CN103318888A - 利用马铃薯废渣制备活性炭的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种利用马铃薯废渣制备活性炭的方法，是将马铃薯废渣干燥、粉碎后，于氯化锌溶液中常温浸泡12~24h，过滤后置于马弗炉中，于500~600℃下限氧条件下碳化1~5h；降温至常温，依次用酸液、蒸馏水洗至中性；于110~150℃下真空干燥，研磨，即得活性炭。经检测，该活性炭对亚甲基蓝的吸附量为1500~2000mg/g。本发明为马铃薯废渣综合利用提供了新途径，使之变废为宝，同时成功解决了马铃薯废渣对环境污染问题，具有十分重要的经济意义和社会意义。
Description
技术领域
本发明涉及一种活性炭的制备，尤其涉及一种利用马铃薯废渣制备活性炭的方法，属于高分子材料技术领域。
背景技术
活性炭是一种具有丰富孔隙结构和高比表面积的疏水基碳质吸附材料，它具有吸附能力强，化学稳定性好，力学强度高，且方便再生等特点，被广泛应用于工业、农业、医药卫生和环境保护等领域。而近年来随着环境保护的要求日益提高，使得国内外活性炭的需求量越来越大。
目前制备活性炭的主要材料有：木材、木屑、果壳等，由于木材原料供应量的减少，使得成本上升，活性炭生产受到限制。另外，还有用煤、污泥、塑料为原料制备的活性炭，但这些原料会造成环境污染。目前，使用生物质废料作为活性炭原料成为研究热点。Tzong-Horng Liou（Development of mesoporous structure and high adsorption capacity of biomass-based activated carbon by phosphoric acid and zinc chloride activation, Chemical Engineering Journal, 2010, 158: 129-142）用甘蔗渣和葵花籽壳为原料制备活性炭，Alexandro M.M. Vargas等（Preparation and characterization of activated carbon from a new raw lignocellulosic material: Flamboyant (Delonix regia) pods, Journal of Environmental Management, 2011, 92: 178-184）用凤凰木豆荚为原料制备活性炭，Luiz C.A. Oliveira等（Preparation of activated carbons from coffee husks utilizing FeCl3 and ZnCl2 as activating agents, Journal of Hazardous Materials, 2009: 165: 87-94）用咖啡壳为原料制备活性炭，张成禄等（菱角皮活性炭的制备方法，申请号200810016234.X）用菱角皮制备了活性炭，张建等（豆蔓活性炭的制备方法，申请号200810013900.4）用豆蔓为原料制备活性炭。虽然利用生物质废弃物制备活性炭有报道，但目前这类活性炭制备成本高，或者吸附能力差，未见工业化产品。
马铃薯废渣是马铃薯淀粉生产过程中的副产物，主要成分是水、细胞碎片和残余淀粉颗粒。薯渣中自带菌多，不易储存、运输，易腐烂变质产生恶臭，造成环境污染。通常只有极少量直接作为饲料，大部分当成废渣作掩埋处理，但掩埋处理会导致土壤、地下水的污染。随着国家对环保问题的高度重视，薯渣的开发利用已成为研究的焦点，对薯渣进行综合开发利用，不仅能减少环境污染，解除马铃薯淀粉加工业的后顾之忧，而且具有较好的经济效益和社会效益。
发明内容
本发明的目的是针对现在活性炭原料存在的问题和马铃薯废渣对环境的影响，提供一种利用马铃薯废渣制备活性炭的方法。
