CN104743556B - 以草炭为原料制备的粉末活性炭及制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种粉末活性炭，由草炭为原料制备而成，比表面积为1200‑1400m2/g，碘吸附容量为1000‑1200mg/g，亚甲基蓝吸附值为130‑200mg/g；通过下述方法得到：1)草炭筛分去除杂物，烘干、粉碎；2)按重量3‑5:1的比例将粉碎的草炭放入碳酸钠溶液中混合拌匀成泥状浸渍，烘干；3)将烘干的混合物以10℃/min程序升温至500℃烘烧，冷却后取出磨细，并用稀硝酸洗去多余的无水碳酸钠和表面残留物，再用去离子水洗至pH为4.5‑4.8，抽滤，干燥制得粉末活性炭。本发明还公开了制备上述粉末活性炭的方法。
Description
技术领域
本发明涉及草炭的利用，具体地说涉及一种以草炭为原料制备的粉末活性炭。
本发明还涉及一种以草炭为原料制备粉末活性炭的方法。
背景技术
活性炭是利用木炭、木屑、椰壳、各种果核、纸浆废液以及其他农林副产品等生物质、煤和重质石油为原料，经炭化、活化而得的一种多孔的炭材料。活性炭具有发达的孔隙结构和较大的比表面积，它作为最古老、最重要的工业吸附剂之一，与其他吸附剂(树脂类、硅胶、沸石等)相比，具有化学稳定性好、耐酸、耐碱、耐高温等许多的特点。其表面具有多种含氧官能团，再生效果好，已经被广泛应用于环境保护、化学化工、医药卫生、食品加工和农业等多个领域。
近年来，随着对活性炭研究的深入，又开始应用于航天技术、吸附储能技术等领域。其应用领域的不断扩展对活性炭的质量提出了新的要求，从而不仅促进了活性炭在原料前处理，制备方法等方面的发展，也促进了不同品种、特殊性能活性炭的研究与开发。
我国是活性炭生产大国，年总产量已逾50万吨居世界第二，出口量也增加到了20万吨/年居世界第一。长期以来，我国以煤炭或木材为主要原料制成的活性炭一直是活性炭材料中的主要品种。但作为生产活性炭的传统原料木材和煤，已满足不了工业对活性炭应用的需求。而且，近年来，随着环境问题和全球能源问题的日益突出，寻找新的廉价资源来制备活性炭吸附剂越来越受到广大需求者们的关注，其中以储量丰富的纯天然有机质资源-草炭土为原料开辟生产活性炭的新路子是非常有意义的。
草炭是一种来源广泛的纯天然生物质材料，主要是由未完全分解的植物残体、植物残体分解产物腐植质及矿物质等组成。其化学组成主要有纤 维素、木质素、腐植酸及氮、磷、钾等。草炭在我国的储量丰富，达46亿多吨。其含碳量高，灰分量低，可以成为优良的活性炭制备原料。以其为原料充分利用了低成本资源，为活性炭制备提供了新的原材料。
发明内容
本发明的目的是提供一种以草炭为原料制备的粉末活性炭。
本发明的又一目的是提供一种以草炭为原料制备粉末活性炭的方法。
为实现上述目的，本发明提供的粉末活性炭，由草炭为原料制备而成，粉末状活性炭的比表面积达到1200-1400m2/g，碘吸附容量为1000-1200mg/g，亚甲基蓝吸附值为130-200mg/g；
通过下述方法得到：
1)草炭筛分去除杂物，烘干、粉碎；
2)按重量3-5:1的比例将粉碎的草炭放入碳酸钠溶液中混合拌匀成泥状浸渍，烘干；
3)将烘干的混合物以10℃/min程序升温至500℃烘烧，冷却后取出磨细，并用稀硝酸洗去多余的无水碳酸钠和表面残留物，再用去离子水洗至pH为4.5-4.8，抽滤，干燥制得粉末活性炭。
本发明提供的以草炭为原料制备粉末活性炭的方法：
1)草炭筛分去除杂物，烘干、粉碎；
2)按重量3-5:1的比例将粉碎的草炭放入碳酸钠溶液中混合拌匀成泥状浸渍，烘干；
3)将烘干的混合物以10℃/min程序升温至500℃炭化，冷却后取出磨细，并用稀硝酸洗去多余的无水碳酸钠和表面残留物，再用去离子水洗至pH为4.5-4.8，抽滤，干燥制得粉末活性炭。
所述的方法，其中，草炭为掺杂有植物根茎残体的草炭土，按重量计，其含水量为58-62％，有机物总量为74-76％，腐殖酸含量为15-30％，pH＝4.5-4.8。
所述的方法，其中，步骤1的草炭加水洗涤，筛分去除含有沙粒状的固体物及各种杂物。
所述的方法，其中，步骤1是置于120℃烘干12h。
所述的方法，其中，步骤2是按重量计，以4:1的比例称取粉碎的草炭置于无水碳酸钠溶液中浸渍12h，110℃下烘干12h。
所述的方法，其中，步骤3制得的粉末活性炭通过0.15mm筛网，放入干燥箱中保存。
本发明与已有的技术相比较其优点是：
1)采用纯天然有机质，并且掺杂有植物根茎残体的草炭土为原料制备出的粉末活性炭，具有粉末质地均匀，烧失率低，再生质量好，有望实现大规模工业化生产。
2)本发明采用草炭为原料，无水碳酸钠为活化剂，且同时进行了炭化和活化热处理，节省了能耗与时间。
3)本发明的方法操作简单、制备时间短、技术参数稳定等优点，充分利用了低成本资源。
