CN102838112B - 一种活性炭的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种活性炭的制备方法，其包括原材料的预处理过程和炭化过程，最后得到微孔活性炭。所述炭化过程是在常压、温度为350～520℃下进行的，炭化升温速率为1～10℃/min。本发明利用废弃的禽类羽毛作为原材料，为制备微孔炭材料提供一种新的方法，一方面缓解了禽类羽毛造成的环境污染问题，充分利用可再生资源；另一方面降低了微孔炭材料的制造成本，且炭化温度低，降低了炭化过程的能耗，还避免了使用化学试剂活化对环境造成的污染，具有良好的经济社会效益和综合利用价值。

Description

一种活性炭的制备方法
技术领域
本发明涉及活性炭的制备，尤其涉及一种利用禽类羽毛制备微孔活性炭的方法。
背景技术
活性炭由于具有高度发达的孔隙结构、巨大的内比表面积和优良的吸附性能而受到大量的关注。此外，其也因使用温度范围广，耐酸碱，吸附性强，可以再生，性能稳定等特点被广泛应用于制药、化工、食品、加工、冶金工业、农业等各个领域。
目前，我国生产活性炭的碳源主要来自于木质（果壳）和煤质两类，一方面，我国果壳资源有限，果壳类活性炭的收率较低；我国同时又是少林国家，有些地区采用成片砍伐林木制取活性炭，已经造成该地区的森林破环，水土流失，因而，生产活性炭只能采用林业加工废料。另一方面，虽然我国煤炭资源比较丰富，煤炭产量居世界首位，但是用于生产活性炭的低灰分、弱粘结类型的资源也并不多，就目前的开采而言，也没有做到分类型开发，若干年后，煤质活性炭原料紧张的状况也是不可避免的。另外，由木质和煤质作碳源制备活性炭时需要经过物理或化学活化。化学活化是以ZnCl2，KOH,，H3PO4，HNO3等为活化剂，与炭材料混合后在500-900℃、常压条件下直接活化制备活性炭。由于化学活化对设备腐蚀性大，污染环境，且其制备的活性炭中易残留化学药品，因此其应用受到限制；物理活化是用CO2，H2O，空气等氧化性气体作为活化剂，在常压、700-1000℃下与炭材料发生反应制备多孔炭材料。因为依赖氧化碳原子形成孔隙结构，故物理活化具有活化收率低，且活化温度较高等缺点。
综上所述，在不活化的条件下，开发利用可再生资源制备活性炭很有必要。禽类羽毛作为一种废弃资源，全球每年产量可达数亿吨，尤其在现代农业中，大规模的家禽养殖产生了大量的禽类羽毛废物。对于这些可利用价值低的废弃禽类羽毛被大量弃置于环境中，不但污染水、气环境，而且导致苍蝇、病毒滋生，给人类健康带来威胁。随着禽流感的流行，禽类羽毛也有传播疾病的危险。在我国，对废弃禽类羽毛资源的利用中，约10%~20%主要用于制备动物饲料，利用率和利用价值都不高，而另外大部分都没有被充分利用。因此，开发以禽类羽毛为原料生产活性炭的新工艺，意义重大。
发明内容
下面结合附图，对本发明作如下阐述。具体说明如下：
本发明所使用的禽类羽毛原料资源丰富，且成本低廉，采用禽类羽毛作为原料，通过将禽类羽毛在一定温度下炭化，提供一种微孔炭材料新的制备方法。以禽类羽毛为碳源，既能缓解废弃禽类羽毛对环境造成的污染，又能充分利用废弃资源，变废为宝，具有良好的经济社会效益和综合利用价值。
本发明的目的是提供一种微孔活性炭的制备方法。
本发明所提供的制备微孔活性炭的方法包括以下步骤：
1)将废弃禽类羽毛洗净，烘干；
2)将烘干后的羽毛放入管式电阻炉，在一定得温度下进行炭化，研磨后得到炭化产物。
