CN109748277A - 利用糠醛废渣制备高吸附性活性炭的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种利用糠醛渣制备高吸附性活性炭的方法，是先将糠醛渣水洗，筛选、干燥后，于质量浓度50~65%磷酸溶液中浸泡，再经高温炭化后继续升温进行活化；将经煅烧活化后的糠醛渣水煮回收磷酸；回收磷酸干燥后的糠醛渣经酸洗，干燥，研磨，过160目筛，即得活性炭产品。吸附试验表明，本发明以糠醛渣为原料制备的活性炭对亚甲基蓝的具有很好的吸附性能，可用于有机染料废水的处理，不仅可以实现废物的回收利用，而且避免了对环境的污染，具有实际的经济意义和环保意义。

Description

利用糠醛废渣制备高吸附性活性炭的方法

技术领域

本发明涉及一种高吸附性活性炭的制备方法，尤其涉及一种利用糠醛渣制备高吸附性活性炭的方法。

背景技术

张掖是西北最大的玉米制种基地之一，有大型化工厂以玉米芯为原料制备糠醛，但生产一吨糠醛将产生十吨以上的糠醛湿渣，大量的糠醛渣长期露天堆放，造成环境污染。如果用糠醛渣直接作为低级燃料，但因渣中含少量硫酸，会腐蚀锅炉，大部分作为废物丢弃，从而造成糠醛渣利用率较低。糠醛渣主要成分为多戊糖、纤维素、木质素，其碳素含量在40%以上，是制备活性炭的极好原料，故利用糠醛废渣来制备高吸附性粉状活性炭，不仅可以避免对环境的污染，而且还可以实现废物的回收利用。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用糠醛渣制备高吸附性活性炭的方法。

本发明利用糠醛渣制备高吸附性活性炭的方法，是先将糠醛渣水洗，筛选、干燥后以1:1.5~1:3的质量固液比浸于质量浓度50~65%磷酸溶液中20~50min（以磷酸为活化剂进行活化反应以便形成孔隙很多的活性炭），取出干燥后先于350~500℃下炭化0.5~2h，再于650~800℃活化0.5~2h以进一步扩大孔径；然后将经煅烧活化后的糠醛渣水煮30~40min以回收磷酸；回收磷酸干燥后的糠醛渣经酸洗（除去铁化合物），漂洗（加碱中和酸除去氯根，并用热水反复洗涤使达到规定标准。），干燥，研磨，过160目筛，即得活性炭产品。

所述酸洗是采用质量浓度15~30%的盐酸溶液漂洗20~80min。

图2为本发明制备的活性炭电镜图片。由图2可见，活性炭表面结构多孔蓬松，孔隙结构发达，是一种多几何形体结构，且分布着众多孔隙。从图2中还可以明显看到，活性炭的多孔特征：图中的颜色较深部分是活性炭的孔隙，孔的大小约为几微米至几十微米，这样的孔隙结构使得其拥有良好的吸附性能。

二、活性炭对亚甲基蓝的吸附实验

亚甲基蓝是一种生物染色素，在水溶液中很稳定，因此选取亚甲基蓝作为活性炭的模型吸附化合物比较合适。实验表明，当用分光光度计在662nm波长处进行测定时，浓度和吸光度呈现优良的线性关系。因此，可利用亚甲基蓝被活性炭吸附前后，溶液颜色的变化，通过分光光度法来测定活性炭的吸附量，从而表明活性炭的吸附能力。以产率、亚甲基蓝吸附值为考察评价指标的正交实验正交实验设计见表1：

通过对上述正交实验的数据分析可得：随着固液比的增大亚甲基蓝吸附值是先增后减，而活性炭的产率是先减后增，随着固液比的增大生产成本也随之增高，另外产品的强度也会随之下降。因此，选取固液比为1:2.5为宜；磷酸浓度为60%时，活性炭对亚甲基蓝吸附值达到最大值，但活性炭的产率较低，随着磷酸浸泡时间的延长亚甲基蓝的吸附值也增大，但浸泡时间在30~40min之间时，亚甲基蓝吸附值都有所下降，浸泡时间大于40min时，亚甲基蓝吸附值迅速上升，考虑亚甲基蓝吸附值和产率两个指标。故磷酸浓度以 60%，浸泡时间选取50min为宜；炭化温度和炭化时间均对亚甲基蓝吸附值有影响，随着炭化时间的延长，活性炭产率整体呈下降趋势，根据亚甲基蓝吸附值和产率两个指标，炭化的最佳温度应选在450℃，炭化的时间应该为1.5h；活化温度为700℃时，亚甲基蓝吸附值最大，且活性炭的产率最高。因此，选取700℃作为活化温度；随着活化时间的延长，亚甲基蓝吸附值不断增加，活性炭产率整体呈下降趋势，活化时间为1.5h时，亚甲基蓝吸附值最大，但活性炭产率较低，活化时间为0.5h时，活性炭产率最大，但亚甲基蓝吸附值较低。考虑亚甲基蓝吸附值和产率两个指标。因此，选取0.5h作为活化时间较为适宜；随着盐酸浓度的增大，亚甲基蓝吸附值和活性炭产率先增加后降低，盐酸浓度为25%时，都达到最大值，随着漂洗时间的延长亚甲基蓝吸附值不断增加，活性炭产率不断减少，根据亚甲基蓝吸附值和产率两个指标。因此，选取盐酸浓度为25%为宜，漂洗40min为最佳。

下面对影响活性炭对亚甲基蓝浓度吸附性能的因素进行分析说明。

图3不同浓度下活性炭对亚甲基蓝的吸附。由图3可知，随着亚甲基蓝浓度的增大，吸附量在增大，但去除率在减小。且随着亚甲基蓝浓度的增加去除率减小的越快。

图4为不同质量活性炭对亚甲基蓝的吸附。由图4可知，随着活性炭质量的逐渐增大，吸附量也逐渐增大，但去除率却有明显的减小，而且活性炭用量增多时，会使溶液变浑浊，从而影响溶液的浑浊度指标，并易使比色测定误差增大。

图5为不同时间下活性炭对亚甲基蓝的吸附。由图5可知，随着吸附时间的延长，吸附量和去除率都逐渐增大。当吸附时间达到40min后，吸附趋于平衡。对于亚甲基蓝的去除率达到96%以上，吸附量达到215mg/g。

图6为不同温度下活性炭对亚甲基蓝的吸附。由图6可知，随着温度的升高，吸附量和去除率均逐渐增大，但温度超过40℃以后，随着温度的升高，吸附量和去除率均反而减小。

图7为不同转速下活性炭对亚甲基蓝的吸附。由图7可知，随着转速的提高，吸附量和去除率都逐渐增大，但转速超过40r/min以后，随着转速的提高，吸附量和去除率逐渐减小。

图8为不同pH下活性炭对亚甲基蓝的吸附。由图7可知，随着pH的增大，吸附量逐渐减少，但见效的比较缓慢。当pH大于7时，随着pH的增大，吸附量的快速减小。

通过上述分析可知，在亚甲基蓝浓度浓度在42mg/ml。温度40℃，离心40min转速为40r/min，pH为7时，吸附时间40min，活性炭对亚甲基蓝的最大吸附值达到225.1mg/g。而在相同条件下，分析纯活性炭对亚甲基蓝的最大吸附值为215mg/g。

图9为本发明制备的活性炭对亚甲基蓝的等温吸附线：y= 98.7375e (x/0.00222)，R²=0.99719。

由表1和图9看出，在温度40℃，离心40min转速为40r/min,PH为7时，分析纯活性炭对亚甲基蓝的最大吸附值为215mg/g,在相同条件下，我们制备的活性炭对亚甲基蓝的最大吸附值达到225.1mg/g。

附图说明

图1为活性炭的合成路线。

图2为的活性炭电镜图片。

图3不同浓度下活性炭对亚甲基蓝的吸附。

图4不同质量活性炭对亚甲基蓝的吸附。

图5不同时间下活性炭对亚甲基蓝的吸附。

图6不同温度下活性炭对亚甲基蓝的吸附。

图7不同转速下活性炭对亚甲基蓝的吸附。

图8不同PH下活性炭对亚甲基蓝的吸附。

图9 为本发明制备的活性炭的吸附等温线。

具体实施方式

实施例1

取一定量的糠醛渣，经水洗，筛选、干燥后，以1:2的固液质量比，浸于质量浓度65%磷酸溶液中50min，干燥后置于炉中，在450℃炭化0.5h后继续升温至700℃活化1h；然后用水煮40min以回收磷酸（浓缩）；回收磷酸干燥后的糠醛渣用15%的盐酸漂洗20min，干燥，研磨，过160目筛，即得活性炭产品。收率为43.69%。该活性炭对亚甲基蓝的最大吸附值达到222.3mg/g。

实施例2

取一定量的糠醛渣，经水洗，筛选、干燥后，以1:3的固液质量比，浸于质量浓度65%磷酸溶液中30min，干燥后置于炉中，在450℃炭化0.5h后继续升温至750℃活化0.5h；然后用水煮40min以回收磷酸（浓缩）；回收磷酸干燥后的糠醛渣用20%的盐酸漂洗80min，干燥，研磨，过160目筛，即得活性炭产品。收率为47.99%.该活性炭对亚甲基蓝的最大吸附值达到213.3mg/g。

Claims (8)

1.利用糠醛渣制备高吸附性活性炭的方法，是先将糠醛渣水洗，筛选、干燥后，于质量浓度50~65%磷酸溶液中浸泡，再经高温炭化后继续升温进行活化；将经煅烧活化后的糠醛渣水煮回收磷酸；回收磷酸干燥后的糠醛渣经酸洗，干燥，研磨，过筛，即得活性炭产品。

2.如权利要求1所述利用糠醛渣制备高吸附性活性炭的方法，其特征在于：清洗干燥后的糠醛渣与磷酸溶液的质量固液比为；1:1.5~1:3。

3.如权利要求1所述利用糠醛渣制备高吸附性活性炭的方法，其特征在于：糠醛渣在磷酸溶液中浸泡时间为20~50min。

4.如权利要求1所述利用糠醛渣制备高吸附性活性炭的方法，其特征在于：所述高温炭化是在于350~500℃下炭化0.5~2h。

5.如权利要求1所述利用糠醛渣制备高吸附性活性炭的方法，其特征在于：所述活化炭化后的糠醛渣于650~800℃下活化0.5~2h。

6.如权利要求1所述利用糠醛渣制备高吸附性活性炭的方法，其特征在于：经煅烧活化后的糠醛渣水煮时间为30~40min.。

7.如权利要求1所述利用糠醛渣制备高吸附性活性炭的方法，其特征在于：所述酸洗是采用质量浓度15~30%的盐酸溶液漂洗20~80min。

8.如权利要求1所述利用糠醛渣制备高吸附性活性炭的方法，其特征在于：所述过筛为过160目筛。