一种高性能食用菌菌渣活性炭及其制备方法

摘要

本发明提供了一种高性能食用菌菌渣活性炭的制备方法，其包括如下步骤：(1)将食用菌菌渣进行干燥后粉碎；(2)按质量比1:5～6，将步骤(1)所得物于25～30g/100ml的活化剂水溶液中混合均匀，于30～40℃下浸渍不低于20小时，过滤后，对滤饼进行干燥，在氮气氛围下，于750℃下活化4.5小时；(3)降温至室温，进行酸洗，然后水洗至中性，干燥后即得；所述活化剂，按重量比2:1:5，由氢氧化钠、氢氧化钾和碳酸钾组成。本发明所得活性炭对于亚甲基蓝和重金属铜具有十分优异的吸附效果，对于亚甲基蓝而言，吸附性能可达600mg/g，对于重金属铜的吸附效果可达222mg/g，对于碘吸附值也可达到2300mg/g。

说明书

技术领域

本发明属于活性炭制备领域，具体涉及一种高性能食用菌菌渣活性炭及其制备方法。

背景技术

食用菌是人们喜爱的食品之一，近些年来，随着其营养价值日益受人瞩目，其养殖规模也在不断扩大，随之而来的是其加工产生的废弃菌渣的处理问题日益突出。

而在农产品加工工业园区中，重金属和染料的处理也是重点的工作之一，但利用市售的处理产品(如市售活性炭)的成本较大，不太适合于规模推广应用。

对于工业园区的污染排放物的处理，为了使得成本最低化，一般是结合该工业园区的特点，合理对加工废弃物进行再利用，实现对污染排放物的处理。

食用菌菌渣在污染物的处理领域，可制备成生物炭和活性炭，活性炭由于在吸附量上具有优势，结合工业园区排污量较大的特点，可考虑将食用菌菌渣制备成活性炭。

然而，在以食用菌菌渣为原料制备活性炭领域的研究还非常的少，如何根据食用菌菌渣的特点优化此类活性炭的制备工艺，目前还缺乏可行的研究思路。《木屑型香菇菌菌渣活性炭及其制备方法》在这方面进行了一定的探讨，但是其所得活性炭的吸附能力不尽人意，对于亚甲基蓝的吸附能力不足200mg/g。申请号为200910033103.7的中国专利提供了两种活性炭的制备方法，分别为物理活化法和化学活化法，其中的化学活化法利用磷酸为活化剂。不过，其提供的两种方法所得的活性炭对于亚甲基蓝的吸附效果仍然不足200mg/g。

综上所述，现有技术尚未找到制备具有高性能的食用菌菌渣活性炭的制备方法，使得所得活性炭难以替代商用活性炭而无法投入实际的应用中。

发明内容

针对现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高性能食用菌菌渣活性炭的制备方法，所述方法包括如下步骤：

(1)将食用菌菌渣进行干燥后粉碎；

(2)按质量比1:5～6，将步骤(1)所得物于25～30g/100ml的活化剂水溶液中混合均匀，于30～40℃下浸渍不低于20小时，过滤后，对滤饼进行干燥，在氮气氛围下，于750℃下活化4.5小时；

(3)降温至室温，进行酸洗，然后水洗至中性，干燥后即得；所述活化剂，按重量比2:1:5，由氢氧化钠、氢氧化钾和碳酸钾组成。

目前，针对特定原料如何选择活化剂，本领域尚未形成较为统一的结论。如Hayashi等认为，以K₂CO₃为活化剂可以制备高比表面积的活性炭材料，而Lillo-Rodenas等人则发现，针对无烟煤，Na₂CO₃和K₂CO₃无法获得有效孔结构。

在本发明中，本发明的活化剂可以使得食用菌(杏鲍菇)菌渣在本发明所述活化温度下，开始形成初期空穴，最后逐步形成大量的微孔和中孔，且孔径分布较窄，由此所得活性炭比表面积大，经试验其对于亚甲基蓝、二价铜和碘的吸附值十分优异。

优选的，为了方便后续操作，在步骤(1)中，进行干燥时，干燥至含水量低于10％。

优选的，为了方便后续操作，在步骤(1)中，粉碎至100～200目。

优选的，从兼顾成本和效果角度角度而言，在步骤(2)中，按质量比1:5.5，将步骤(1)所得物于28g/100ml的活化剂水溶液中混合均匀。

优选的，为了方便后续操作，在步骤(2)中，进行干燥时，干燥至含水量低于10％。

步骤(3)中，酸洗时，所用酸为稀盐酸。

本发明的另外一个目的在于提供由上述方法制备得到的高性能食用菌菌渣活性炭。

本发明的还有一个目的在于提供上述高性能食用菌菌渣活性炭在吸附重金属铜和亚甲基蓝方面的应用。

本发明的有益效果：

1、本发明所得活性炭对于亚甲基蓝和重金属铜具有十分优异的吸附效果，对于亚甲基蓝而言，吸附性能可达600mg/g，对于重金属铜的吸附效果可达222mg/g，对于碘吸附值也可达到2300mg/g；

2、本发明的制备方法简单，所选活化剂均为廉价易得产品，具有较好的实际市场应用前景。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是以下实施例只是用于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员根据上述发明内容所做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

实施例1

(1)将食用菌菌渣进行干燥后粉碎至100～200目；干燥时，干燥至含水量低于10％；

(2)按质量比1:5，将步骤(1)所得物于30g/100ml的活化剂水溶液中混合均匀，于30～40℃下浸渍不低于20小时，过滤后，对滤饼进行干燥，在氮气氛围下，于750℃下活化4.5小时；

(3)降温至室温，利用稀盐酸进行酸洗，然后水洗至中性，干燥后即得；干燥时，干燥至含水量低于10％

所述活化剂，按重量比2:1:5，由氢氧化钠、氢氧化钾和碳酸钾组成。

实施例2

(1)将食用菌菌渣进行干燥后粉碎至100～200目；干燥时，干燥至含水量低于10％；

(2)按质量比1:6，将步骤(1)所得物于25g/100ml的活化剂水溶液中混合均匀，于30～40℃下浸渍不低于20小时，过滤后，对滤饼进行干燥，在氮气氛围下，于750℃下活化4.5小时；

(3)降温至室温，利用稀盐酸进行酸洗，然后水洗至中性，干燥后即得；干燥时，干燥至含水量低于10％

所述活化剂，按重量比2:1:5，由氢氧化钠、氢氧化钾和碳酸钾组成。

实施例3

(1)将食用菌菌渣进行干燥后粉碎至100～200目；干燥时，干燥至含水量低于10％；

(2)按质量比1:5.5，将步骤(1)所得物于28g/100ml的活化剂水溶液中混合均匀，于30～40℃下浸渍不低于20小时，过滤后，对滤饼进行干燥，在氮气氛围下，于750℃下活化4.5小时；

(3)降温至室温，利用稀盐酸进行酸洗，然后水洗至中性，干燥后即得；干燥时，干燥至含水量低于10％

所述活化剂，按重量比2:1:5，由氢氧化钠、氢氧化钾和碳酸钾组成。

对比实施例1

除了活化剂为碳酸钾之外，其余与实施例1一致。

对比实施例2

除了活化剂为氢氧化钾与碳酸钾(重量比1:5)混合物之外，其余与实施例1一致。

实验例

对实施例1～3和对比实施例1～2进行对亚甲基蓝、重金属铜和碘的吸附测试，结果如表1所示。

表1