[发明专利]一种利用紫荆泽兰制备活性炭的方法

说明书

技术领域

本发明属于一种活性炭的制备技术领域，尤其涉及一种利用紫茎泽兰为原料制备活性炭的方法

背景技术

活性炭又称活性炭黑，是黑色粉末状或颗粒状的无定形碳，作为一种广泛使用的吸附材料，以其具有丰富的内部空隙和巨大的比表面积，已在环保、化工医药和食品等诸多领域得到广泛应用。紫茎泽兰是一种分布广泛的林业恶性杂草，属亚灌木类，自20世纪50年代从西南边境一带传入中国，目前已在云、贵、川等地迅速泛滥成灾，已列为我国首批外来入侵物种。经分析可知，紫茎泽兰的结构疏松、其组成与木屑、果壳和木材等木质原料中的化学组成近似，同时其灰分较低且木质素含量高，可知采用紫茎泽兰具备制备高性能活性炭的必要条件。

本发明以廉价的紫茎泽兰茎杆为主要原料来制备活性炭，可使活性炭的制造成本大幅降低且实现紫茎泽兰的综合利用，因此本发明具有非常重要的实用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用紫茎泽兰制备活性炭的方法，为实现本发明的目的，具体的操作步骤如下：

1)干燥阶段：将紫茎泽兰干燥，粉碎、过筛至20～50目；

2)预处理阶段：将干燥粉碎后的紫茎泽兰用氯化锌浸泡；

3)碳活化阶段：将浸泡好的紫茎泽兰放入微波马弗炉中碳化、活化，温度为550℃～650℃，时间10～20分钟，冷却至常温后取出；

4)制备后处理阶段：把碳化、活化好的紫茎泽兰放入盐酸溶液中煮沸，然后洗涤至pH为6.5～7.0，最后在100℃～120℃烘干，使其质量指标符合活性炭的要求，即可得粉末状紫茎泽兰活性炭；

所述步骤1)中的干燥是在烘箱中于100℃～120℃烘干或自然晾干，时间为10～16小时。

所述步骤2)中氯化锌的浓度为30％～50％(质量百分比)，浸泡时间为12～20小时。

所述步骤4)中，盐酸溶液浓度为0.1mol/L-0.2mol/L，煮沸时间为20-30min，再用去离子水洗涤至pH6.5～7.0。

紫茎泽兰作为一种野生外侵植物，在云、贵、川等地大量存在，资源丰富。因此若能利用这种植物作为活性炭原料，使其变害为宝，必将具有重要的意义。本法采用微波马弗炉加热法碳化，具有升温快，隔离空气效果好，又操作简便。本法碳化后的炭材料处理阶段采用盐酸煮沸再水洗，具有去除炭材料中残余锌离子彻底，且速度快的优点。

本发明制备的活性炭具有孔隙结构复杂和比表面积较大等优点，制备的活性炭不仅可吸附水中的微量苯酚，而且可用于其它废水中重金属离子处理和脱色。

本发明采用紫茎泽兰为主要原料制备活性炭，不仅解决这种杂草给当地农林业造成的危害，也可以通过科技转化为高附加值产品，用于相关废水的处理，具有重大意义。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步说明：

实施例1

将紫茎泽兰在烘箱于100℃烘干或自然晾干，然后粉碎，使其通过20目的筛子，再用质量分数为40％的氯化锌溶液浸泡，浸泡时间为18小时；然后把浸泡好的紫茎泽兰放入微波马弗炉中，在550℃碳化、活化20分钟，冷却至常温后取出，放入0.1mol/L的盐酸中，煮沸30min，用去离子水洗涤至pH为6.5，再在100℃烘干，即可得粉末状紫茎泽兰活性炭。

实施例2

将紫茎泽兰在烘箱于105℃烘干或自然晾干，然后粉碎，使其通过30目的筛子，再用质量分数为30％的氯化锌溶液浸泡，浸泡时间为20小时；然后把浸泡好的紫茎泽兰放入微波马弗炉中，在650℃碳化、活化10分钟，冷却至常温后取出，放入0.2mol/L的盐酸中，煮沸30min，用去离子水洗涤至pH为7.0，再在105℃烘干，即可得粉末状紫茎泽兰活性炭。

实施例3

将紫茎泽兰在烘箱于110℃烘干或自然晾干，然后粉碎，使其通过40目的筛子，再用质量分数为40％的氯化锌溶液浸泡，浸泡时间为18小时；然后把浸泡好的紫茎泽兰放入微波马弗炉中，在550℃碳化、活化15分钟，冷却至常温后取出，放入0.2mol/L的盐酸中，煮沸30min，用去离子水洗涤至pH为7.0，再在110℃烘干，即可得粉末状紫茎泽兰活性炭。

实施例4

将紫茎泽兰在烘箱于120℃烘干或自然晾干，然后粉碎，使其通过50目的筛子，再用质量分数为50％的氯化锌溶液浸泡，浸泡时间为12小时；然后把浸泡好的紫茎泽兰放入微波马弗炉中，在600℃碳化、活化12分钟，冷却至常温后取出，放入0.2mol/L的盐酸中，煮沸25min，用去离子水洗涤至pH为7.0，再在115℃烘干，即可得粉末状紫茎泽兰活性炭。

本发明提出的利用紫茎泽兰制备活性炭的方法，已通过较佳实施例子进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的设备和制备方法进行改动或适当变更与组合，来实现本发明技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。