CN102826548A - 蕉树基活性炭及其制备方法 - Google Patents

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谢祖芳
朱万仁
庞起
陈渊
何军
刘荣军
何冬梅
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Abstract

本发明公开了一种蕉树基活性炭及其制备方法，利用香蕉树为原料制备活性炭，采用微波辐射、化学活化法处理香蕉树，获得微孔多、比表面积高、吸附能力强的蕉树基活性炭，可作为高性能活性炭吸附剂。本发明属于农副产品废物利用，利于环境保护。应用本发明不仅可以充分利用特色产业废弃物丰富的碳资源，避免其引起的环境污染，并拓宽了我国高性能活性炭生产原料的来源渠道；而且，还可以有效提高香蕉产业的附加价值，具有可观的经济效益和社会效益。

Description

蕉树基活性炭及其制备方法
技术领域
本发明属于活性炭制备技术领域，特别涉及一种蕉树基活性炭及其制备方法。
背景技术
活性炭是一种性能优异的吸附剂，几乎在所有领域广泛应用，是国民经济建设和人们日常生活中不可缺少的产品。随着人们对生存质量的要求不断提高，活性炭的需求量也逐年增加。由于木材和煤资源的短缺，目前国内外利用农林废弃物等为原料来制取活性炭的研究越来越被重视，有些已实现产业化。农林废弃物尤其是农作物及植物类（椰壳、核桃壳、玉米芯、烟杆、麦秆、稻杆等）大都具有一定的含碳量，是制备优良活性炭的良好原料。
香蕉是人们喜食的水果，具有营养丰富及食疗效能等重要经济价值，属可再生资源。全世界栽培香蕉的国家和地区达130个，其中，主产区为中南美洲和亚洲。我国的香蕉种植主要分布在广东、广西、福建、台湾、云南和海南，贵州、四川、重庆也有少量栽培。如今，我国产蕉大省的香蕉种植面积很广，多已实现规模化及产业化，香蕉产业已成为这些省份的农业经济支柱和特色产业。香蕉树为大型草本果树，香蕉植株一生只开一次花，因此也只能结一次香蕉，所以在收获香蕉果实后须把香蕉树斩去，另一新蕉树在旁生出，再结果实。砍伐的香蕉树大多成为废弃物到处堆积，不仅污染环境，而且浪费了可供利用的资源。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种以香蕉树为原料、变废为利、节能环保、工艺简单、效率高成本低的蕉树基活性炭及其制备方法，以实现香蕉特色产业废弃香蕉树的高值化利用。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：蕉树基活性炭，以香蕉树为原料制备。
香蕉树包括香蕉茎、香蕉梗、香蕉叶。
粉状蕉树基活性炭的碘吸附值为1300～1800mg/g。
上述蕉树基活性炭以香蕉树为原料经微波辐射、化学活化法制备。
上述蕉树基活性炭的制备方法，包括以下步骤：
（1）将香蕉树洗净切小快，烘干；
（2）将烘干后的香蕉树粉碎，得蕉树粉；
（3）将蕉树粉置于微波辐射装置中进行炭化，得炭化料；
（4）炭化料研磨后与活化剂混合均匀，得混合料；
（5）混合料置于微波辐射装置中进行活化，得活化料；
（6）活化料用水充分洗涤，过滤，烘干固体物料，得蕉树基活性炭。
步骤（4）中活化剂为氢氧化钾粉末，炭化料与氢氧化钾粉末的质量比为1:1～5。
步骤（6）中洗涤至pH值为6～7。
步骤（6）中洗涤是先用10％盐酸溶液浸泡1小时，固液分离，室温下固体物料加水搅拌后用超声波震荡4～6min，再洗涤至pH值为6～7。
步骤（1）或（6）中烘干温度为80～120℃；步骤（2）中粉碎至粒度为40～60目；步骤（3）中炭化是在微波功率350～700W下隔氧加热炭化5～30min；步骤（5）中活化是在微波功率350～700W下隔氧加热活化5～30min。
针对香蕉特色产业废弃香蕉树浪费资源的问题，发明人首次回收利用香蕉树为原料制备活性炭，采用微波辐射、化学活化法处理香蕉树，获得微孔多、比表面积高、吸附能力强的蕉树基活性炭，可作为高性能活性炭吸附剂。本发明属于农副产品废物利用，利于环境保护。应用本发明不仅可以充分利用特色产业废弃物丰富的碳资源，避免其引起的环境污染，并拓宽了我国高性能活性炭生产原料的来源渠道；而且，还可以有效提高香蕉产业的附加价值，具有可观的经济效益和社会效益。
总之，本发明具有如下突出优点：
（1）巨大的资源优势首次利用废弃香蕉树，原料优良、来源广泛、价廉易得且属可再生资源，变废为利，既有利于废弃物综合利用和环境保护，实现了对香蕉特色产业废弃物的资源化利用，也扩大了活性炭的原料来源，降低活性炭的生产成本。
