CN112250065A - 一种氮掺杂甘蔗渣活性炭及其制备方法 - Google Patents
一种氮掺杂甘蔗渣活性炭及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112250065A CN112250065A CN202011252324.6A CN202011252324A CN112250065A CN 112250065 A CN112250065 A CN 112250065A CN 202011252324 A CN202011252324 A CN 202011252324A CN 112250065 A CN112250065 A CN 112250065A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- bagasse
- nitrogen
- drying
- activated carbon
- doped
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/30—Active carbon
- C01B32/312—Preparation
- C01B32/318—Preparation characterised by the starting materials
- C01B32/324—Preparation characterised by the starting materials from waste materials, e.g. tyres or spent sulfite pulp liquor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/30—Active carbon
- C01B32/312—Preparation
- C01B32/336—Preparation characterised by gaseous activating agents
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
- Y02P20/133—Renewable energy sources, e.g. sunlight
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
本发明公开了一种氮掺杂甘蔗渣活性炭及其制备方法,包括制备过程主要是以甘蔗渣为原料,先后经过清洗、活化、烘干、炭化处理、清洗残留活化剂,从而制备得到高性能的甘蔗渣活性炭。本发明采用甘蔗渣为原料来制备活性炭,且掺杂含氮化合物,不但为解决甘蔗渣的再利用、避免资源的浪费和环境污染提供了有效途径,而且甘蔗渣本身是一种安全无毒的可再生生物质材料,由其制备得到的活性炭可直接用于制糖工业,产品附加值高,可产生良好的社会和经济效益,并且本发明的活性炭脱色能力强,稳定性好,本发明制备的活性炭具有比表面积大、孔径小、吸附能力强,不存在设备腐蚀和环境污染,制得的活性炭免清洗,可直接使用。
Description
技术领域
本发明涉及活性炭材料领域,特别涉及一种氮掺杂甘蔗渣活性炭及其制备方法。
背景技术
甘蔗渣是一种可再生资源,价格便宜,原料来源集中,收集简单,含有丰富的纤维,是制备活性炭的理想材料。目前,糖厂生产的甘蔗渣主要用于锅炉的焚烧和提供予造纸厂造纸,其利用价值较低。因此,利用甘蔗渣制备活性炭,可以经济有效地利用甘蔗渣,提高其经济附加值,保护环境,为甘蔗的综合利用也提供了一个新的思路。
活性炭的活化方法可分为物理气体活化法和化学试剂活化法。物理气体活化法常采用水蒸气、空气、二氧化炭为活化介质,化学试剂活化法主要以硫酸钴溶液、氯化锌溶液等为活化试剂。采用化学试剂活化法可以缩短生产周期、有利于形成多孔结构,且生产出来的产品质量比较好。
近些年来,有学者将甘蔗渣制取活性炭,用于对重金属废水的吸附处理,取得了一定的效果。但是,甘蔗渣活性炭在使用过程中存在吸附稳定性不好、强度不高、吸附性能一般等问题,从而制约了甘蔗渣活性炭的使用
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷,提供一种氮掺杂甘蔗渣活性炭及其制备方法。
为了解决上述技术问题,本发明提供了如下的技术方案:
本发明一种氮掺杂甘蔗渣活性炭及其制备方法,其特征在于,包括:甘蔗渣、碳酸钠溶液、水蒸气、二氧化碳、含氮化合物。
作为本发明的一种优选技术方案,所述具体包括如下步骤:
a.预处理:将甘蔗渣清洗,并晒干或用烘箱烘干,得到干燥甘蔗渣,将甘蔗渣充分粉碎,筛分至2~4mm,用去离子水清洗4~6次,并置于干燥箱中在85~110℃下烘干,得干燥甘蔗渣备用;
b.炭化:将干燥后的甘蔗渣置于马弗炉中进行炭化处理,得到炭化物;
c.氮掺杂:将炭化物与含氮化合物质量比为8:1~2:1混合均匀,加入去离子水,浸渍9~15h后置于烘箱中烘干,将混合物置于管式炉中,在惰性气氛下热解炭化,冷却至室温后将炭化样品用去离子水反复洗涤7~10次,并在85~120℃下烘干,得炭化前驱体;