本发明利用马铃薯废渣制备活性炭的方法，是将马铃薯废渣干燥（常温下风干或晒干）、粉碎（至30~80目）后，于氯化锌溶液中常温浸泡12~24 h（马铃薯废渣的质量为氯化锌质量的50~90倍），过滤后置于马弗炉中，于500~600℃下限氧条件下碳化1~5 h；降温至常温，依次用酸液、蒸馏水洗至中性；于110~150℃下真空干燥，研磨，过160目筛，即得活性炭。
所述氯化锌溶液的质量浓度为3~10%。
所述酸液为浓度5~15%的盐酸溶液。
下面通过扫描电镜、红外吸收光谱及X射线衍射对本发明制备的活性碳的结构及形貌特征进行分析说明，并通过吸附亚甲基蓝的实验，对活性炭的吸附性能进行说明。
1、扫描电镜分析
图1马铃薯废渣活性炭的扫描电镜图（SEM）；从图1可以观察到，本发明制备的活性炭拥有多孔结构，使得其具有很大的比表面积（经比表面积测试仪测试，该材料比表面积1200~1800 m2/g），所以拥有很强的吸附能力。
2. 红外吸收光谱分析
图2为马铃薯废渣原料和马铃薯废渣基活性炭的红外吸收光谱图（IR）。图中，原料马铃薯废渣原料在3424 cm-1的峰归属于O-H羟基官能团的伸缩振动；在2924 cm-1的峰表明存在着一种脂肪族的C-H伸缩振动；在1737cm-1附近的中等峰归属于C=O的伸缩振动，表明马铃薯废渣中存在醛；一个锋利的和独特的吸收峰在1647cm-1（C=O伸缩振动），这种明确的迹象表明马铃薯废渣中存在的酯类、内酯、醌类和羧酸；在1624 cm-1的峰归属于烯烃C=C的伸缩振动；两个峰在1537 cm-1和1512 cm-1归属于芳香环的骨骼C=C振动；在1457 cm-1归属于亚甲基的平面对称角变形振动；在1246 cm-1的峰和一个相对强烈的峰在1078 cm-1可归属于在醇类、酚类、或醚或酯基团上的C-O伸缩振动。通过分析各种峰的归属，可知在干马铃薯废渣中含有羰基、醚类、酯类、醇类和酚等含氧基团。与马铃薯废渣原料相比，所制得的活性炭的有较少的官能团。在3424 cm-1的峰说明碳表存在羟基；在2924 cm-1的峰基本消失，说明碳化基本完全；在1612 cm-1的峰说明碳表面有羰基存在；1558 cm-1附近的峰归属于芳环的C=C骨架振动，说明有石墨烯微晶的存在。
3. X射线衍射分析
图3为马铃薯废渣原料及制备的活性炭的X射线衍射（XRD）。从图3中可以看出，碳化后XRD图发生了明显的变化，原料的特征峰消失并出现新的峰，表明碳化完全。所制得的活性炭出现在22~25°峰和43~45°的峰说明碳化后有石墨烯微晶的存在。在26°的峰表明有石英存在，这主要是在马铃薯废渣风干的过程中有风沙落入。
4. 吸附性能测试
测试方法：称取马铃薯废渣基活性炭样品15 mg，加入15 mL不同浓度的亚甲基蓝溶液（1520~2030 mg/L），在30℃下振荡筛中（130 r/min）震荡2.5 h后达到吸附平衡。
测试结果：25~30℃，吸附时间0.5~2.5 h，对亚甲基蓝的最大吸附量为1500~2000 mg/g。说明，本发明制备的活性炭具有很强的吸附能力，可用于饮用水、工业用水和废水的深度净化生活、工业水质净化及气相吸附。
本发明相对现有技术具有以下有益效果：
1、本发明以马铃薯废渣为原料，其成本非常低廉，来源丰富，有效降低了活性炭的成本；
2、本发明制备工艺简单，制备过程中，很少或不使用有害物质，环境友好；
3、本发明制备的活性炭吸附性能优异，能有效吸附多种有机污染物；
4、本发明为马铃薯废渣综合利用提供了新途径，使之变废为宝，同时成功解决了马铃薯废渣对环境污染问题，具有十分重要的经济意义和社会意义。
附图说明
图1为马铃薯废渣活性炭的扫描电镜图；
图2为马铃薯废渣原料和马铃薯废渣基活性炭的红外吸收光谱图；
图3为马铃薯废渣原料及制备的活性炭的X射线衍射图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明利用马铃薯废渣制备活性炭的工艺及活性炭的吸附性能作进一步说明。
实施例1
（1）将马铃薯废渣在常温下风干或晒干，粉碎过80目筛；
（2）称取1500g干燥的马铃薯废渣粉末，浸于质量浓度3%的氯化锌溶液中（氯化锌30g），常温浸渍24 h；
（3）过滤后将样品放入马弗炉中，在限氧条件下（即将处理后的马铃薯废渣放置于坩埚中，并加盖，下同），于500℃碳化5 h；
（4）待温度降至常温后取出，用质量浓度15%盐酸溶液洗涤后用蒸馏水洗至中性；
（5）于110℃真空干燥48 h，研磨，过160目筛，即得马铃薯废渣基活性炭。
上述制备的马铃薯废渣基活性炭，在25~30℃，吸附时间0.5~2.5 h，对亚甲基蓝的吸附量为1500 mg/g。
实施例2
（1）将马铃薯废渣在常温下风干或晒干，粉碎过30目筛；
（2）称取9000g干燥的马铃薯废渣粉末，浸于质量浓度10%的氯化锌溶液中（氯化锌100g），常温浸渍12 h；
（3）过滤后将样品放入马弗炉中，在限氧条件下于600℃碳化1 h；
（4）待温度降至常温后取出，用质量浓度5%盐酸溶液洗涤后用蒸馏水洗至中性；
（5）于110℃真空干燥48 h，研磨，即得马铃薯废渣基活性炭。
上述制备的马铃薯废渣基活性炭，在25~30℃，吸附时间0.5~2.5 h，对亚甲基蓝的吸附量为2000 mg/g。
实施例3
（1）将马铃薯废渣在常温下风干或晒干，粉碎过50目筛；
（2）称取2500g干燥的马铃薯废渣粉末，浸于质量浓度5%的氯化锌溶液中（氯化锌50g），常温浸渍20h；
（3）过滤后将样品放入马弗炉中，在限氧条件下于550℃碳化4 h；
（4）待温度降至常温后取出，用质量浓度10%盐酸溶液洗涤后用蒸馏水洗至中性；
（5）于110℃真空干燥48 h，研磨，即得马铃薯废渣基活性炭。
上述制备的马铃薯废渣基活性炭，在25~30℃，吸附时间0.5~2.5 h，对亚甲基蓝的吸附量为1800 mg/g。
实施例4
（1）将马铃薯废渣在常温下风干或晒干，粉碎过70目筛；
（2）称取6000 g干燥的马铃薯废渣粉末，浸于质量浓度7%的氯化锌溶液中（氯化锌70g），常温浸渍18h；
（3）过滤后将样品放入马弗炉中，在限氧条件下于600℃碳化3 h；
（4）待温度降至常温后取出，用质量浓度12%盐酸溶液洗涤后用蒸馏水洗至中性；
（5）于110℃真空干燥48 h，研磨，即得马铃薯废渣基活性炭。
上述制备的马铃薯废渣基活性炭，在25~30℃，吸附时间0.5~2.5 h，对亚甲基蓝的吸附量为1650 mg/g。
实施例5
（1）将马铃薯废渣在常温下风干或晒干，粉碎过60目筛；
（2）称取8100g干燥的马铃薯废渣粉末，浸于质量浓度8%的氯化锌溶液中（氯化锌80g），常温浸渍12 h；
（3）过滤后将样品放入马弗炉中，在限氧条件下于500℃碳化4h；
（4）待温度降至常温后取出，用质量浓度11%盐酸溶液洗涤后用蒸馏水洗至中性；
（5）于110℃真空干燥48 h，研磨，即得马铃薯废渣基活性炭。
上述制备的马铃薯废渣基活性炭，在25~30℃，吸附时间0.5~2.5 h，对亚甲基蓝的吸附量为1920 mg/g。
Claims (6)
1.利用马铃薯废渣制备活性炭的方法，是将马铃薯废渣干燥、粉碎后，于氯化锌溶液中常温浸泡12～24 h，过滤后置于马弗炉中，于500～600℃下限氧条件下碳化1～5 h；降温至常温，依次用酸液、蒸馏水洗至中性；于110～150℃下真空干燥，研磨，即得活性炭。
2.如权利要求1所述利用马铃薯废渣制备活性炭的方法，其特征在于：所述氯化锌溶液的质量浓度为3～10%。
3.如权利要求1或2所述利用马铃薯废渣制备活性炭的方法，其特征在于：马铃薯废渣的质量为氯化锌质量的50～90倍。
4.如权利要求1或2所述利用马铃薯废渣制备活性炭的方法，其特征在于：马铃薯废渣的干燥是在常温下风干或晒干。
5.如权利要求1或2所述利用马铃薯废渣制备活性炭的方法，其特征在于：将马铃薯废渣干燥后粉碎至30～80目。
6.如权利要求1或2所述利用马铃薯废渣制备活性炭的方法，其特征在于：所述酸液为浓度5～15%的盐酸溶液。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104017264A (zh) * | 2014-06-20 | 2014-09-03 | 西北师范大学 | 无卤低烟阻燃型交联聚乙烯复合材料的制备 |
