CN101847481A - 废弃生物质制备C-Fe壳核磁性活性炭的新工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明确立了一套利用废弃生物质制备具有C-Fe壳核结构磁性活性炭的新工艺。本工艺克服了传统壳核活性炭制备过程繁琐、成本高、价格昂贵的弊端，利用生物质在加热条件下的形态变化，实现了生物质的碳化、活化、磁性赋予及保护一步完成。该工艺的关键在于选择适当的活化剂，控制适宜的碳化升温制度和碳化气氛，使活性炭在生产过程中将铁完全包覆。得到的活性炭具有高比表面积、孔容和高磁强度并具有C-Fe壳核结构。实验证明经2M硝酸溶液浸泡2h后磁性不发生丢失，产品可以在强酸性溶液中使用。
Description
技术领域
本发明涉及生物质废弃物处理处置，属于环境保护与资源综合利用领域的固体废弃物资源化技术研发，尤其适合于大量农林业产生的废弃生物质的资源化利用。
背景技术
磁性中心被保护即具有壳核结构的磁性活性炭是活性炭领域的研究热点，其作为催化剂载体和吸附剂在清洁生产特别是污水处理等领域有着重要的应用。具有壳核结构的活性炭可以克服一般磁性活性炭在强酸性溶液中磁性丢失的弊端，当前这类活性炭的制备一般分为几步进行：首先制备活性炭，通过一定工艺引入磁性，然后进行磁性保护，步骤繁琐，再加上活性炭制备成本较高，使得该类活性炭价格昂贵，大规模使用受到限制。
我国生物质废弃物资源丰富，总量为每年30亿吨干物质左右，其中每年至少产生6亿吨农作物秸秆、400万吨甘蔗渣、100万吨森林采伐加工剩余物。目前，这些生物质除了少量的作为燃料使用外，大量的被废弃或就地焚烧，这些废弃物生物质的不正当处理已经造成了严重的环境污染。
本发明以废弃生物质为原料制备用途广泛的C-Fe壳核结构活性炭，在降低该类活性炭生产成本的同时也为大量废弃生物质找到了一条行之有效的处置技术。
发明内容
本发明的目的是以废弃生物质为原料一步制备具有C-Fe壳核结构的磁性活性炭。具体工艺包括：将废弃生物质与氯化铁和氯化锌混合溶液以一定的比例混合，陈化一定时间，然后将混合物在惰性氛围中进行裂解，保持一定时间后自然冷却至室温。制备过程中生物质的碳化、活化、磁性赋予及磁性保护同时完成，由此得到的活性炭具有高比表面积(1450m2/g)和孔容(0.70cm3/g)，高饱和磁强度(22emu/g)并且具有C-Fe壳核结构，产品不仅具有一般的磁性活性炭的性能，还完全可以在强酸性介质中使用。此工艺的处理效果受氯化铁和活化剂加入量、升温制度、裂解温度、裂解时间等因素的影响。下面结合说明书附图及实施方案进一步阐述本发明的内容。
附图说明
图1表示本发明的工艺流程示意图。
图2是以木屑为原料的产品效果图。其中图A为磁性活性炭分散在2MHNO3溶液中，图B显示分散2h后铁未溶出，加入外部磁场后活性炭被吸引聚集，表明磁性未丢失。
具体实施方式
将木屑与氯化铁和氯化锌的混合溶液以固液比1∶5的比例混合(木屑，氯化铁和氯化锌质量比为20∶1∶10)，在60℃陈化6h。然后将得到的混合物放入裂解炉，在氮气气氛的保护下以5℃/min的升温速率升至700℃进行裂解，裂解时间为30min，停止加热后在氮气保护下自然冷却到室温。反应得到的产物分别用稀酸和去离子水洗涤然后干燥即得产品。
Claims (4)
1.废弃生物质物制备C-Fe壳核磁性活性炭的新工艺，其特征在于：将废弃生物质(秸秆或木屑)与含有氯化铁和氯化锌的混合溶液以一定的比例混合，然后将混合物放入裂解炉升温至裂解温度，保持一定时间后自然冷却至室温，固体产物分别用稀酸和去离子水洗涤。一步处理得到的磁性活性炭，产品具有高比表面积、大孔容、高磁性以及C-Fe壳核结构的特点。
2.根据权利要求书1所述的废弃生物质物制备磁性活性炭的新工艺，其特征是：生物质与氯化铁和氯化锌的混合溶液以固液比1∶5混合，其中生物质，氯化铁和氯化锌质量比为20∶1∶10。
3.根据权利要求书1所述的废弃生物质物制备磁性活性炭的新工艺，其特征是：混合物在60℃陈化6h。
4.根据权利要求书1所述的废弃生物质物制备磁性活性炭的新工艺，其特征是：在氮气氛围中以5℃/min的升温速率加热至700℃进行裂解，裂解时间为30min，氮气保护下自然冷却到室温。
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