以植物秸秆木质素为原料制备活性炭工艺研究

摘要

活性炭是一种多孔性的吸附剂，由微晶和无定型炭构成，具有高度发达的孔隙结构及巨大的比表面积，化学性质稳定。在工业、农业、国防、环保、食品、医药、轻纺、石油等多个领域中，活性炭得到了日益广泛的应用。但是，制备活性炭的高昂成本大大限制了其发展及应用。寻找价格低廉、原料丰富及改进制备方法是目前降低活性炭制备成本的有效措施。
　　 工业上制备活性炭的主要原料是木屑、各类煤、椰壳以及一些高聚物，以植物秸秆发酵制酒精后所得木质素为原料制备活性炭的研究国内外未见报道。本研究以生物木质素为原料，以氯化锌(ZnCl2)为活化剂制备活性炭，并对盐酸溶液及活化剂进行回收再利用。真正做到了融节能、环保及自然资源充分利用为一体的绿色化工生产技术。此外，以生产量一吨为例，对植物秸秆发酵制酒精后所得木质素为原料生产活性炭工艺进行初步的成本分析，为该项工艺今后的工业化生产奠定了良好的基础。
　　 通过正交试验考察了陈放时间、陈放温度、原材料和活化剂的配比（物料比），活化剂浓度、活化温度和活化时间这6个因素对活性炭吸附能力的影响，最终得到调控活性炭性能的工艺方法和工艺条件。氯化锌法制备玉米秸秆木质素活性炭的最佳工艺参数为:陈放时间36h，陈放温度80℃，物料比1∶3，活化剂浓度65％，活化温度500℃，活化时间80min。所制得活性炭的亚甲基蓝吸附值为12.4mL/0.1g，得率96.16％，其吸附效果高于商业活性炭。对盐酸溶液及活化剂进行了回收再利用，所得盐酸溶液的回收率为75％，氯化锌活化剂的回收率为96.3％。以活性炭生产量一吨为例，其初步成本合计为1800元/t。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 活性炭概述

1．3 活性炭应用

1．3．1 活性炭在气、液相吸附方面的应用

1．3．2 在医学领域中的应用

1．3．3 作为催化剂和催化剂的载体

1．3．4 其他用途

1．4 木质素基活性炭研究进展

1．4．1 木质素的应用

1．4．2 国内外研究进展

1．5 课题的主要研究内容

第2章 活性炭的制备工艺研究

2．1 引言

2．2 活性炭的制备方法

2．2．1 物理活化法

2．2．2 化学活化法

2．2．3 后处理工艺

2．3 活性炭的实验制备

2．3．1 实验材料、试剂与仪器

2．3．2 木质素粗样的组分检测

2．3．3 活性炭制备的实验方法

2．3．4 产品主要性能检测

2．3．5 实验结果与讨论

2．4 本章小结

第3章 盐酸溶液及活化剂的回收

3．1 引言

3．2 实验材料、试剂与仪器

3．3 实验方法

3．3．1 盐酸溶液及氯化锌活化剂回收工艺流程

3．3．2 盐酸溶液的回收

3．3．3 活化剂的回收

3．4 本章小结

第4章 活性炭生产工艺的成本核算

4．1 引言

4．2 活性炭生产工艺概况

4．3 工艺成本分析

4．3．1 主要原料成本核算

4．3．2 用水成本

4．3．3 用电成本

4．3．4 设备使用费

4．3．5 人工费用

4．3．6 合计成本

4．4 本章小结

结论

参考文献

致谢