于混捏機(jī)中，加入適中的蒸餾水，混捏50分鐘后，依次加入10～15份的聚磷酸鈉，繼續(xù)捏合15分鐘，在混捏機(jī)中捏成捏合物；(6)將步驟(5)中制得的捏合物放入裝有模具的壓力機(jī)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳瑤，高建民，趙陽，張?bào)K，
申請(專利權(quán))人：北京林業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11