CN104310391A

CN104310391A - 山苍子核颗粒活性炭制备方法

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Publication number: CN104310391A
Application number: CN201410564629.9A
Authority: CN
Inventors: 袁霖; 张敏; 袁先友
Original assignee: Hunan University of Science and Engineering
Current assignee: Hunan University of Science and Technology; Hunan University of Science and Engineering
Priority date: 2014-10-22
Filing date: 2014-10-22
Publication date: 2015-01-28

Abstract

一种山苍子核颗粒活性炭制备方法，其制备方法包括以下步骤：（1）将洗净干燥的颗粒状山苍子核炭化；（2）将冷却的炭化山苍子核水洗、酸洗、水洗，直至滤液变为中性，再进行干燥。其制剂包括冰箱除味剂、食品干燥剂、衣柜驱虫剂、活性炭吸附剂。其优点是：1.所述山苍子核颗粒活性炭的制备方法简便，适用温度较宽，用作吸附剂较传统粉末活性炭方便。2.本发明所述山苍子核颗粒活性炭在制备条件下很稳定，没有使用化学粘合剂，是一类新型的绿色环保颗粒活性炭。

Description

山苍子核颗粒活性炭制备方法

技术领域

本发明涉及活性炭，涉及加工技术，尤其涉及山苍子核颗粒活性炭制备方法。

背景技术

活性炭是一种多孔的含碳性物质，包含有发达的孔隙结构(如微孔、中孔和大孔)，是一种性能优良的吸附剂，广泛应用于水处理、气体的分离精制、冰箱的除臭、金属的提取、军事防护和环境保护等领域。活性炭作为一种孔隙发达的碳素材料，特别是在防治大气污染、水质污染和恶臭等公害治理方面，以及用于分离、精制、催化剂、试剂回收等方面都得到了广泛的应用。

随着科学技术的进步，越来越多的领域应用到活性炭，需求量与日俱增，但传统化学法制造活性炭的缺点是活化剂消耗大，回收率低，产生的废水废气对环境造成严重的危害。

科学技术的发展不仅保护了环境，还提高了活性炭的质量。为了进一步提高活性炭的吸附能力，活性炭都进行预处理，活性炭原料的预处理的方法包括脱灰和预氧化。研究表明活化前对原材料进行适当的氧化处理,可以提高活性炭的吸附性能和产率。

中国的活性炭产量居世界第二位，年出口量位于世界第一，但与工业发达国家相比，我国活性炭产品的质量、品种方面仍存在许多问题，缺少低灰、高强度、高吸附性能、具有特殊用途的活性炭产品。因此，我国活性炭产品在国际市场上售价低，缺乏强有力的竞争力。我国活性炭行业迫切的需要研究提高活性炭产品性能和质量的新技术，以提高我国活性炭产品质量和性能。特别是对颗粒活性炭的生产方面，专利文献特开平9—249409、特开平10—203811、特开平2000—313611、CN200710010575.1公开的颗粒活性炭成型中都通过使用粘合剂来形成颗粒，粘合剂会使细孔隙堵塞降低吸附性能，还引入了化学杂质。

发明内容

针对现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种山苍子核颗粒活性炭制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种山苍子核颗粒活性炭制备方法，包括以下步骤：

（1）将洗净干燥的颗粒状山苍子核炭化；

（2）将冷却的炭化山苍子核水洗、酸洗、再水洗，直至滤液变为中性，再进行干燥。

进一步地可以包括以下步骤：

（1）将洗净干燥的颗粒状山苍子核采用环己烷萃取除油或水煮除油；然后放入箱式马弗炉中炭化；

（2）将冷却的炭化山苍子核水洗、酸洗、再水洗，直至滤液变为中性，再放到箱式干燥箱中干燥。

其中，所述的炭化温度优选为450～550℃，进一步优选500℃；炭化时间优选0.5～1h，进一步优选1h。

所述的洗净干燥的颗粒状山苍子核通过以下方法获得：用水将筛分后的山苍子核残渣洗净，放入电热鼓风箱105～110℃干燥10～12h。

所述的环己烷萃取除油方法为：量取一定量的环己烷，倒入放有山苍子核的烧杯中，使山苍子核全部被环己烷浸没，再将其密封，放置一夜，清洗后备用。

所述的水煮除油方法为：将称量好的山苍子放入组装好的冷凝装置中，加入圆底烧瓶三分之二的水，加热至沸腾，直至圆底烧瓶的水即将干为止。

所述的水洗、酸洗、再水洗优选将冷却的炭化山苍子核用去离子水加热到沸腾洗第一次，洗去活性炭中可溶性的杂质，再用0.5～3 mol/L的盐酸煮沸，过滤，然后用去离子水经多次煮沸、过滤，直至滤液成中性。

