[发明专利]活性荻炭的制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种湿地植物---荻的活性炭制备工艺，属于活性荻炭的制备技术领域。

背景技术

活性炭是一种由含碳材料制成的外观呈黑色、内部孔隙结构发达、比表面积大，吸附能力强的一类微晶质碳素材料，是一种常用的吸附剂或催化剂载体，广泛应用于几乎所有的国民经济部门和人们的日常生活。

活性炭的生产一般分为两个过程，第一步，炭化，将原料在170℃至600℃的温度下，干燥，同时将其有机组织炭化；第二步，活化，将第一步已炭化好的炭化料送入反应炉中，与活化剂和水蒸汽反应，完成其活化过程，制成成品。

活性炭的一项重要来源是植物类原料，如木屑。虽用木材作原料制备的活性炭质量较好，但由于近年来树木的乱砍乱伐、再加之包装、建筑、装修、一次性卫生用具等每年也要消耗掉大量木材，而木材资源再生速度很慢，少则几年，多则十几年或几十年，故造成我国木材资源短缺的现状。另外，木质活性炭的炭化温度比较高，采用化学活化法炭化活化时有部分活化剂进入大气，回收活化剂时使用挥发性盐酸，两者对大气均有一定程度污染；采用气体活化法时因耐火材料和木炭的传热系数小，易造成管内物料温度不均，活化不一致而影响产品质量的稳定。所以，用其它原料代替木材研制开发活性炭的制备工艺具有广阔的应用前景。

荻是一种多年生草本植物，形状象芦苇，地下茎蔓延，叶子长形，紫色花穗，生长在水边，是一种常见的湿地植物，尚未引起人们的重视。对该植物的开发性研究也未见报道。实际上，荻的茎杆即可用作制备活性炭的原料。同木质活性炭相双，活性荻炭具有更大的比表面积等许多优点，有很强的实用性和开发价值。目前，还没有用荻制取活性炭的制备工艺。

发明内容

本发明针对以湿地植物-荻为原料制取活性炭技术，提供一种能够制取活性荻炭的制备工艺。

本发明的活性荻炭的制备工艺包括以下步骤：

(1)取荻的茎进行破碎和筛选，得到0.5-1.1cm的细微荻茎粉末；

(2)炭化，将荻茎粉末在隔绝空气的条件下加热干馏进行脱气处理，先控制在270-290℃产生脱水、脱酸分解反应，再加热到320-380℃之间炭化，4-5小时后，形成具有一定初始孔隙的三维立体结构的产物；

(3)对上述产物进行活化，采用气体活化法，以水蒸汽或二氧化碳为活化剂，在650-700℃高温下将上述产物与水蒸汽或CO₂发生反应3-4小时，冷却后经过洗涤、脱水、干燥、磨碎和筛选，成为粉末状活性荻炭。

上述第(3)步中对产物进行的活化也可采用化学活化法，用氯化锌或磷酸为活化剂，先将制取的荻茎粉末干燥至水分低于30％，再与氯化锌浓溶液或磷酸均匀混合，在300-370℃下加热炭化，然后加热到600-700℃2-3小时，冷却后，经过洗涤、脱水、干燥、磨碎和筛选，成为粉末状活性炭。

本发明的制备工艺能够制取活性荻炭，制取的活性荻炭同木质活性炭相比，具有以下优点：成本低，组织中矿物质含量丰富，孔隙多，比表面积大，具有较强的吸附能力；可广泛用于除去水中的污染物、脱色、过滤净化液体、气体，以及对空气的净化处理，废气回收等许多方面。

具体实施方式

实施例1

本发明活性荻炭的制备工艺的流程为：破碎和筛选-炭化-用气体活化法或化学活化法进行活化--洗涤、脱水、干燥-制成产品。具体步骤为：

(1)取荻的茎进行破碎和筛选，得到0.5-1.1cm的细微粉末；

(2)炭化，将粉末在隔绝空气的条件下加热干馏以减少其中的非炭成分，先控制在270-290℃，产生脱水、脱酸等分解反应，再加热到320-380℃，将原料中的-O-键破坏，生成H₂O、CO、CO₂等气体排出，并形成芳核间的结合，随后脱氢，芳核间大量产生直接结合，形成二维平面结构，同时结合上-CH₂-，形成具有一定初始孔隙的三维立体结构的产物；

(3)活化，这是制造活性荻炭的关键步骤。本实施例采用气体活化法，用水蒸汽或二氧化碳等为活化剂。

气体活化法是使炭在高温下与气体发生反应，将碳化物表面侵蚀，形成微孔发达的构造，同时将附着在碳表面的有机物除去，形成各种功能基团，如羰基、羧基等，增强炭的活性。常用的气体为高温的水蒸汽(或CO₂)，反应温度650-700℃，此时碳和水反应生成CO、CO₂、H₂等气体排走。

冷却后，经过洗涤、脱水、干燥、磨碎和筛选，成为粉末状活性炭。