CN103213983A - 催化活化制备棕榈壳活性炭的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种催化活化制备棕榈壳活性炭的方法，包括炭化、活化、洗涤工序，由下列工序构成：炭化工序：以干燥的棕榈壳为原料在隔氧条件下加热炭化;浸渍工序：将上述所得炭化料与碳酸钾溶液混合，使催化剂碳酸钾溶液充分浸渍进入炭化料内部；所述的碳酸钾溶液质量百分比浓度为1%～5%，所述炭化料与碳酸钾的质量比例为100：0.5～3；活化工序：将浸渍后产物中的水分烘干后置于活化设备中，通入水蒸气活化；洗涤工序：将上述活化后的产物洗涤、干燥即得活性炭。节约了生产成本而且提高了碳酸钾的催化效果。活性炭亚甲基蓝和碘吸附值分别为240～285mg/g和1150～1300mg/g。

Description

催化活化制备棕榈壳活性炭的方法
技术领域：
本发明属于活性炭技术领域，涉及活性炭的制备，具体涉及一种催化活化法制备棕榈壳活性炭的方法。
背景技术：
活性炭是以木材、煤等含碳材料为原料制备的一类具有发达孔隙结构、巨大比表面积、强吸附能力的材料，在环保、国防、化工、食品、医药、纺织等领域中的应用日益广泛。近几年，煤、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。棕榈是一种重要的经济作物，在东南亚、非洲和南美洲的很多国家都有种植，在我国主要分布在长江以南地区。其果实可用于制备棕榈油，是世界油脂市场的重要组成部分，而每生产2.5kg棕榈油就会产生80kg棕榈壳，但大量的棕榈壳尚未得到有效利用，多数进行燃烧或者填埋处理。经研究发现，棕榈壳具有高密度、低灰分以及碳含量较高等特点，满足作为原料制备活性炭的条件。通过尝试，采用常规方法制得的活性炭存在得率不高，吸附性能较差等问题。因此本发明通过在活化阶段添加催化剂的方法以提高活性炭产品的得率和吸附性能，从而制备出满足市场需求的高吸附性能活性炭产品。
目前国内部分发明是通过炭化料与碳酸钾干粉混合，这不仅使得碳酸钾用量大，而且混合效果不佳。
CN201210278531.8披露了一种核桃壳制备活性炭的方法，该方法在炭化后，将炭化料干粉与碳酸钾干粉按照1:1的比例混合，之后在缺氧状态下进行直接热解活化，制备出亚甲基蓝吸附值为90～150mg/g，碘吸附值为300～470mg/g的粉末状活性炭。
CN200810015413.1披露了一种用棕榈皮制备纤维活性炭的方法，该方法首先将原料进行生物发酵处理，然后经过化学浸渍处理，最后进行炭化活化制得纤维状活性炭产品。其生物发酵需发酵处理10～14天，磷酸浸渍需磷酸浓度40～60%，活化温度390℃～450℃。
发明内容：
发明目的：本发明的目的是提出一种利用催化活化制备棕榈壳活性炭的方法，以解决现在活性炭生产中原材料短缺的问题。
技术方案：一种催化活化制备棕榈壳活性炭的方法，包括炭化、活化、洗涤工序，由下列工序构成：
（1）炭化工序：以干燥的棕榈壳为原料在隔氧条件下加热炭化;
（2）浸渍工序：将上述所得炭化料与碳酸钾溶液混合，使催化剂碳酸钾溶液充分浸渍进入炭化料内部；所述的碳酸钾溶液质量百分比浓度为1%～5%，所述炭化料与碳酸钾的质量比例为100：0.5～3；
（3）活化工序：将浸渍后产物中的水分烘干后置于活化设备中，通入水蒸气活化；
（4）洗涤工序：将上述活化后的产物洗涤、干燥即得活性炭。
所述步骤（1）炭化工序中，所述炭化加热温度为450℃～550℃，炭化时间为30～90min。
步骤（3）活化工序中，所述活化设备为管式炉，活化温度为800～950℃，活化时间为30min～90min，水蒸气通入量为0.5～2.0g/min。
所述的棕榈壳的粒径为0.85～2.00mm。
有益效果：本发明以棕榈壳为原料制备活性炭，并在活化前用炭化料与碳酸钾溶液浸渍以提高活性炭性能。经碳酸钾催化后，活性炭亚甲基蓝和碘吸附值分别从150～190mg/g和800～950mg/g提高到240～285mg/g和1150～1300mg/g。本发明用少量碳酸钾溶液浸渍，不仅大大节约了生产成本而且提高了碳酸钾的催化效果。本发明采用新原料制备活性炭，不仅节约成本，而且实现了废弃物的再利用。由于原材料低廉的价格，本发明为活性炭的生产提供了巨大的经济效益。
具体实施方式：
将棕榈壳破碎、筛分，取0.85～2.00mm作为实验原料，置于电热恒温鼓风干燥箱中，120℃下干燥6h得到棕榈壳颗粒以备用。
一种催化活化制备棕榈壳活性炭的方法，包括炭化、活化、洗涤工序，由下列工序构成：
（1）炭化工序：以干燥的棕榈壳粉为原料在隔氧条件下加热炭化;炭化，去除有机及挥发分，得到适宜于活化的原始孔隙和具有一定机械强度的炭化料。
（2）浸渍工序：将上述所得炭化料与碳酸钾溶液混合，使催化剂碳酸钾溶液充分浸渍进入炭化料内部；所述的碳酸钾溶液质量百分比浓度为1%～5%，所述炭化料与碳酸钾的质量比例为100：0.5～3。
（3）活化工序：将浸渍后产物中的水分烘干后置于活化设备中，通入水蒸气活化，可以生产丰富的孔结构；
（4）洗涤工序：将上述活化后的产物洗涤、干燥即得活性炭。
所述步骤（1）炭化工序中，所述炭化加热温度为450℃～550℃，炭化时间为30～90min。
步骤（3）活化工序中，所述活化设备为管式炉，活化温度为800～950℃，活化时间为30min～90min，水蒸气通入量为0.5～2.0g/min。
所述的棕榈壳粉的粒径为0.85～2.00mm。
实施例1：将100g原料棕榈壳放入坩埚中于450℃在马弗炉内进行绝氧炭化1h，其后取10g炭化料与5ml质量百分比浓度为2%的碳酸钾溶液浸渍，此时炭化料和碳酸钾浸渍的质量比例即为100：1，烘干后置于管式炉中在850℃，水蒸气速度1g/min的条件下活化1h，最后经水洗烘干，得到产品，其亚甲基蓝吸附值为240mg/g，碘吸附值1164mg/g。
实施例2：将100g原料放入坩埚中于450℃在马弗炉内进行绝氧炭化90min，其后取10g炭化料与5ml质量百分比浓度为1.4%的碳酸钾溶液浸渍，此时炭化料和浸渍溶液中碳酸钾的质量比例即为100：0.7，烘干后置于于管式炉中在850℃，水蒸气速度1.5g/min的条件下活化1.5h，最后经水洗烘干，得到产品，其亚甲基蓝吸附值为278mg/g，碘吸附值1268mg/g。
实施例3：将100g原料放入坩埚中于550℃在马弗炉内进行绝氧炭化30min，其后取10g炭化料与5ml质量百分比浓度为5%的碳酸钾溶液浸渍，此时炭化料和浸渍溶液中碳酸钾的质量比例即为100：2.5，烘干后置于于管式炉中在950℃，水蒸气速度2g/min的条件下活化0.5h，最后经水洗烘干，得到产品，其亚甲基蓝吸附值为245mg/g，碘吸附值1180mg/g。