4)本发明既弥补了目前生产活性炭的主要原料依赖木材和煤炭的工业应用需求，也解决了寻找廉价资源来制备活性炭的问题。
附图说明
图1是本发明的流程示意图。
具体实施方式
本发明以草炭为原料制备粉末活性炭的方法，包括洗涤/筛分、烘干/粉碎、浸渍、炭化/活化、磨细、酸洗/抽滤、干燥/过筛等步骤，具体如下：
1)取一定量草炭加净水洗涤，作筛分，去除含有沙粒状的固体物及各种杂物；草炭为低洼地中纤维植物形成的纯天然有机质草炭土和呈黑褐色粉末有植物根茎残体的草炭土，按重量计，其含水量为61.0％；有机物总量为76.0％，腐殖酸含量为15-30％；pH＝4.8；
2)将步骤1所得草炭20g放入设置温度为120℃的烘箱，烘干12h取出并于坩埚中粉碎，使之便于浸渍，备用；
3)将步骤2所得草炭按照与无水碳酸钠以4:1的比例，将草炭放入5g无水碳酸钠溶液中混合拌匀成泥状浸渍12h，110℃下烘干12h；
4)将步骤3烘干的混合物转放于坩埚中压实，盖上盖子，放入高温 无氧马弗炉中，以10℃/min程序升温至500℃烘烧3h，待马弗炉冷却至常温之后取出；
5)将步骤4所得的炭化物在坩埚中磨细，并用0.1M的稀硝酸溶液洗去多余的无水碳酸钠和表面残留物，再用去离子水洗至pH接近中性，抽滤；
6)之后将其放入120℃的干燥箱中干燥3h完毕，使其通过0.15mm筛网，制得粉末活性炭，称量装袋，放入干燥箱中保存。
通过上述方法制备的粉末活性炭，比表面积为1200-1400m2/g，碘吸附容量为1000-1200mg/g，亚甲基蓝吸附值为130-200mg/g。
Claims (6)
1.一种粉末活性炭，由草炭为原料制备而成，比表面积为1200-1400m2/g，碘吸附容量为1000-1200mg/g，亚甲基蓝吸附值为130-200mg/g；通过下述方法得到：
(1)草炭筛分去除杂物，烘干、粉碎；其中，草炭为掺杂有植物根茎残体的草炭土，按重量计，含水量为58-62％，有机物总量为74-76％，腐殖酸含量为15-30％，pH＝4.5-4.8；
(2)按重量3-5∶1的比例将粉碎的草炭放入碳酸钠溶液中混合拌匀成泥状浸渍，烘干；
(3)将烘干的混合物以10℃/min程序升温至500℃烘烧，冷却后取出磨细，并用稀硝酸洗去多余的无水碳酸钠和表面残留物，再用去离子水洗至pH为4.5-4.8，抽滤，干燥制得粉末活性炭。
2.一种以草炭为原料制备粉末活性炭的方法：
(1)草炭筛分去除杂物，烘干、粉碎；其中，草炭为掺杂有植物根茎残体的草炭土，按重量计，含水量为58-62％，有机物总量为74-76％，腐殖酸含量为15-30％，pH＝4.5-4.8；
(2)按重量3-5∶1的比例将粉碎的草炭放入碳酸钠溶液中混合拌匀成泥状浸渍，烘干；
(3)将烘干的混合物以10℃/min程序升温至500℃炭化，冷却后取出磨细，并用稀硝酸洗去多余的无水碳酸钠和表面残留物，再用去离子水洗至pH为4.5-4.8，抽滤，干燥制得粉末活性炭。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，步骤(1)的草炭加水洗涤，筛分去除含有沙粒状的固体物及各种杂物。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，步骤(1)是置于120℃烘干12h。
5.根据权利要求2所述的方法，其中，步骤(2)是按重量计，以4∶1的比例称取粉碎的草炭置于无水碳酸钠溶液中浸渍12h，110℃下烘干12h。
6.根据权利要求2所述的方法，其中，步骤(3)制得的粉末活性炭通过0.15mm筛网，放入干燥箱中保存。
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2015
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Patent Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN101343060A (zh) * | 2008-08-01 | 2009-01-14 | 王德福 | 一种有机活性炭及其制备方法 |
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Non-Patent Citations (1)
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|---|
| 泥炭腐植酸制活性炭的研究;柳丽芬等;《煤炭分析及利用》;19951231(第4期);第33-35页 * |
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|---|---|
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