d.活化:炭化前驱体在800℃下用水蒸汽活化12小时,或在850℃下,用13%二氧化碳、87%水蒸气的混合气活化12小时,再经过粉碎使产品粒度分布均匀,若用于液相吸附操作的活性炭,还需经过碳酸钠溶液,去掉表面杂质,烘干完成精制过程,将甘蔗渣在200℃炭化2h后,在400℃采用水蒸汽活化1h,制得比表面积为536.5m2/g;
e.烘干:活化产物冷却至室温后先用2mol/L HCl清洗3~4次,后用去离子水反复洗涤至中性,最后置于干燥箱中在90~110℃下烘干,即得掺氮甘蔗渣活性炭。
作为本发明的一种优选技术方案,所述含氮化合物为亚硝酸酯或酰胺。
作为本发明的一种优选技术方案,所述最佳生产工艺为活化温度800℃,升温速度5℃/min,保持时间1h、每千克甘蔗渣通入水量6kg,得到粉末活性炭比表面积为1096x103m2/kg。
作为本发明的一种优选技术方案,所述甘蔗渣与碳酸钠溶液的重量比为1:3-6。
与现有技术相比,本发明的有益效果如下:
1:本发明采用甘蔗渣为原料来制备活性炭,且掺杂含氮化合物,不但为解决甘蔗渣的再利用、避免资源的浪费和环境污染提供了有效途径,而且甘蔗渣本身是一种安全无毒的可再生生物质材料,由其制备得到的活性炭可直接用于制糖工业,产品附加值高,可产生良好的社会和经济效益,并且本发明的活性炭脱色能力强,稳定性好,强度高,安全无毒,制备过程简便、对环境友好,本发明制备的活性炭具有比表面积大、孔径小、吸附能力强,不存在设备腐蚀和环境污染,制得的活性炭免清洗,可直接使用,用途广泛。
具体实施方式
以下本发明的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1
本发明提供一种氮掺杂甘蔗渣活性炭及其制备方法,具体包括如下步骤:
a.预处理:将甘蔗渣清洗,并晒干或用烘箱烘干,得到干燥甘蔗渣,将甘蔗渣充分粉碎,筛分至2~4mm,用去离子水清洗4~6次,并置于干燥箱中在85~110℃下烘干,得干燥甘蔗渣备用;
b.炭化:将干燥后的甘蔗渣置于马弗炉中进行炭化处理,得到炭化物;
c.氮掺杂:将炭化物与含氮化合物质量比为8:1~2:1混合均匀,加入去离子水,浸渍9~15h后置于烘箱中烘干,将混合物置于管式炉中,在惰性气氛下热解炭化,冷却至室温后将炭化样品用去离子水反复洗涤7~10次,并在85~120℃下烘干,得炭化前驱体;
d.活化:炭化前驱体在800℃下用水蒸汽活化12小时,或在850℃下,用13%二氧化碳、87%水蒸气的混合气活化12小时,再经过粉碎使产品粒度分布均匀,若用于液相吸附操作的活性炭,还需经过碳酸钠溶液,去掉表面杂质,烘干完成精制过程,将甘蔗渣在200℃炭化2h后,在400℃采用水蒸汽活化1h,制得比表面积为536.5m2/g;
e.烘干:活化产物冷却至室温后先用2mol/L HCl清洗3~4次,后用去离子水反复洗涤至中性,最后置于干燥箱中在90~110℃下烘干,即得掺氮甘蔗渣活性炭。
实施例2
本发明提供一种氮掺杂甘蔗渣活性炭及其制备方法,具体包括如下步骤:
a.预处理:将甘蔗渣清洗,并晒干或用烘箱烘干,得到干燥甘蔗渣,将甘蔗渣充分粉碎,筛分至2~4mm,用去离子水清洗4~6次,并置于干燥箱中在85~110℃下烘干,得干燥甘蔗渣备用;
b.氮掺杂:将炭化物与含氮化合物质量比为7:1~3:1混合均匀,加入去离子水,浸渍8~14h后置于烘箱中烘干,将混合物置于管式炉中,在惰性气氛下热解炭化,冷却至室温后将炭化样品用去离子水反复洗涤6~10次,并在90~120℃下烘干,得炭化前驱体;
c.活化:炭化前驱体在800℃下用水蒸汽活化12小时,或在850℃下,用13%二氧化碳、87%水蒸气的混合气活化12小时,再经过粉碎使产品粒度分布均匀,若用于液相吸附操作的活性炭,还需经过碳酸钠溶液,去掉表面杂质,烘干完成精制过程,将甘蔗渣在300℃炭化1.5h后,在400℃采用水蒸汽活化1h,制得比表面积为689.5m2/g;
d.烘干:活化产物冷却至室温后先用1mol/L HCl清洗3~5次,后用去离子水反复洗涤至中性,最后置于干燥箱中在85~100℃下烘干,即得掺氮甘蔗渣活性炭。
实施例3
本发明提供一种氮掺杂甘蔗渣活性炭及其制备方法,具体包括如下步骤:
a.预处理:将甘蔗渣清洗,并晒干或用烘箱烘干,得到干燥甘蔗渣,将甘蔗渣充分粉碎,筛分至2~3.5mm,用去离子水清洗5~6次,并置于干燥箱中在90~110℃下烘干,得干燥甘蔗渣备用;
b.炭化:将干燥后的甘蔗渣置于马弗炉中进行炭化处理,得到炭化物;
c.氮掺杂:将炭化物与含氮化合物质量比为8:1~3:1混合均匀,加入去离子水,浸渍10~15h后置于烘箱中烘干,将混合物置于管式炉中,在惰性气氛下热解炭化,冷却至室温后将炭化样品用去离子水反复洗涤8~10次,并在90~120℃下烘干,得炭化前驱体;
d.活化:炭化前驱体在800℃下用水蒸汽活化12小时,或在850℃下,用12%二氧化碳、90%水蒸气的混合气活化12小时,再经过粉碎使产品粒度分布均匀,若用于液相吸附操作的活性炭,还需经过碳酸钠溶液,去掉表面杂质,烘干完成精制过程,将甘蔗渣在200℃炭化2h后,在400℃采用水蒸汽活化1h,制得比表面积为958.2m2/g;
