CN103145126B - 一种以废皮革为原料微波法制备活性炭的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种以废皮革为原料微波法制备活性炭的方法，包括将粉碎后的皮革颗粒浸渍于质量分数为40wt%的H3PO4或H4P2O7中，于105℃～110℃下浸渍1～1.5h，皮革颗粒：质量分数为40wt%的H3PO4或H4P2O7的质量比为1：0.75～1.5；浸渍过的皮革颗粒置微波炉中，于400～800W炭化活化5～18min，冷却至室温后取出先用HCl溶液煮沸，再用80～90℃自来水或去离子水洗涤至pH值为5～7，烘干或自然晾干，制得皮革活性炭。本发明以废皮革为原料制备活性炭，扩大了生产活性炭原材料的来源，并可以降低生产活性炭的成本，原料简单易得，实现资源重复再利用，制备速度快、工艺简单，制备的活性炭吸附效果好，性能优良，能有效的吸附有害物，为废皮革的再利用增加了新途径。

Description

一种以废皮革为原料微波法制备活性炭的方法
技术领域
本发明涉及一种以废皮革为原料微波法制备活性炭的方法，属于活性炭制备技术领域。
背景技术
活性炭是一种多孔性吸附剂材料，具有孔隙构造高度发达、比表面积大、微孔丰富等特点，广泛应用于环保、冶金、化工、医药、食品等行业的空气净化、污水处理、脱色精制和溶剂回收等。目前制备活性炭的材料主要是含碳的有机材料，如煤、木材、椰壳、麦草等。直接采用木材（如速成杨等）做原材料需要的成本太高，不适合生产活性炭。近几年，煤和木屑资源短缺日趋严重，因此不断开发活性炭生产的原料、探索新的工艺条件、增加新品种是我国乃至世界活性炭工业发展的重要任务。
中国专利CN102211767公开了一种文冠果子壳制备颗粒活性炭及工艺方法，包括如下步骤：（1）将文冠果子壳进行粉碎，过筛处理后干燥再粉碎，（2）酸浸，（3）干燥、活化；（4）漂洗、干燥、过筛得成品活性炭，原料来自文冠果生物柴油的加工剩余物，使其变废为宝，工艺简单，生产成品低。但该专利存在以下缺点：1、文冠果分布范围有限，覆盖率较低，2、文冠果坐果率受环境条件影响较大，导致其坐果率波动性较大，这两方面因素导致文冠果子壳原料受到了很大的限制。3、如果品种选择不当，文冠果树长大后会形成只开花不结果的“千花一果”现象，这不仅不能达到丰产创造经济效益的目标还白白浪费了土地和劳动力等资源。
皮革中含有苯、甲醛及蛋白质成分，将其转化成活性炭，与常规活性炭相比，这种活性炭质地轻，吸附性能好，可被称为“蛋白炭”。我国是皮革生产大国，目前我国年产猪皮8000万张，羊皮4000多万张，牛皮2000多万张，分别占世界总产量的14％、18％和50％以上。此外，皮鞋年产量约24亿双，占世界总产量的40％，居世界首位；在生产过程中产生的皮革下脚料，一部分可利用的皮革被厂家回收重利用，剩余的无用垃圾皮革则被抛弃或堆置，因此，充分利用好废皮革对缓解我国活性炭原料不足具有重大的意义。经检索目前还没有发现关于利用废皮革制备活性炭的报道。
发明内容
针对现有技术活性炭原料匮乏，而废皮革利用不足的缺点，本发明提供一种以废皮革为原料微波法制备活性炭的方法，该方法不仅为废皮革的利用增加了一种新途径，变废为宝，而且降低了固体废弃物排放造成的污染。
原料说明：
本发明采用的废皮革，废皮革原料的来源主要为皮革下脚料，废皮革中含有苯、甲醛及蛋白质成分。
本发明的技术方案如下：
一种以废皮革为原料微波法制备活性炭的方法，包括以下步骤：
（1）取废皮革水洗除杂，50～60℃烘干，粉碎，制成皮革颗粒；
（2）将步骤（1）制得的皮革颗粒浸渍于质量分数为40wt%的H3PO4或H4P2O7中，于105℃～110℃下浸渍1～1.5h，所述皮革颗粒：质量分数为40wt%的H3PO4或H4P2O7的质量比为1：0.75～1.5；
（3）步骤（2）浸渍过的皮革颗粒置微波炉中，在氮气或CO2气体保护下，于400～800W炭化活化5～18min后停止加热，冷却至室温后取出，制得活性炭中间产物；
（4）取步骤（3）制得的活性炭中间产物，先用HCl溶液煮沸，再用80～90℃自来水或去离子水洗涤至pH值为5～7，烘干或自然晾干，制得皮革活性炭。
本发明优选的，步骤（1）中皮革颗粒的大小为0.5cm×0.5cm。
本发明优选的，步骤（3）中的冷却是在氮气保护下冷却。
本发明优选的，步骤（4）中HCl溶液的质量分数为10wt%～15wt%。
本发明优选的，步骤（4）中烘干温度为105℃～110℃。
本发明的优点如下：
1、本发明以废皮革为原料制备活性炭，扩大了生产活性炭原材料的来源，并可以降低生产活性炭的成本，原料简单易得，实现资源重复再利用，制备速度快、工艺简单，制备的活性炭吸附效果好，性能优良，能有效的吸附有害物，为废皮革的再利用增加了新途径。
2、本发明采用微波马弗炉，工艺简单，操作时间短。
3、本发明制备的皮革活性炭孔隙发达，比表面积为635～640m2/g，性能优良。
附图说明
图1是实施例1制得的皮革活性炭的扫描电镜照片。
图2是实施例1制得的皮革活性炭的孔径分布图和N2吸附脱附图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1、
废皮革预处理：取废皮革水洗除杂，50～60℃烘干，粉碎，制成皮革颗粒；
将制得的皮革颗粒浸渍于质量分数为40wt%的H3PO4中，于105℃下浸渍1h，皮革颗粒：质量分数为40wt%的H3PO4的质量比为1：1.5；
炭的活化：将浸渍过的废皮革置于微波马弗炉中，氮气保护下，在700W下炭化活化15min，停止加热后，仍保持在氮气气体下冷却；冷却至室温取出后置于质量分数为10wt%的HCl溶液中煮沸至近干，后用80～90℃自来水洗涤至pH值为7，110℃下烘干，研磨即制得皮革活性炭。
所得皮革活性炭电镜照片如图1所示，孔径分布和N2吸附脱附曲线如图2所示，由结果可知，所制备的皮革活性炭活化完全，微孔发达，比表面积可达638.57m2/g。(如图1-2)。
实施例2、
废皮革预处理同实施例1，将皮革颗粒浸渍于H4P2O7中，于105℃下浸渍1h，皮革颗粒：H4P2O7的质量比为1：1；，将浸渍过的废皮革置于微波马弗炉中，氮气保护下，在600W下炭化活化18min，停止加热后，仍保持在氮气气体下冷却；冷却至室温取出后置于质量分数为10wt%的HCl溶液中煮沸至近干，后用去离子水洗涤至pH值为6，自然晾干，研磨即制得皮革活性炭，制得的皮革活性炭比表面积为638.24m2/g。
实施例3、
废皮革预处理同实施例1，将皮革颗粒浸渍于H4P2O7中，于105℃下浸渍1h，皮革颗粒：H4P2O7的质量比为1：0.75；将浸渍过的废皮革置于微波马弗炉中，CO2气体保护下，在700W下活化15min，停止加热后，在氮气保护下冷却；冷却至室温取出后置于质量分数为15wt%的HCl溶液中煮沸至近干，后用去离子水洗涤至pH值为6.5，105℃下烘干，研磨即制得皮革活性炭，制得的皮革活性炭比表面积为639.52m2/g。

Claims (1)

1.一种以废皮革为原料微波法制备活性炭的方法，包括步骤如下：
废皮革预处理：取废皮革水洗除杂，50～60℃烘干，粉碎，制成皮革颗粒，皮革颗粒的大小为0.5cm ×0.5cm；将皮革颗粒浸渍于H4P2O7 中，于105℃下浸渍1h，皮革颗粒：H4P2O7 的质量比为1：0.75；将浸渍过的废皮革置于微波马弗炉中，CO2 气体保护下，在700W 下活化15min，停止加热后，在氮气保护下冷却；冷却至室温取出后置于质量分数为15wt% 的HCl 溶液中煮沸至近干，后用去离子水洗涤至pH 值为6.5，105℃下烘干，研磨即制得皮革活性炭，制得的皮革活性炭比表面积为639.52m2/g。
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