CN106006637B - 一种菠萝蜜壳臭气吸附剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种菠萝蜜壳臭气吸附剂，制备方法包括以下步骤：将废弃菠萝蜜壳粉碎过100‑120目筛，烘干至恒重；将天然产出的白云石制成粒径为2‑20um的细粉料，并投入KCl溶液中浸泡；以1:1.8‑3.6的料液比充分混合菠萝蜜壳粉与白云石细粉浸泡液，进行炭化处理，得到炭化料；让炭化料经水蒸气活化，得到活性炭；再微波辐射活性炭，冷却即得炭化样；用质量分数为0.5‑0.8％的Na2S溶液淋洗炭化样，再用去离子水水洗至pH呈中性，烘干至恒重，即可。本发明还公开了所述菠萝蜜壳臭气吸附剂在鱼腐败臭气吸附中的应用。本发明的有益效果为：低成本，高炭转化率，比表面积大，微孔率、中孔率高，臭气吸附效果好。

Description

一种菠萝蜜壳臭气吸附剂
技术领域
本发明属于材料领域，具体涉及一种菠萝蜜壳臭气吸附剂。
背景技术
恶臭是一种影响广泛的公害，强烈刺激人的心理，严重时引起中毒。作为世界上七种环境公害之一，它对人体的毒害是多方面的：如引起人体反射性地抑制吸气，妨碍正常呼吸功能；使人食欲不振、恶心呕吐，可能导致消化系统功能减退以及内分泌系统紊乱，影响机体的代谢活动；强烈刺激人的眼睛等。恶臭的污染源分布广泛，分为工业、生活和体泌3大类。臭气一般是多组分混和物，其主要成分是含硫化物,含氮化物,含氧化物,卤素衍生物和各种烃类。由于其对人体所造成的危害已位居七种环境公害中第二位，仅次于噪声，因而国内外都对恶臭污染给予了高度重视，物化除臭法是目前普遍应用的除臭方法之一，吸附剂活性炭比表面积大，吸附量较大，因而被广泛应用于各行各业，活性炭因生产工艺、原料的不同，性能悬殊非常大，用途也不一样。近年来，随着人们环保意识的不断增强，综合考虑原料、成本及可持续发展等各个因素，利用具丰富来源的果壳废弃物制备活性炭已成为焦点。
菠萝蜜(Artocarpus heterophyllus lam.)为桑科木菠萝属植物，又称木菠萝，树菠萝，大树菠萝，蜜冬瓜，牛肚子果，是世界著名的热带水果，富含糖、蛋白质、脂肪、碳水化合物和纤维质，广泛应用于食品、美容、中药等多种领域。但是在菠萝蜜的加工过程中占据菠萝蜜整果比重68％以上的菠萝蜜壳常常被当作废弃物丢掉，造成了极大的浪费，目前关于菠萝蜜壳的研究主要集中在对其中果胶的提取和利用上，将其应用于活性炭的制备尚无报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种菠萝蜜壳臭气吸附剂，它是以废弃菠萝蜜壳为原料，采用白云石为活化剂，Na2S溶液为淋洗液而制得的低成本、高碳转化率、高吸附量的吸附剂，具有显著的经济效益。
为实现上述目的，本发明提供了一种菠萝蜜壳臭气吸附剂，所述菠萝蜜壳臭气吸附剂的制备方法包括以下步骤：将废弃菠萝蜜壳粉碎过100-120目筛，烘干至恒重；将天然产出的白云石制成粒径为2-20um的细粉料，并投入KCl溶液中浸泡；以1:1.8-3.6的料液比充分混合菠萝蜜壳粉与白云石细粉浸泡液，进行炭化处理，得到炭化料；让炭化料经水蒸气活化，得到活性炭；再微波辐射活性炭，冷却即得炭化样；用质量分数为0.5-0.8％的Na2S溶液淋洗炭化样，再用去离子水水洗至pH呈中性，烘干至恒重，即得本发明菠萝蜜壳臭气吸附剂。
优选的，上述方法中KCl溶液的浓度为0.8-1.2mol/L。