Claims (4)

1.一种催化活化制备棕榈壳活性炭的方法，包括炭化、活化、洗涤工序，其特征在于,由下列工序构成：
（1）炭化工序：以干燥的棕榈壳为原料在隔氧条件下加热炭化;
（2）浸渍工序：将上述所得炭化料与碳酸钾溶液混合，使催化剂碳酸钾溶液充分浸渍进入炭化料内部；所述的碳酸钾溶液质量百分比浓度为1%～5%，所述炭化料与碳酸钾的质量比例为100：0.5～3；
（3）活化工序：将浸渍后产物中的水分烘干后置于活化设备中，通入水蒸气活化；
（4）洗涤工序：将上述活化后的产物洗涤、干燥即得活性炭。
2.根据权利要求1所述催化活化制备棕榈壳活性炭的方法，其特征在于：所述步骤（1）炭化工序中，所述炭化加热温度为450℃～550℃，炭化时间为30～90min。
3.根据权利要求1所述催化活化制备棕榈壳活性炭的方法，其特征在于：步骤（3）活化工序中，所述活化设备为管式炉，活化温度为800～950℃，活化时间为30min～90min，水蒸气通入量为0.5～2.0g/min。
4.根据权利要求1所述的催化活化制备棕榈壳活性炭的方法，其特征在于，所述的棕榈壳的粒径为0.85～2.00mm。
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