所述步骤1)中的废弃禽类羽毛包括鸡毛，鸭毛，鹅毛的一种或几种。
所述步骤2)中的炭化，是禽类羽毛在惰性气体保护下，以1～10℃/min升温速率，从室温升至350～520℃，保温60～240分钟。
本发明的有益效果是：采用废弃禽类羽毛作为单一碳源，在350～520℃炭化，在不用活化的条件下，即可制备微孔活性炭。因此本发明充分利用了废弃禽类羽毛资源，降低了制备微孔活性炭的材料成本，避免了使用化学试剂活化对环境造成的污染，且炭化温度低，耗能少，制备的微孔活性炭可广泛应用于制药、化工、食品、加工、冶金工业、农业等各个领域。
所述废弃禽类羽毛包括鸡毛，鸭毛，鹅毛等的任意一种或几种。
所述的惰性气体为氮气。
附图说明
图1为制备的微孔活性炭透射电镜图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明进行进一步的说明：
实施例一：
用清水将羽毛洗涤干净，在40℃的温度下烘干；
将经过处理的羽毛装入坩埚，放入管式电阻炉中，在惰性气体保护的情况下，以1℃/min的升温速率升温至350℃，保温60分钟，然后降至室温；
将炭化后的羽毛放入研磨罐中，快速研磨30分钟后，再过筛（400目），制得微孔活性炭。计算活性炭产率（活性炭产率=炭化产物质量/炭化前物质质量），用氮气吸附/脱附仪测得其比表面积，微孔孔体积和孔径，结果见表1。
实施例二：
用清水将羽毛洗涤干净，在60℃的温度下烘干；
将经过处理的羽毛装入坩埚，放入管式电阻炉中，在惰性气体保护的情况下，以5℃/min的升温速率升温至380℃，保温100分钟，然后降至室温；
将炭化的羽毛放入研磨罐中，快速研磨30分钟后，再过筛（400目），制得微孔活性炭。计算活性炭产率（活性炭产率=炭化产物质量/炭化前物质质量），用氮气吸附仪/脱附仪测得了其比表面积，微孔孔体积和孔径，结果见表1。
实施例三：
用清水将羽毛洗涤干净，在80℃的温度下烘干；
将经过处理的羽毛装入坩埚，放入管式炉中，在惰性气体保护的情况下，以10℃/min的升温速率升温至400℃，保温150分钟，然后降至室温；
将炭化的羽毛放入研磨罐中，快速研磨30分钟后，再过筛（400目），制得微孔活性炭。计算活性炭产率（活性炭产率=炭化产物质量/炭化前物质质量），用氮气吸附/脱附仪测得了其比表面积，微孔孔体积和孔径，结果见表1。
实施例四：
用清水将羽毛洗涤干净，在80℃的温度下烘干；
将经过处理的羽毛装入坩埚，放入管式炉中，在惰性气体保护的情况下，以3℃/min的升温速率升温至430℃，保温180分钟，然后降至室温；
将炭化的羽毛放入研磨罐中，快速研磨30分钟后，再过筛（400目），制得微孔活性炭。计算活性炭产率（活性炭产率=炭化产物质量/炭化前物质质量），用氮气吸附/脱附仪测得了其比表面积，微孔孔体积和孔径，结果见表1。
实施例五：
用清水将羽毛洗涤干净，在80℃的温度下烘干；
将经过处理的羽毛装入坩埚，放入管式炉中，在惰性气体保护的情况下，以7℃/min的升温速率升温至470℃，保温200分钟，然后降至室温；
将炭化的羽毛放入研磨罐中，快速研磨30分钟后，再过筛（400目），制得微孔活性炭。计算活性炭产率（活性炭产率=炭化产物质量/炭化前物质质量），用氮气吸附/脱附仪测得了其比表面积，微孔孔体积和孔径，结果见表1。
实施例六：
用清水将羽毛洗涤干净，在80℃的温度下烘干；