优选的，上述方法中白云石细粉的浸泡时间为25-45min。
优选的，上述方法中炭化处理的温度为470-520℃，炭化时间为2.5-3.5h。
优选的，上述方法中水蒸气活化炭化料的温度为700-850℃，活化时间为50min-1.5h。
优选的，上述方法中微波辐射活性炭的功率为500-650W，辐射时间为3-5min。
优选的，上述方法中Na2S溶液的淋洗时间为8-12min。
本发明还提供上述一种菠萝蜜壳臭气吸附剂在鱼腐败臭气吸附中的应用。
本发明首次以富含有机酸、脂肪、黄酮和多酚等有机物的菠萝蜜壳为原料，以来源广、成本低的白云石为活化剂，其中白云石的化学成分为CaMg(CO3)2，可含Fe、Mn、Pb、Zn等元素。这些金属离子是活化反应发生的集中地，可催化气化产生的中空反应，同时还可催化主要产生微孔的非催化活化反应，所产生的微孔和中孔可使金属微粒暴露于水蒸气气氛中继续催化活化反应，循环往复产生大量中孔。氯化钾在前期可改变热解历程、增加活性中心、促进初始孔隙的形成，由此得到最佳“炭素前驱体”，在活化过程中通过浸蚀作用及强大的反应性缩短活化时间，增大比表面积及微孔数量。水蒸气既有液体对溶质的较大溶解度的特性，又有气体易扩散和运动的特性，使非极性有机化反应物易于进入大孔甚至微孔物质中，从而促使均相和快速反应，并有利于活化反应的进行。
微波是指波长在1mm～1m之间，频率范围为300MHz～300GHz的电磁波。微波辐照可透射到材料内部，通过离子导电和分子极化以及旋转机制使偶极电子反复极化、相互摩擦，从而使微波能量转化成热能。活性炭能很好地吸收微波，适宜的微波功率能有效地其改变孔径和孔容，同时影响其表面官能团。Na2S溶液的淋洗可进一步改变和修饰炭化样的表面化学结构，增加其表面主要含氧官能团的含量，使其对气体有更强的吸附力。
本发明的有益效果为：首次利用高固定碳含量、低灰分的廉价废弃菠萝蜜壳为吸附剂制备原料，以白云石为活化剂、催化剂，并用Na2S溶液淋洗，炭转化率高，得到的菠萝蜜壳臭气吸附剂比表面积大，微孔率、中孔率高，臭气吸附效果好。
具体实施方式
为使本技术领域的技术人员能更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明技术方案进行详细说明。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1
将废弃菠萝蜜壳粉碎过100目筛，烘干至恒重；将天然产出的白云石制成粒径为2um的细粉料，并投入0.8mol/L KCl溶液中浸泡25min；以1:1.8的料液比充分混合菠萝蜜壳粉与白云石细粉浸泡液，470℃进行炭化处理2.5h，得到炭化料；让炭化料经水蒸气700℃活化50min，得到活性炭；再500W微波辐射活性炭3min，冷却即得炭化样；用质量分数为0.5％的Na2S溶液淋洗炭化样8min，再用去离子水水洗至pH呈中性，烘干至恒重，即得本发明菠萝蜜壳臭气吸附剂。
实施例2
将废弃菠萝蜜壳粉碎过110目筛，烘干至恒重；将天然产出的白云石制成粒径为11um的细粉料，并投入1.0mol/L KCl溶液中浸泡35min；以1:2.7的料液比充分混合菠萝蜜壳粉与白云石细粉浸泡液，495℃进行炭化处理3.0h，得到炭化料；让炭化料经水蒸气775℃活化1h10min，得到活性炭；再575W微波辐射活性炭4min，冷却即得炭化样；用质量分数为0.65％的Na2S溶液淋洗炭化样10min，再用去离子水水洗至pH呈中性，烘干至恒重，即得本发明菠萝蜜壳臭气吸附剂。