（2）工艺简单效高费低采用微波加热代替传统加热方法，用固相混合法代替液相浸渍法，使活性炭制备时间大大缩短，能耗低，节能环保，符合循环经济发展的需要。
（3）产品性能佳蕉树基活性炭（见图2和图3）微孔多、比表面积大、吸附性能强，是一种高性能活性炭。
附图说明
图1是本发明蕉树基活性炭的制备方法工艺流程图。
图2是本发明蕉树基活性炭的扫描电镜SEM图一。
图3是本发明蕉树基活性炭的扫描电镜SEM图二。
具体实施方式
图1显示了本发明蕉树基活性炭的制备方法工艺流程，以下结合实施例详细说明本发明，其中蕉树基活性炭的碘吸附值按中华人民共和国林业部GB/T12496.8－1999标准测定。
实施例1
（1）将香蕉树（香蕉茎、香蕉梗、香蕉叶）洗净切小快，110℃烘干；
（2）将烘干后的香蕉树粉碎至粒度为40目，得蕉树粉；
（3）将蕉树粉置于微波辐射装置中，在微波功率560W下隔氧加热炭化15min，得炭化料；
（4）炭化料研磨后与活化剂氢氧化钾粉末（炭化料与氢氧化钾粉末的质量比为1:2）混合均匀，得混合料；
（5）混合料置于微波辐射装置中，在微波功率560W下隔氧加热活化8min，得活化料；
（6）活化料先用10％盐酸溶液浸泡1小时，固液分离，室温下固体物料加水搅拌后用超声波震荡4min，再洗涤至pH值为7，过滤，100℃烘干固体物料3h，得蕉树基活性炭。
本例粉状蕉树基活性炭的碘吸附值为1762mg/g。
实施例2
（1）将香蕉树（香蕉茎、香蕉梗、香蕉叶）洗净切小快，110℃烘干；
（2）将烘干后的香蕉树粉碎至粒度为40目，得蕉树粉；
（3）将蕉树粉置于微波辐射装置中，在微波功率560W下隔氧加热炭化15min，得炭化料；
（4）炭化料研磨后与活化剂氢氧化钾粉末（炭化料与氢氧化钾粉末的质量比为1:2）混合均匀，得混合料；
（5）混合料置于微波辐射装置中，在微波功率700W下隔氧加热活化6min，得活化料；
（6）活化料先用10％盐酸溶液浸泡1小时，固液分离，室温下固体物料加水搅拌后用超声波震荡6min，再洗涤至pH值为6.5，过滤，110℃烘干固体物料3h，得蕉树基活性炭。
本例粉状蕉树基活性炭的碘吸附值为1602mg/g。
实施例3
（1）将香蕉树（香蕉茎、香蕉梗、香蕉叶）洗净切小快，110℃烘干；
（2）将烘干后的香蕉树粉碎至粒度为50目，得蕉树粉；
（3）将蕉树粉置于微波辐射装置中，在微波功率560W下隔氧加热炭化15min，得炭化料；
（4）炭化料研磨后与活化剂氢氧化钾粉末（炭化料与氢氧化钾粉末的质量比为1:1）混合均匀，得混合料；
（5）混合料置于微波辐射装置中，在微波功率420W下隔氧加热活化7min，得活化料；
（6）活化料先用10％盐酸溶液浸泡1小时，固液分离，室温下固体物料加水搅拌后用超声波震荡5min，再洗涤至pH值为7，过滤，100℃烘干固体物料3h，得蕉树基活性炭。
本例粉状蕉树基活性炭的碘吸附值为1316mg/g。
实施例4
（1）将香蕉树（香蕉茎、香蕉梗、香蕉叶）洗净切小快，110℃烘干；
（2）将烘干后的香蕉树粉碎至粒度为40目，得蕉树粉；
（3）将蕉树粉置于微波辐射装置中，在微波功率560W下隔氧加热炭化15min，得炭化料；
（4）炭化料研磨后与活化剂氢氧化钾粉末（炭化料与氢氧化钾粉末的质量比为1:2）混合均匀，得混合料；
（5）混合料置于微波辐射装置中，在微波功率560W下隔氧加热活化7min，得活化料；
（6）活化料先用10％盐酸溶液浸泡1小时，固液分离，室温下固体物料加水搅拌后用超声波震荡6min，再洗涤至pH值为7，过滤，100℃烘干固体物料3h，得蕉树基活性炭。
本例粉状蕉树基活性炭的碘吸附值为1581mg/g。
实施例5
（1）将香蕉树（香蕉茎、香蕉梗、香蕉叶）洗净切小快，110℃烘干；
（2）将烘干后的香蕉树粉碎至粒度为40目，得蕉树粉；
（3）将蕉树粉置于微波辐射装置中，在微波功率560W下隔氧加热炭化15min，得炭化料；
（4）炭化料研磨后与活化剂氢氧化钾粉末（炭化料与氢氧化钾粉末的质量比为1:2）混合均匀，得混合料；
（5）混合料置于微波辐射装置中，在微波功率560W下隔氧加热活化9min，得活化料；
（6）活化料用先用10％盐酸溶液浸泡1小时，固液分离，室温下固体物料加水搅拌后用超声波震荡5min，再洗涤至pH值为7，过滤，100℃烘干固体物料3h，得蕉树基活性炭。
本例粉状蕉树基活性炭的碘吸附值为1380mg/g。