将处理过的羽毛装入坩埚，放入管式炉中，在惰性气体保护的情况下，以9℃/min的升温速率升温至520℃，保温240分钟，然后降至室温；
将炭化的羽毛放入研磨罐中，快速研磨30分钟后，再过筛（400目），制得微孔活性炭。计算活性炭产率（活性炭产率=炭化产物质量/炭化前物质质量），用氮气吸附/脱附仪测得了其比表面积，微孔孔体积和孔径，结果见表1。
表1微孔活性炭理化参数

Claims (9)

1.一种活性炭的制备方法，其特征在于：
所使用的原料是禽类羽毛，
具体步骤包括：
将禽类羽毛洗净，烘干；
将烘干后的羽毛在惰性气体保护下，在不用活化的条件下，以1～10℃/min的升温速率，从室温升至350～520℃，保温60～240分钟，再降至室温，研磨过筛后得到微孔活性炭。
2.根据权利要求1所述的活性炭的制备方法，其特征在于：所述禽类羽毛包括鸡毛，鸭毛，鹅毛等的任意一种或几种。
3.根据权利要求1所述的活性炭的制备方法，其特征在于：所述的惰性气体为氮气。
4.根据权利要求1或2或3所述的活性炭的制备方法，具体包括：
用清水将羽毛洗涤干净，在40℃的温度下烘干；
将上述处理过的羽毛装入坩埚，放入管式电阻炉中，在惰性气体保护的情况下，以1℃/min的升温速率升温至350℃，保温60分钟，然后降至室温；
将炭化后的羽毛放入研磨罐中，快速研磨30分钟后，再过筛400目，制得微孔活性炭。
5.根据权利要求1或2或3所述的活性炭的制备方法，具体包括：
用清水将羽毛洗涤干净，在60℃的温度下烘干；
将上述处理过的羽毛装入坩埚，放入管式电阻炉中，在惰性气体保护的情况下，以5℃/min的升温速率升温至380℃，保温100分钟，然后降至室温；
将炭化的羽毛放入研磨罐中，快速研磨30分钟后，再过筛400目，制得微孔活性炭。
6.根据权利要求1或2或3所述的活性炭的制备方法，具体包括：
用清水将羽毛洗涤干净，在80℃的温度下烘干；
将上述处理过的羽毛装入坩埚，放入管式炉中，在惰性气体保护的情况下，以10℃/min的升温速率升温至400℃，保温150分钟，然后降至室温；
将炭化的羽毛放入研磨罐中，快速研磨30分钟后，再过筛400目，制得微孔活性炭。
7.根据权利要求1或2或3所述的活性炭的制备方法，具体包括：
用清水将羽毛洗涤干净，在80℃的温度下烘干；
将上述处理过的羽毛装入坩埚，放入管式炉中，在惰性气体保护的情况下，以3℃/min的升温速率升温至430℃，保温180分钟，然后降至室温；
将炭化的羽毛放入研磨罐中，快速研磨30分钟后，再过筛400目，制得微孔活性炭。
8.根据权利要求1或2或3所述的活性炭的制备方法，具体包括：
用清水将羽毛洗涤干净，在80℃的温度下烘干；
将上述处理过的羽毛装入坩埚，放入管式炉中，在惰性气体保护的情况下，以7℃/min的升温速率升温至470℃，保温200分钟，然后降至室温；
将炭化的羽毛放入研磨罐中，快速研磨30分钟后，再过筛400目，制得微孔活性炭。
9.根据权利要求1或2或3所述的活性炭的制备方法，具体包括：
用清水将羽毛洗涤干净，在80℃的温度下烘干；
将上述处理过的羽毛装入坩埚，放入管式炉中，在惰性气体保护的情况下，以9℃/min的升温速率升温至520℃，保温240分钟，然后降至室温；
将炭化的羽毛放入研磨罐中，快速研磨30分钟后，再过筛400目，制得微孔活性炭。
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