CN105271220B - 一种利用农作物秸秆制备活性炭的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用农作物秸秆制备活性炭的方法，具体为先将农作物秸秆粉碎，得到物料一；然后将物料一浸于处理液中，在升温搅拌后过滤，得到物料二；再将物料二加入到碳酸钠、十二烷基硫酸钠和水的混合物中，在真空条件下加热反应后再降温，如此反复2‑3次，得到混合物；最后将混合物在氢气氛围中升温至700‑800℃，保持120‑180分钟，然后在惰性气体保护的条件下降至室温，得到活性炭。本发明提供的方法制备得到的活性炭具有良好的性能，其中灰分达到了3.2%以下，碘吸附值达到了1460mg以上，比表面积达到了3650m2/g以上，具有优良的吸附能力。
Description
技术领域
本发明属于农作物秸秆资源利用领域，具体涉及一种利用农作物秸秆制备活性炭的方法。
背景技术
农作物秸秆是农作物生产系统中一项重要的生物资源。据不完全估计，全世界每年可产生近20亿吨的秸秆。农作物秸秆资源的利用，既涉及到广大农村的千家万户，也涉及到整个农业生态系统中土壤肥力、水土保持、环境安全以及再生资源有效利用等可持续发展问题，近年来已引起世界各国的普遍关注，并逐步成为发展可持续农业的重要方面。
在传统农业阶段，秸秆资源主要是不经任何处理直接用于肥料、燃料和饲料。随着传统农业向现代化农业的转变以及经济、社会的发展，农村能源、饲料结构等发生了深刻变化，传统的秸秆利用途径发生了历史性的转变。一方面，科技进步为秸秆利用开辟了新途径和新方法；另一方面，农业主产区秸秆资源大量过剩问题日趋突出，农民就地焚烧秸秆带来的资源浪费和环境污染问题，引起了全社会的关注。因此合理利用农作物秸秆资源，保护环境，是当前直接关系到国民经济可持续发展的重要课题。目前对于农作物秸秆的利用主要为造纸、动物饲料等方面，同时也有利用农作物秸秆制备工业用品，如活性炭等，但是目前利用农作物秸秆制备的活性炭没有经过特定的处理工艺因而性能有限，因此需要通过工艺的改进来制备得到性能优异的活性炭材料。
发明内容
本发明的目的在于为了克服以上现有技术的不足而提供一种利用农作物秸秆制备活性炭的方法，提高活性炭的性能。
本发明的技术方案如下：
一种利用农作物秸秆制备活性炭的方法，包括以下步骤：
步骤一，将农作物秸秆粉碎，得到物料一；
步骤二，将物料一浸于处理液中，在升温至40-50℃，搅拌200-300分钟，过滤，得到物料二，其中处理液为顺丁烯二酸酐、碳酸铵和水的混合液；
步骤三，将物料二加入到碳酸钠、十二烷基硫酸钠和水的混合物中，在真空条件下加热至100-120℃，恒温保持10-20分钟，然后再降温至5-10℃，恒温保持10-20分钟，然后再升温至100-120℃，继续保持10-20分钟，如此反复2-3次，得到混合物；
步骤四，将步骤三得到的混合物在氢气氛围中升温至700-800℃，保持120-180分钟，然后在惰性气体保护的条件下降至室温，得到活性炭。
所述的利用农作物秸秆制备活性炭的方法，步骤二处理液中顺丁烯二酸酐、碳酸铵和水的质量比为1:0.6-2:15-20。
所述的利用农作物秸秆制备活性炭的方法，步骤三中真空条件的真空度为0.05-0.01MPa。
所述的利用农作物秸秆制备活性炭的方法，步骤三中物料二、到碳酸钠、十二烷基硫酸钠和水的质量比为10:1-3:0.5-1:15。
所述的利用农作物秸秆制备活性炭的方法，步骤三中降温至5-10℃的降温速度为15-20℃/分钟。
所述的利用农作物秸秆制备活性炭的方法，步骤四中的惰性气体为氮气或氩气。
本发明提供的方法制备得到的活性炭具有良好的性能，其中灰分达到了3.2％以下，碘吸附值达到了1460mg以上，比表面积达到了3650m2/g以上，具有优良的吸附能力。
具体实施方式：
实施例1
一种利用农作物秸秆制备活性炭的方法，包括以下步骤：
步骤一，将农作物秸秆1000g粉碎，得到物料一；
步骤二，将物料一浸于处理液中，在升温至40℃，搅拌200分钟，过滤，得到物料二，其中处理液为200g顺丁烯二酸酐、120g碳酸铵和3000g水的混合液；
步骤三，将物料二加入到100g碳酸钠、50g十二烷基硫酸钠和1500g水的混合物中，在真空度为0.05MPa的真空条件下加热至100℃，恒温保持10分钟，然后以15℃/分钟的降温速度降温至5℃，恒温保持10分钟，然后再升温至100℃，继续保持10分钟，如此反复2次，得到混合物；
