一种制备小桐子壳基活性炭的方法

摘要

本发明涉及一种制备小桐子壳基活性炭的方法，该方法利用水蒸气或二氧化碳气体作为活化剂活化处理废弃小桐子果壳获得优质活性炭。本发明在炭化过程中采取高温炭化措施，活化过程中采用不同升温速率分段升温，具有活化时间短，能源消耗低，产物得率高，清洁环保等优点，产物活性炭的点吸附能力达到国家一级标准。本发明物料来源丰富，可以充分利用废弃小桐子壳资源，减少废弃小桐子壳堆积，燃烧带来的环境污染问题，为小桐子的综合利用开辟一条新的道路。

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种制备小桐子壳基活性炭的方法，属于材料制备技术领域。

二、背景技术

小桐子又名亮桐、臭油桐，是干热河谷重要的乡土化树种之一，目前，小桐子在农业、医学、环保及生态建设上都有应用。近年来，随着能源的消耗日益增大，随之产生的环境问题也变得日益严重，人们也越来越关注生物能源的利用，小桐子的种子可以作为生产柴油的原料，与有限的化石能源资源相比，利用能源植物如小桐子获取生物柴油是解决能源危机的途径之一，具有可再生的优势。然而，对小桐子的加工处理导致了农业废弃物如果壳的产生，这样的处理方法既不符合环境友好的社会发展趋势，同时经过焚烧或堆积的小桐子壳通常只能被用作为肥料，只有少的部分可以被循环利用，经济效益很低，这也是对这些可再利用资源的一种极大浪费。如果将这些果壳加以应用，将是一份非常大的资源，比较好的方法就是将这些废弃果壳转变成为高附加值产品，既能创造经济效益，又可以很好的解决环境问题，同时可以为小桐子产业化综合利用缺失的产业链补上重要的一环。

目前国内以小桐子壳为原料制备活性炭的研究很少，公开号为CN-101112984A的中国专利申请公开的“利用废弃麻风树果壳制备活性炭的方法”虽然分别采用物理和化学活化法制备小桐子壳活性炭，但一方面，化学法制得的产品虽然性能较好，但却在制备过程中引入了化学药剂，对环境存在着一定的危险性；另一方面，物理活化法虽避免了化学药剂的引入，但其活化时间却达到1-3小时，获得产品的性能也不够理想。专利200510010671.7公布了“一种利用农林废弃物制造机制木炭的方法”，该方法通过三个阶段的低温炭化获得机制木炭，但该方法的制备时间长，虽然在低温下进行制备，对能源的消耗依旧较大。专利200510010669.X公布了“一种物理法处理烟杆废弃物制活性炭的方法”，该法通过微波加热水蒸气活化制备烟杆基活性炭，虽然通过微波加热升温缩短了活化时间，但制备过程中水蒸气的流量较高，对设备的质量以及耐腐蚀程度有一定的要求，同时也需要更多的能源以获得高流量的水蒸气，不利于工艺的简化和普及。

本方法虽然仍沿用物理法活化工艺制备活性炭，但本法与现有物理活化法制备工艺相比，无论采用水蒸气或二氧化碳气体作为活化剂，活化阶段的时间都得到了有效的缩短，从而大大的缩短了活性炭产品的制备时间，有效的减少了能源消耗；本方法采用高温炭化工艺，既有利于改善炭化物料结构，又克服了物料本身质量轻，堆密度小，物料消耗多而产量低的缺点，在较大限度内提高产品活性炭的得率，提高了产品活性炭的经济价值，同时本法所制得的活性炭产品吸附性能优良，物料来源广泛，成本低，具有很强的市场竞争力。

三、发明内容

本发明的目的在于提供一种制备小桐子壳基活性炭的方法，将小桐子壳筛分并除去杂质后，在炭化炉炭化得到炭化物料，将炭化物料在活化炉中活化，可得到具有高吸附性能的成品活性炭。

本发明按以下工艺步骤完成：

1将去除杂质的原料小桐子壳置于炭化炉中，在5至100℃/min的升温速率下加热至400-1000℃进行炭化，炭化时间0.5至4小时。

2将所得的炭化物料粉碎至4到20目后置于反应炉中，在45±5℃/min的升温速率下升温至600℃，保温8-10min，使残留挥发份迅速挥发的同时减少物料的氧化消耗，然后在10±5℃/min的升温速率下升温至800至1000℃，达到预定温度后向炉内通入水蒸气或二氧化碳气体，在水蒸气或二氧化碳氛围下活化20至60min，水蒸气流量为1-8g/min，或二氧化碳气体的流量为50至600ml/min。

3得到的活化后活性炭在氮气保护下冷却至室温后在100-120℃下干燥2-5小时得到活性炭成品。

本发明具有以下优点：

1)利用废弃的小桐子壳制备活性炭，实现了废弃资源再次利用，为国内小桐子附属产品的处理开辟出了出了新的途径；

2)本发明采用高温炭化，既有利于改善炭化物料的结构，又有利于活化过程的进行，同时也可以提高产品活性炭的得率；

3)本发明以廉价的水蒸气或二氧化碳气体作为活化剂活化制备小桐子壳基活性炭，过程中不引入任何化学试剂，降低对环境造成的污染。

四、具体实施方式

实施例1

将备好的小桐子壳置于炭化炉中，在20℃/min的升温速率下升温至800℃保温0.5小时，将得到的炭化物料破碎至4至20目作为活化物料，将活化物料在45℃/min的升温速率下升温至600℃，保温10min，再以15℃/min的升温速率升温至950℃，以1.21g/min的水蒸气流量通入进行活化35分钟，得到活性炭成品。碘吸附值1165.3mg/g，得率29.2％。

实施例2

将备好的小桐子壳置于炭化炉中，在30℃/min的升温速率下升温至800℃保温1小时，将得到的炭化物料破碎至4至6目作为活化物料，将活化物料在40℃/min的升温速率下升温至600℃，保温10min，再以10℃/min的升温速率升温至870℃，以4.3g/min的水蒸气流量通入进行活化50分钟，得到活性炭成品。碘吸附值1087.1mg/g，得率23.7％。

实施例3

将备好的小桐子壳置于炭化炉中，在20℃/min的升温速率下升温至800℃保温0.5小时，将得到的炭化物料破碎至4至6目作为活化物料，将活化物料在50℃/min的升温速率下升温至600℃，保温8min，再以12℃/min的升温速率升温至960℃，以100ml/min的CO2流量通入进行活化40分钟，得到活性炭成品。碘吸附值1143.1mg/g，得率31.3％。