| CN104071787A (zh) * | 2014-06-20 | 2014-10-01 | 西北师范大学 | 一种生物质基活性炭的制备方法 |
| CN107677612A (zh) * | 2017-07-28 | 2018-02-09 | 天津源达日化股份有限公司 | 一种活性炭粉对亚甲基蓝脱色力的快速测定方法 |
| GR1009388B (el) * | 2017-03-30 | 2018-10-25 | Τεχνολογικο Εκπαιδευτικο Ιδρυμα Ανατολικης Μακεδονιας Και Θρακης | Πρασινος ενεργος ανθρακας απο φλουδες πατατας και εφαμρογη του ως ροφητικο υλικο καθαρισμου πετρελαιοκηλιδας |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101289183A (zh) * | 2008-06-04 | 2008-10-22 | 天津大学 | 淀粉基高比表面积活性炭微球的制备方法 |
| CN102317206A (zh) * | 2008-12-15 | 2012-01-11 | 康宁股份有限公司 | 用来形成高能量密度超级电容器的活性炭材料的方法 |
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101289183A (zh) * | 2008-06-04 | 2008-10-22 | 天津大学 | 淀粉基高比表面积活性炭微球的制备方法 |
| CN102317206A (zh) * | 2008-12-15 | 2012-01-11 | 康宁股份有限公司 | 用来形成高能量密度超级电容器的活性炭材料的方法 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104017264A (zh) * | 2014-06-20 | 2014-09-03 | 西北师范大学 | 无卤低烟阻燃型交联聚乙烯复合材料的制备 |
| CN104071787A (zh) * | 2014-06-20 | 2014-10-01 | 西北师范大学 | 一种生物质基活性炭的制备方法 |
| CN104071787B (zh) * | 2014-06-20 | 2016-01-27 | 西北师范大学 | 一种生物质基活性炭的制备方法 |
| GR1009388B (el) * | 2017-03-30 | 2018-10-25 | Τεχνολογικο Εκπαιδευτικο Ιδρυμα Ανατολικης Μακεδονιας Και Θρακης | Πρασινος ενεργος ανθρακας απο φλουδες πατατας και εφαμρογη του ως ροφητικο υλικο καθαρισμου πετρελαιοκηλιδας |
| GR20170100129A (el) * | 2017-03-30 | 2018-10-31 | Τεχνολογικο Εκπαιδευτικο Ιδρυμα Ανατολικης Μακεδονιας Και Θρακης | Πρασινος ενεργος ανθρακας απο φλουδες πατατας και εφαμρογη του ως ροφητικο υλικο καθαρισμου πετρελαιοκηλιδας |
| CN107677612A (zh) * | 2017-07-28 | 2018-02-09 | 天津源达日化股份有限公司 | 一种活性炭粉对亚甲基蓝脱色力的快速测定方法 |
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