实施例3
将废弃菠萝蜜壳粉碎过120目筛，烘干至恒重；将天然产出的白云石制成粒径为20um的细粉料，并投入1.2mol/L KCl溶液中浸泡45min；以1:3.6的料液比充分混合菠萝蜜壳粉与白云石细粉浸泡液，520℃进行炭化处理3.5h，得到炭化料；让炭化料经水蒸气850℃活化1.5h，得到活性炭；再650W微波辐射活性炭5min，冷却即得炭化样；用质量分数为0.8％的Na2S溶液淋洗炭化样12min，再用去离子水水洗至pH呈中性，烘干至恒重，即得本发明菠萝蜜壳臭气吸附剂。
实施例4
采用比表面自动分析仪(Autosorb-iQ，美国康塔仪器公司)测定实施例1、2和3所得菠萝蜜壳臭气吸附剂的比表面积，结果见表1。
表1实施例1、2和3所得菠萝蜜壳臭气吸附剂的比表面积
实施例5
采用常规方法测得实施例1、2和3所得菠萝蜜壳臭气吸附剂的碳转化率，结果见表2。
表2实施例1、2和3所得菠萝蜜壳臭气吸附剂的碳转化率
实施例6
采用常规方法测得实施例1、2和3所得菠萝蜜壳臭气吸附剂对鱼腐败臭气的吸附率，鱼腐败臭气中的3中主要气体成分为硫化氢、氧化氮和三甲胺，结果见表3。
表3实施例1、2和3所得菠萝蜜壳臭气吸附剂对鱼腐败臭气的吸附率
从表3可知实施例1、2和3所得菠萝蜜壳臭气吸附剂对硫化氢、氧化氮和三甲胺气体的吸附率均高于95.9％，对硫化氢气体的吸附率最高可达99.2％，表明本发明提供的菠萝蜜壳臭气吸附剂可高效吸附鱼腐败臭气。
显然，上述6个实施例仅是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的启示，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本方面所保护的范围。

Claims (7)

1.一种菠萝蜜壳臭气吸附剂，其特征在于，所述菠萝蜜壳臭气吸附剂的制备方法包括以下步骤：将废弃菠萝蜜壳粉碎过100-120目筛，烘干至恒重；将天然产出的白云石制成粒径为2-20um的细粉料，并投入KCl溶液中浸泡；以1:1.8-3.6的料液比充分混合菠萝蜜壳粉与白云石细粉浸泡液，进行炭化处理，得到炭化料；让炭化料经水蒸气活化，得到活性炭；再微波辐射活性炭，冷却即得炭化样；用质量分数为0.5-0.8％的Na2S溶液淋洗炭化样，再用去离子水水洗至pH呈中性，烘干至恒重即可；所述菠萝蜜壳臭气吸附剂用于吸附鱼腐败臭气。
2.根据权利要求1所述菠萝蜜壳臭气吸附剂，其特征在于，所述制备方法中KCl溶液的浓度为0.8-1.2mol/L。
3.根据权利要求1所述菠萝蜜壳臭气吸附剂，其特征在于，所述制备方法中白云石细粉的浸泡时间为25-45min。
4.根据权利要求1所述菠萝蜜壳臭气吸附剂，其特征在于，所述制备方法中炭化处理的温度为470-520℃，炭化时间为2.5-3.5h。
5.根据权利要求1所述菠萝蜜壳臭气吸附剂，其特征在于，所述制备方法中水蒸气活化炭化料的温度为700-850℃，活化时间为50min-1.5h。
6.根据权利要求1所述菠萝蜜壳臭气吸附剂，其特征在于，所述制备方法中微波辐射活性炭的功率为500-650W，辐射时间为3-5min。
7.根据权利要求1-6任一项所述菠萝蜜壳臭气吸附剂，其特征在于，所述制备方法中Na2S溶液的淋洗时间为8-12min。
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