e.烘干:活化产物冷却至室温后先用2mol/L HCl清洗3~4次,后用去离子水反复洗涤至中性,最后置于干燥箱中在90~110℃下烘干,即得掺氮甘蔗渣活性炭。
表1实施例1-3制备的活性炭的各项性能检测结果
本发明采用甘蔗渣为原料来制备活性炭,且掺杂含氮化合物,不但为解决甘蔗渣的再利用、避免资源的浪费和环境污染提供了有效途径,而且甘蔗渣本身是一种安全无毒的可再生生物质材料,由其制备得到的活性炭可直接用于制糖工业,产品附加值高,可产生良好的社会和经济效益,并且本发明的活性炭脱色能力强,稳定性好,强度高,安全无毒,制备过程简便、对环境友好,本发明制备的活性炭具有比表面积大、孔径小、吸附能力强,不存在设备腐蚀和环境污染,制得的活性炭免清洗,可直接使用,用途广泛。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种氮掺杂甘蔗渣活性炭及其制备方法,其特征在于,所述包括:甘蔗渣、碳酸钠溶液、水蒸气、二氧化碳、含氮化合物。
2.根据权利要求1所述的一种氮掺杂甘蔗渣活性炭及其制备方法,其特征在于,所述具体包括如下步骤:
a.预处理:将甘蔗渣清洗,并晒干或用烘箱烘干,得到干燥甘蔗渣,将甘蔗渣充分粉碎,筛分至2~4mm,用去离子水清洗4~6次,并置于干燥箱中在85~110℃下烘干,得干燥甘蔗渣备用;
b.炭化:将干燥后的甘蔗渣置于马弗炉中进行炭化处理,得到炭化物;
c.氮掺杂:将炭化物与含氮化合物质量比为8:1~2:1混合均匀,加入去离子水,浸渍9~15h后置于烘箱中烘干,将混合物置于管式炉中,在惰性气氛下热解炭化,冷却至室温后将炭化样品用去离子水反复洗涤7~10次,并在85~120℃下烘干,得炭化前驱体;
d.活化:炭化前驱体在800℃下用水蒸汽活化12小时,或在850℃下,用13%二氧化碳、87%水蒸气的混合气活化12小时,再经过粉碎使产品粒度分布均匀,若用于液相吸附操作的活性炭,还需经过碳酸钠溶液,去掉表面杂质,烘干完成精制过程,将甘蔗渣在200℃炭化2h后,在400℃采用水蒸汽活化1h,制得比表面积为536.5m2/g;
e.烘干:活化产物冷却至室温后先用2mol/L HCl清洗3~4次,后用去离子水反复洗涤至中性,最后置于干燥箱中在90~110℃下烘干,即得掺氮甘蔗渣活性炭。
3.根据权利要求1所述的一种氮掺杂甘蔗渣活性炭及其制备方法,其特征在于,所述含氮化合物为亚硝酸酯或酰胺。
4.根据权利要求1所述的一种氮掺杂甘蔗渣活性炭及其制备方法,其特征在于,所述最佳生产工艺为活化温度800℃,升温速度5℃/min,保持时间1h、每千克甘蔗渣通入水量6kg,得到粉末活性炭比表面积为1096x103m2/kg。
5.根据权利要求1所述的一种氮掺杂甘蔗渣活性炭及其制备方法,其特征在于,所述甘蔗渣与碳酸钠溶液的重量比为1:3-6。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011252324.6A CN112250065A (zh) | 2020-11-11 | 2020-11-11 | 一种氮掺杂甘蔗渣活性炭及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011252324.6A CN112250065A (zh) | 2020-11-11 | 2020-11-11 | 一种氮掺杂甘蔗渣活性炭及其制备方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN112250065A true CN112250065A (zh) | 2021-01-22 |
Family
ID=74265195
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202011252324.6A Pending CN112250065A (zh) | 2020-11-11 | 2020-11-11 | 一种氮掺杂甘蔗渣活性炭及其制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN112250065A (zh) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106882786A (zh) * | 2017-03-23 | 2017-06-23 | 华南理工大学 | 一锅法制备高比表面积、高孔体积和高氮含量的氮掺杂碳材料的方法 |
CN107758660A (zh) * | 2017-10-27 | 2018-03-06 | 武汉工程大学 | 一种以氯化锌为激活剂制备甘蔗渣基活性炭的方法 |
CN108439400A (zh) * | 2018-03-23 | 2018-08-24 | 武汉科技大学 | 一种氮掺杂甘蔗渣活性炭及其制备方法 |
-
2020