Claims (9)

1.一种蕉树基活性炭，其特征在于以香蕉树为原料制备。
2.根据权利要求1所述的蕉树基活性炭，其特征在于：所述香蕉树包括香蕉茎、香蕉梗、香蕉叶。
3.根据权利要求1所述的蕉树基活性炭，其特征在于：粉状蕉树基活性炭的碘吸附值为1300～1800mg/g。
4.根据权利要求1所述的蕉树基活性炭，其特征在于以香蕉树为原料经微波辐射、化学活化法制备。
5.根据权利要求1所述蕉树基活性炭的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将香蕉树洗净切小快，烘干；
（2）将烘干后的香蕉树粉碎，得蕉树粉；
（3）将蕉树粉置于微波辐射装置中进行炭化，得炭化料；
（4）炭化料研磨后与活化剂混合均匀，得混合料；
（5）混合料置于微波辐射装置中进行活化，得活化料；
（6）活化料用水充分洗涤，过滤，烘干固体物料，得蕉树基活性炭。
6.根据权利要求5所述蕉树基活性炭的制备方法，其特征在于：步骤（4）中活化剂为氢氧化钾粉末，炭化料与氢氧化钾粉末的质量比为1:1～5。
7.根据权利要求5所述蕉树基活性炭的制备方法，其特征在于：步骤（6）中洗涤至pH值为6～7。
8.根据权利要求7所述蕉树基活性炭的制备方法，其特征在于：步骤（6）中洗涤是先用10％盐酸溶液浸泡1小时，固液分离，室温下固体物料加水搅拌后用超声波震荡4～6min，再洗涤至pH值为6～7。
9.根据权利要求5所述蕉树基活性炭的制备方法，其特征在于：步骤（1）或（6）中烘干温度为80～120℃；步骤（2）中粉碎至粒度为40～60目；步骤（3）中炭化是在微波功率350～700W下隔氧加热炭化5～30min；步骤（5）中活化是在微波功率350～700W下隔氧加热活化5～30min。
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