步骤四，将步骤三得到的混合物在氢气氛围中升温至700℃，保持120分钟，然后在氮气保护的条件下降至室温，得到活性炭。
实施例2
一种利用农作物秸秆制备活性炭的方法，包括以下步骤：
步骤一，将农作物秸秆1000g粉碎，得到物料一；
步骤二，将物料一浸于处理液中，在升温至43℃，搅拌220分钟，过滤，得到物料二，其中处理液为200g顺丁烯二酸酐、200g碳酸铵和3600g水的混合液；
步骤三，将物料二加入到150g碳酸钠、60g十二烷基硫酸钠和1500g水的混合物中，在真空度为0.06MPa的真空条件下加热至105℃，恒温保持13分钟，然后以16℃/分钟的降温速度降温至7℃，恒温保持15分钟，然后再升温至105℃，继续保持13分钟，如此反复2次，得到混合物；
步骤四，将步骤三得到的混合物在氢气氛围中升温至750℃，保持140分钟，然后在氩气保护的条件下降至室温，得到活性炭。
实施例3
一种利用农作物秸秆制备活性炭的方法，包括以下步骤：
步骤一，将农作物秸秆1000g粉碎，得到物料一；
步骤二，将物料一浸于处理液中，在升温至46℃，搅拌280分钟，过滤，得到物料二，其中处理液为200g顺丁烯二酸酐、200g碳酸铵和3500g水的混合液；
步骤三，将物料二加入到200g碳酸钠、80g十二烷基硫酸钠和1500g水的混合物中，在真空度为0.06MPa的真空条件下加热至110℃，恒温保持18分钟，然后以17℃/分钟的降温速度降温至6℃，恒温保持18分钟，然后再升温至110℃，继续保持18分钟，如此反复3次，得到混合物；
步骤四，将步骤三得到的混合物在氢气氛围中升温至770℃，保持160分钟，然后在氮气保护的条件下降至室温，得到活性炭。
实施例4
一种利用农作物秸秆制备活性炭的方法，包括以下步骤：
步骤一，将农作物秸秆1000g粉碎，得到物料一；
步骤二，将物料一浸于处理液中，在升温至50℃，搅拌300分钟，过滤，得到物料二，其中处理液为200g顺丁烯二酸酐、400g碳酸铵和4000g水的混合液；
步骤三，将物料二加入到300g碳酸钠、100g十二烷基硫酸钠和1500g水的混合物中，在真空度为0.01MPa的真空条件下加热至120℃，恒温保持20分钟，然后以20℃/分钟的降温速度降温至10℃，恒温保持20分钟，然后再升温至120℃，继续保持20分钟，如此反复3次，得到混合物；
步骤四，将步骤三得到的混合物在氢气氛围中升温至800℃，保持180分钟，然后在氮气保护的条件下降至室温，得到活性炭。
对于以上实施例制备得到的活性炭进行性能测定，结果如下：
| 项目 | 灰分/％ | 碘吸附值/mg | 比表面积/m2/g |
| 实施例1 | 3.2 | 1460 | 3650 |
| 实施例2 | 2.8 | 1520 | 3810 |
| 实施例3 | 2.5 | 1615 | 4125 |
| 实施例4 | 2.6 | 1570 | 4012 |
从以上试验结果可以看出，本发明提供的方法制备得到的活性炭具有良好的性能，其中灰分达到了3.2％以下，碘吸附值达到了1460mg以上，比表面积达到了3650m2/g以上，具有优良的吸附能力。
Claims (1)
1.一种利用农作物秸秆制备活性炭的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，将农作物秸秆粉碎，得到物料一；
步骤二，将物料一浸于处理液中，在升温至40-50℃，搅拌200-300分钟，过滤，得到物料二，其中处理液为顺丁烯二酸酐、碳酸铵和水按质量比为1:0.6-2:15-20组成的混合液；
步骤三，将物料二加入到碳酸钠、十二烷基硫酸钠和水的混合物中，在真空度为0.05-0.01MPa条件下加热至100-120℃，恒温保持10-20分钟，然后以降温速度为15-20℃/分钟降温至5-10℃，恒温保持10-20分钟，然后再升温至100-120℃，继续保持10-20分钟，如此反复2-3次，得到混合物；
步骤四，将步骤三得到的混合物在氢气氛围中升温至700-800℃，保持120-180分钟，然后在氮气或氩气保护的条件下降至室温，得到活性炭；
步骤三中物料二、碳酸钠、十二烷基硫酸钠和水的质量比为10:1-3:0.5-1:15。
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