箱式干燥箱中干燥的温度为105～110 ℃，干燥时间为10～12个小时。

所得的山苍子核颗粒活性炭经整理、分装可以制成包括有山苍子核颗粒活性炭的各种制剂，例如冰箱除味剂、食品干燥剂、衣柜驱虫剂或活性炭吸附剂等系列化的产品。

本发明的有益效果是：1.所述山苍子核颗粒活性炭的制备方法简便，适用温度较宽，用作吸附剂较传统粉末活性炭方便。

2. 本发明所述山苍子核颗粒活性炭在制备条件下很稳定，没有使用化学粘合剂，是一类新型的绿色环保颗粒活性炭。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

图1系本发明制备方法优选实施例的工艺流程图

图2-1、图2-2、图2-3、图2-4分别系本发明制备的山苍子核活性碳颗粒扫描电镜图。

具体实施方式

实施例1

（1）山苍子核的处理：

将山苍子核用水将残渣洗净晾干，放入到电热鼓风箱干燥，备用；

（2）颗粒活性炭的制备：

（2.1）山苍子核的炭化，

称取5.0000 g洗净干燥的山苍子核放入到坩埚中，再将坩埚放到箱式马弗炉中炭化，等温度达到了实验设定的温度，开始计时，时间为1 h。

将炭化后的山苍子核拿出来，冷却，称重，计算产率：

将炭化后的重量除以称取的重量，得到转化率，然后冷却的炭化山苍子核用去离子水加热到沸腾洗第一次，洗去活性炭中可溶性的杂质，再用1 mol/L的盐酸煮沸，过滤，以除去炭化过程中产生的焦油和不溶性杂质，然后用去离子水煮沸，过滤，直至滤液成中性。

最后将清洗后的产品，在105 ℃干燥10个小时。最后用干燥好的活性炭吸附亚甲基蓝溶液，考察400-600℃的炭化温度对炭化产率和吸附值的影响，结果见表1。

表1 炭化温度对产率和吸附值的影响

从表1中可以看出，在相同条件下，随着温度的上升，山苍子核的转化率降低，吸附值先升高，后降低。产率下降平缓，均匀。当温度为500 ℃时，吸附值最大为96 mg/g。

（2.2）炭化时间对山苍子核制备活性炭产率和吸附值的影响

称取5.0000 g洗净干燥的山苍子核放入到坩埚中，再将坩埚放到箱式马弗炉中炭化，等温度达到了实验设定的温度500℃时开始计时，时间按30、40、90、120、150分钟设定，时间到了，将炭化后的山苍子核拿出来，冷却，称重，计算产率，将炭化后的重量除以称去的重量，得到转化率，然后按照（2.1）中的方法将冷却的炭化山苍子核水洗、酸洗、水洗，直至滤液变为中性，将洗净的山苍子核活性炭放到箱式干燥箱中，干燥一晚。最后用干燥好的活性炭吸附亚甲基蓝溶液，考察炭化时间对炭化产率和吸附值的影响，结果见表2。

表2 炭化时间对产率和吸附值的影响

从表2中可以看出随时间的变化，产率随时间的增加而降低，吸附值先升高，后降低，取60 min点吸附值在已有的数据中最高为96 mg/g，产率仅比30 min这个点低3个百分点。

（2.3）山苍子核除油对制备活性炭的影响

称取四份5.0000 g步骤1中处理好的山苍子核，分别采用乙醚萃取除油、环己烷萃取除油、水煮除油、马弗炉230 ℃除油的方式，将除油后的山苍子核105 ℃干燥后，分别放到四个坩埚中，一起放到箱式马弗炉里面进行炭化，当温度达到500 ℃时开始计时，炭化的时间为1 h，时间到了后，将炭化后的山苍子核拿出来，冷却，称重，计算产率，将炭化后的重量除以炭化前称取的重量，得到转化率，然后按照2.1中的方法将冷却的炭化山苍子核水洗、酸洗、水洗，直至滤液变为中性，将洗净的山苍子核活性炭放到箱式干燥箱中，干燥一晚得活性炭产品。同时设置不除油组作为对照，仅省去除油步骤，其他步骤同除油各组。