- 2020-11-11 CN CN202011252324.6A patent/CN112250065A/zh active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106882786A (zh) * | 2017-03-23 | 2017-06-23 | 华南理工大学 | 一锅法制备高比表面积、高孔体积和高氮含量的氮掺杂碳材料的方法 |
CN107758660A (zh) * | 2017-10-27 | 2018-03-06 | 武汉工程大学 | 一种以氯化锌为激活剂制备甘蔗渣基活性炭的方法 |
CN108439400A (zh) * | 2018-03-23 | 2018-08-24 | 武汉科技大学 | 一种氮掺杂甘蔗渣活性炭及其制备方法 |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
JUN HAN等: "The N-doped activated carbon derived from sugarcane bagasse for CO2 adsorption", 《INDUSTRIAL CROPS & PRODUCTS》 * |
XINYU ZHENG等: "Selective and simultaneous determination of hydroquinone and catechol by using a nitrogen-doped bagasse activated carbon modified electrode", 《MATERIALS CHEMISTRY AND PHYSICS》 * |
霍俊超主编: "《木材热解与活性炭生产》", 30 April 2003, 中国物资出版社 * |
黄伯云主编: "《中国战略性新兴产业——新材料 环境工程材料》", 30 November 2018, 中国铁道出版社 * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2015106720A1 (zh) | 以生物质电厂灰为原料制备超级活性炭的方法 | |
CN111841495A (zh) | 一种多孔高比表面积茶渣生物炭的制备方法 | |
Wang et al. | Influence of the addition of cotton stalk during co-pyrolysis with sewage sludge on the properties, surface characteristics, and ecological risks of biochars | |
CN112675815B (zh) | 一种硼掺杂多孔生物炭的制备方法和应用 | |
CN104525110A (zh) | 一种富氮活性生物质焦炭及其制备方法 | |
CN106241803A (zh) | 一种利用废轮胎热解炭黑制成活性炭的方法 | |
CN101723364B (zh) | 利用等离子体裂解煤固体产物制备活性炭的方法 | |
CN112758927A (zh) | 一种茶梗基高比表面积活性炭的制备方法 | |
CN112209378A (zh) | 废弃酒糟生物炭及其制备方法和用作土壤改良剂 | |
CN112441584A (zh) | 一种蔗渣活性炭及其制备方法 | |
CN110950322B (zh) | 一种利用赤泥和原煤制备碳纳米管复合碳材料的方法 | |
CN112250065A (zh) | 一种氮掺杂甘蔗渣活性炭及其制备方法 | |
CN115403229B (zh) | 一种养殖废水的处理方法 | |
CN115707653B (zh) | 硫氮硼掺杂的石油焦基活性炭的制备方法和应用 | |
CN113800517B (zh) | 一种耐水型稻壳基颗粒活性炭的制备方法 | |
CN111268642B (zh) | 一种硼氢化钠/氮掺杂石墨烯储氢复合材料及其制备方法 | |
CN112142033A (zh) | 一种利用废纸制备过渡金属-氮元素共掺杂碳材料的方法 | |
CN109850888A (zh) | 一种半焦分质联产多孔活性炭与类石墨烯气凝胶的方法 | |
CN106219526A (zh) | 一种微晶石墨的提纯方法 | |
CN112479207A (zh) | 一种活性炭的回收方法、包括该方法回收得到活性炭的双电层电容器及其制备方法 | |
CN111533126A (zh) | 一种高抗压强度、高孔隙率成型污泥活性炭的制备方法 | |
CN110642248A (zh) | 一种改变分子排列组合的细结构高纯石墨生产方法 | |
CN115304064A (zh) | 一种物理法活性炭的生产方法及其应用 | |
CN114101298B (zh) | 一种高含量有机杂盐的热处理方法 | |
CN113443622B (zh) | 多孔炭负载纳米金属氧化物或纳米金属材料的方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210122 |
|
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |