CN105967182A - 利用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秸秆制备活性炭的方法，包括：步骤一、将秸秆粉碎为秸秆粉，之后将秸秆粉浸泡于质量浓度为30％的磷酸中，超声粉碎30分钟；步骤二、首先秸秆粉置于盐水中浸泡12～20h，之后乙醇溶液中浸泡5～9h，再然后置于水中浸泡12h之后，最后将秸秆粉烘干；步骤三、将秸秆粉与造孔剂混合均匀得到混合体，之后将混合体捏合0.1～2h以得到混合泥，再将混合泥置于加热炉中加热炭化得到炭化料；步骤四、将等离子水在加压条件20～40MPa下预热至350～380℃，之后再将等离子水推动至获得了炭化料的加热炉中；步骤五、使炭化料和等离子发生活化反应0.5h以上，即得到活性炭。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用秸秆制备活性炭的方法。
背景技术
秸秆是成熟农作物茎叶(穗)部分的总称。通常指小麦、水稻、玉米、薯类、油菜、棉花、甘蔗和其它农作物(通常为粗粮)在收获籽实后的剩余部分。由于秸秆中纤维的成分较高，对其进行生物降解比较困难。每年一到麦收或者秋收季节，焚烧秸秆的现象非常多，这不仅仅是造成了环境了污染，更大的损失在于造成了原料的浪费。
活性炭又称活性炭黑。是黑色粉末状或块状、颗粒状、蜂窝状的无定形碳，也有排列规整的晶体碳。广泛应用于各行各业中。近年来，用于家庭中吸附异味或有害气体等的情况也越来越多。活性炭的制备一般以木材、煤炭或者废旧轮胎等为原料，制备工艺较复杂，成本也较高，且存在一定程度的环境污染。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种利用秸秆制备活性炭的方法。
本发明提供的技术方案为：
一种利用秸秆制备活性炭的方法，包括：
步骤一、将秸秆粉碎为粒径小于100目的秸秆粉，之后将所述秸秆粉浸泡于质量浓度为30％的磷酸中，超声粉碎30分钟；
步骤二、首先将步骤一中处理过的秸秆粉置于质量体积比为5％～10％的盐水中浸泡12～20h，之后置于体积浓度为30％～60％的乙醇溶液中浸泡5～9h，再然后置于水中浸泡12h之后，最后将所述秸秆粉烘干至水分含量低于5％(w/w)；
步骤三、将经过步骤二处理过的秸秆粉与造孔剂按照质量比4～10∶1混合均匀得到混合体，之后将所述混合体于温度150～250℃下捏合0.1～2h以得到混合泥，再将混合泥置于加热炉中加热炭化得到炭化料；
步骤四、将等离子水在加压条件20～40MPa下预热至350～380℃，之后再将所述等离子水推动至获得了炭化料的加热炉中；
步骤五、在压力20～40MPa下和温度600～800℃的条件下，使所述炭化料和等离子水发生活化反应0.5h以上，即得到活性炭。
优选的是，所述的利用秸秆制备活性炭的方法中，所述步骤一中，所述盐水与所述秸秆粉的体积比为10～15∶1，所述乙醇溶液与所述秸秆粉的体积比为8～10∶1，所述水与所述秸秆粉的体积比为5∶1。
优选的是，所述的利用秸秆制备活性炭的方法中，所述步骤三中，所述造孔剂为聚乙烯醇缩丁醛、聚乙二醇或纤维素。
优选的是，所述的利用秸秆制备活性炭的方法中，所述混合体中还包括无机粘结剂，所述无机粘结剂占所述秸秆粉重量的0.1％～0.2％。
优选的是，所述的利用秸秆制备活性炭的方法中，所述无机粘结剂包括硅胶和磷酸二氢铝。
优选的是，所述的利用秸秆制备活性炭的方法中，所述步骤四中，所述等离子水与所述炭化料的质量比为1∶2～3。
本发明至少包括以下有益效果：
本发明首先将秸秆粉碎后，再利用盐水、乙醇溶液和水依次浸泡秸秆，使其中的纤维成分略微软化，之后再将该秸秆经捏合、炭化和活化反应制成活性炭，制作步骤简单、能耗低；
本发明制得的活性炭具有较高的中孔率和较高的强度；
本发明变废为宝，对环境友好
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
本发明提供一种利用秸秆制备活性炭的方法，包括：
步骤一、将秸秆粉碎为粒径小于100目的秸秆粉，之后将所述秸秆粉浸泡于质量浓度为30％的磷酸中，超声粉碎30分钟；
步骤二、首先将步骤一中处理过的秸秆粉置于质量体积比为5％～10％的盐水中浸泡12～20h，之后置于体积浓度为30％～60％的乙醇溶液中浸泡5～9h，再然后置于水中浸泡12h之后，最后将所述秸秆粉烘干至水分含量低于5％(w/w)；
步骤三、将经过步骤二处理过的秸秆粉与造孔剂按照质量比4～10∶1混合均匀得到混合体，所述混合体中还包括无机粘结剂，所述无机粘结剂占所述秸秆粉重量的0.1％～0.2％之后将所述混合体于温度150～250℃下捏合0.1～2h以得到混合泥，再将混合泥置于加热炉中加热炭化得到炭化料；捏合能够使得秸秆粉的结构发生变化，以利于活性炭的形成。
步骤四、将等离子水在加压条件20～40MPa下预热至350～380℃，之后再将所述等离子水推动至获得了炭化料的加热炉中；
步骤五、在压力20～40MPa下和温度600～800℃的条件下，使所述炭化料和等离子水发生活化反应0.5h以上，即得到活性炭。
在本发明的其中一个实施例中，作为优选，所述步骤一中，所述盐水与所述秸秆粉的体积比为10～15∶1，所述乙醇溶液与所述秸秆粉的体积比为8～10∶1，所述水与所述秸秆粉的体积比为5∶1。
在本发明的其中一个实施例中，作为优选，所述步骤三中，所述造孔剂为聚乙烯醇缩丁醛、聚乙二醇或纤维素。
在本发明的其中一个实施例中，作为优选，所述混合体中还包括无机粘结剂，所述无机粘结剂占所述秸秆粉重量的0.1％～0.2％。
在本发明的其中一个实施例中，作为优选，所述无机粘结剂包括硅胶和磷酸二氢铝。
在本发明的其中一个实施例中，作为优选，所述等离子水与所述炭化料的质量比为1∶2～3。
实施例1
一种利用秸秆制备活性炭的方法，包括：
步骤一、将秸秆粉碎为粒径小于100目的秸秆粉，之后将所述秸秆粉浸泡于质量浓度为30％的磷酸中，超声粉碎30分钟；
步骤二、首先将秸秆粉置于质量体积比为5％的盐水中浸泡12h，之后置于体积浓度为30％的乙醇溶液中浸泡5h，再然后置于水中浸泡12h之后，最后将所述秸秆粉烘干至水分含量低于5％；所述盐水与所述秸秆粉的体积比为10∶1，所述乙醇溶液与所述秸秆粉的体积比为8∶1，所述水与所述秸秆粉的体积比为5∶1。
步骤三、将经过步骤二处理过的秸秆粉与造孔剂聚乙烯醇缩丁醛按照质量比4∶1混合均匀得到混合体，所述混合体中还包括无机粘结剂，所述无机粘结剂占所述秸秆粉重量的0.1％，所述无机粘结剂包括硅胶和磷酸二氢铝，之后将所述混合体于温度150℃下捏合0.1h以得到混合泥，再将混合泥置于加热炉中加热炭化得到炭化料；
步骤四、将等离子水在加压条件20MPa下预热至350℃，之后再将所述等离子水推动至获得了炭化料的加热炉中；所述等离子水与所述炭化料的质量比为1∶2。
步骤五、在压力20MPa下和温度600℃的条件下，使所述炭化料和所述等离子水发生活化反应0.5h以上，即得到活性炭。
实施例2
一种利用秸秆制备活性炭的方法，包括：
步骤一、将秸秆粉碎为粒径小于100目的秸秆粉，之后将所述秸秆粉浸泡于质量浓度为30％的磷酸中，超声粉碎30分钟；
步骤二、首先将秸秆粉置于质量体积比为10％的盐水中浸泡20h，之后置于体积浓度为60％的乙醇溶液中浸泡9h，再然后置于水中浸泡12h之后，最后将所述秸秆粉烘干至水分含量低于5％(w/w)；所述盐水与所述秸秆粉的体积比为15∶1，所述乙醇溶液与所述秸秆粉的体积比为10∶1，所述水与所述秸秆粉的体积比为5∶1。
步骤三、将经过步骤二处理过的秸秆粉与造孔剂聚乙二醇按照质量比10∶1混合均匀得到混合体，所述混合体中还包括无机粘结剂，所述无机粘结剂占所述秸秆粉重量的0.2％，之后将所述混合体于温度250℃下捏合2h以得到混合泥，再将混合泥置于加热炉中加热炭化得到炭化料；
步骤四、将等离子水在加压条件40MPa下预热至380℃，之后再将所述等离子水推动至获得了炭化料的加热炉中；所述等离子水与所述炭化料的质量比为1∶3。
步骤五、在压力40MPa下和温度800℃的条件下，使所述炭化料和所述等离子水发生活化反应0.5h以上，即得到活性炭。
实施例3
一种利用秸秆制备活性炭的方法，包括：
步骤一、将秸秆粉碎为粒径小于100目的秸秆粉，之后将所述秸秆粉浸泡于质量浓度为30％的磷酸中，超声粉碎30分钟；
步骤一、首先将秸秆粉置于质量体积比为8％的盐水中浸泡16h，之后置于体积浓度为45％的乙醇溶液中浸泡7h，再然后置于水中浸泡12h之后，最后将所述秸秆粉烘干至水分含量低于5％(w/w)；所述盐水与所述秸秆粉的体积比为12∶1，所述乙醇溶液与所述秸秆粉的体积比为9∶1，所述水与所述秸秆粉的体积比为5∶1。
步骤三、将经过步骤二处理过的秸秆粉与造孔剂纤维素按照质量比7∶1混合均匀得到混合体，之后将所述混合体于温度200℃下捏合1h以得到混合泥，再将混合泥置于加热炉中加热炭化得到炭化料；
步骤四、将等离子水在加压条件30MPa下预热至375℃，之后再将所述等离子水推动至获得了炭化料的加热炉中；
步骤五、在压力20～40MPa下和温度600～800℃的条件下，使所述炭化料和所述等离子水发生活化反应0.5h以上，即得到活性炭。
这里说明的模块数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的活性炭制备方法的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。
Claims (6)
1.一种利用秸秆制备活性炭的方法，其特征在于，包括：
步骤一、将秸秆粉碎为粒径小于100目的秸秆粉，之后将所述秸秆粉浸泡于质量浓度为30％的磷酸中，超声粉碎30分钟；
步骤二、首先将步骤一中处理过的秸秆粉置于质量体积比为5％～10％的盐水中浸泡12～20h，之后置于体积浓度为30％～60％的乙醇溶液中浸泡5～9h，再然后置于水中浸泡12h之后，最后将所述秸秆粉烘干至水分含量低于5％(w/w)；
步骤三、将经过步骤二处理过的秸秆粉与造孔剂按照质量比4～10∶1混合均匀得到混合体，之后将所述混合体于温度150～250℃下捏合0.1～2h以得到混合泥，再将混合泥置于加热炉中加热炭化得到炭化料；
步骤四、将等离子水在加压条件20～40MPa下预热至350～380℃，之后再将所述等离子水推动至获得了炭化料的加热炉中；
步骤五、在压力20～40MPa下和温度600～800℃的条件下，使所述炭化料和所述等离子发生活化反应0.5h以上，即得到活性炭。
2.如权利要求1所述的利用秸秆制备活性炭的方法，其特征在于，所述步骤一中，所述盐水与所述秸秆粉的体积比为10～15∶1，所述乙醇溶液与所述秸秆粉的体积比为8～10∶1，所述水与所述秸秆粉的体积比为5∶1。
3.如权利要求1所述的利用秸秆制备活性炭的方法，其特征在于，所述步骤三中，所述造孔剂为聚乙烯醇缩丁醛、聚乙二醇或纤维素。
4.如权利要求1所述的利用秸秆制备活性炭的方法，其特征在于，所述混合体中还包括无机粘结剂，所述无机粘结剂占所述秸秆粉重量的0.1％～0.2％。
5.如权利要求4所述的利用秸秆制备活性炭的方法，其特征在于，所述无机粘结剂包括硅胶和磷酸二氢铝。
6.如权利要求1所述的利用秸秆制备活性炭的方法，其特征在于，所述步骤四中，所述等离子水与所述炭化料的质量比为1∶2～3。
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