最后用干燥好的活性炭吸附亚甲基蓝溶液，考察不同的除油方式时间对炭化产率和吸附值的影响，结果见表3。

表3 除油等处理对制备活性炭的吸附性能的影响

从表3我们可以看出，不除油的炭化山苍子核比除油的炭化山苍子核的吸附值高，产率低。用环己烷除油的产率较高且吸附值较高。但从环保方面考虑，不除油最环保、最经济。

3 与现有技术活性炭性能比较

按照（2.1）中方法在500℃炭化温度制备的山苍子核活性炭与市售品牌活性炭在平行条件下测试亚甲基蓝吸附值，结果见表4。

表4 活性炭种类对活性炭吸附能力的影响

活性炭种类	亚甲基蓝吸附值
		山苍子核活性炭	96 mg/g
市面销售的活性炭	80~100 mg/g

从表4中可看出，山苍子核活性炭的吸附值比市面上同类活性炭的稍高。

本发明实施例中涉及的亚甲基蓝吸附试验如下：

（1）标曲制作

称取0.125 g亚甲基蓝固体，配置成250 ml溶液。再将其稀释10倍，再配置成2 mg/L，4 mg/L，6 mg/L，8 mg/L，10 mg/L的亚甲基蓝溶液。再分别用紫外分光光度仪测定这五个样品的Abs值，以亚甲基蓝溶液的浓度-吸附值做横坐标，Abs值做纵坐标，得出标准曲线？将得到的数据描在坐标中，我们可以看到这五个点近似的组成了一条直线，我们将这五个点在办公软件中生成图像，并求出对应的直线方程为y=0.1733x+0.0490，其中x为亚甲基蓝的浓度值，y为Abs值。

表5 亚甲基蓝溶液的浓度与Abs值的关系

（2）吸附值计算

称量0.10 g活性炭放在锥形瓶中，用10 mL量筒中量取10 mL的10 mg/L亚甲基蓝溶液，用超声波震荡10分钟，放到离心机里离心5分钟，将离心后的亚甲基蓝溶液放到比色皿当中测量吸光度，再计算吸附后亚甲基蓝的溶液的浓度。

Abs值与亚甲基蓝浓度的标准曲线：

y=0.1733x+0.0490（x表示亚甲基蓝浓度，y为Abs值）

被吸附的亚甲基蓝质量的计算

M=(C₁-C₂)*V

M.............................指被吸附的亚甲基蓝的质量

C₁.............................指吸附前亚甲基蓝的浓度

C₂.............................指吸附后亚甲基蓝的浓度

V...............................指亚甲基蓝的体积

吸附值的计算

A=M/m

m..............................山苍子核活性炭的质量。

用上述实施例制得的山苍子核颗粒活性炭制剂，包括有山苍子核颗粒活性炭，可以是冰箱除味剂、食品干燥剂、衣柜驱虫剂、活性炭吸附剂。

Claims

1.一种山苍子核颗粒活性炭制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）将洗净干燥的颗粒状山苍子核炭化；

（2）将冷却的炭化山苍子核水洗、酸洗、再水洗，直至滤液变为中性，再进行

干燥。

2.根据权利要求1所述的山苍子核颗粒活性炭制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）将洗净干燥的颗粒状山苍子核采用水煮除油后放入到箱式马弗炉中炭化；

（2）将冷却后的炭化山苍子核水洗、酸洗、再水洗，直至滤液变为中性，再放到箱式干燥箱中干燥。

3.根据权利要求1或2所述的山苍子核颗粒活性炭制备方法，其特征在于：所述的炭化温度为450~550℃，炭化时间为0.5~1.5h。

4.根据权利要求1或2所述的山苍子核颗粒活性炭制备方法，其特征在于：所述的炭化温度为500℃，炭化时间为1h。

5.根据权利要求2所述的山苍子核颗粒活性炭制备方法，其特征在于：所述的洗净干燥的颗粒状山苍子核通过以下方法获得：用水将山苍子残渣洗净，放入到电热鼓风箱105℃干燥8-12h。

6.根据权利要求1或2所述的山苍子核颗粒活性炭制备方法，其特征在于：所述的水洗、酸洗、再水洗是用去离子水加热到沸腾洗第一次，洗去活性炭中可溶性的杂质，再用0.5~3 mol/L的盐酸煮沸，过滤，然后用去离子水经多次煮沸、过滤，直至滤液成中性。

7.根据权利要求2所述的山苍子核颗粒活性炭制备方法，其特征在于：步骤（2）中箱式干燥箱中干燥的温度为100～110 ℃，干燥时间为10～2个小时。

8.山苍子核颗粒活性炭制剂，其特征在于：该制剂中包括有山苍子核颗粒活性炭，可以是冰箱除味剂、食品干燥剂、衣柜驱虫剂、活性炭吸附剂。