[发明专利]一种硼酸催化制备木屑活性炭工艺

说明书

技术领域

本发明属于活性炭技术领域，涉及活性炭的制备，具体涉及一种硼酸催化制备木屑活性炭工艺。

背景技术

活性炭是一种优质的吸附材料，具有丰富的内部孔隙结构和较高的比表面积，且有机械强度高、耐酸、耐碱、耐热、易再生等优点，广泛应用于化工、制药、食品和环境保护等各个领域。活性炭的制备方法主要有气体活化法和化学药品活化法：气体活化大多用水蒸气或者CO₂等进行活化，通常的活化温度偏高；而化学药品活化法比较常用的活化剂是磷酸和氯化锌等，其活化温度比用气体活化时要低。磷酸活化法是我国活性炭行业中比较普及的方法，具有污染少，能耗低的特点。磷酸具有比较强的脱水性质，在与原料共同加热时，使碳水化合物脱水，并抑制焦油的形成，最终以偏磷酸的形式滞留在炭中，偏磷酸可以用水回收，以正磷酸的形式转入水中重复使用。张会平等研究了以磷酸为活化剂，生产木质活性炭的较优的操作条件，生产出的活性炭具有较高微孔孔容和中孔孔容。王玉新等研究以毛竹为原料，磷酸作活化剂，生产的活性炭比表面积达1500m²/g以上，中孔比例接近50％。左宋林等研究以木炭为原料，空气一磷酸为活化剂，得出空气活化以形成中孔为主，磷酸活化则以形成微孔为主，活性炭的孔隙结构和表面化学性质可以通过改变浸渍时磷酸浓度和活化温度进行调控。符若文等研究以硼酸为活化剂，生产活性炭纤维，对硼酸活化的机理和工艺进行了初步的探索。

发明内容

本发明提供了一种以磷酸为活化剂、硼酸为催化剂制备木质活性炭的工艺。

将5Owt％的磷酸与木屑按照1～2:1质量比混合均匀，同时添加1～3wt％的硼酸，在80℃下浸渍3h，放人干锅，置于马沸炉中，在300～500℃下进行活化30～60min，用热的蒸馏水反复洗涤活性炭至接近中性，烘干。

优选5Owt％的磷酸与木屑按照1.5:1质量比混合。

优选添加1wt％的硼酸。

优选活化温度为400℃，对应的优选活化时间为60min。

本发明的硼酸催化制备木屑活性炭工艺与传统的磷酸法活化工艺相比，添加适量的硼酸催化剂可以使反应的条件更加温和，生产同等性能的活性炭时所需的活化温度更低，通过工艺条件的调整可以改变活性炭产品的孔隙结构，生产出用于不同环境的液相吸附专用活性炭。

具体实施方式

本发明所用的原材料：木屑经干燥、粉碎后备用；磷酸、硼酸均为分析纯。

实施例1

称取100g的木屑，与浓度为5Owt％的磷酸100g混合均匀，同时添加2g的硼酸，在80℃下浸渍3h，放人大小合适的干锅，置于马沸炉中，升到300℃进行活化60min，活化结束后，用热的蒸馏水反复洗涤炭至接近中性，然后烘干备用。

实施例2

称取100g的木屑，与浓度为5Owt％的磷酸150g混合均匀，同时添加5g的硼酸，在80℃下浸渍3h，放人大小合适的干锅，置于马沸炉中，升到400℃进行活化45min，活化结束后，用热的蒸馏水反复洗涤炭至接近中性，然后烘干备用。

实施例3

称取100g的木屑，与浓度为5Owt％的磷酸200g混合均匀，同时添加9g的硼酸，在80℃下浸渍3h，放人大小合适的干锅，置于马沸炉中，升到500℃进行活化30min，活化结束后，用热的蒸馏水反复洗涤炭至接近中性，然后烘干备用。

实施例4

称取100g的木屑，与浓度为5Owt％的磷酸150g混合均匀，同时添加5g的硼酸，在80℃下浸渍3h，放人大小合适的干锅，置于马沸炉中，升到400℃进行活化45min，活化结束后，用热的蒸馏水反复洗涤炭至接近中性，然后烘干备用。

实施例5

称取100g的木屑，与浓度为5Owt％的磷酸150g混合均匀，同时添加2.5g的硼酸，在80℃下浸渍3h，放人大小合适的干锅，置于马沸炉中，升到400℃进行活化45min，活化结束后，用热的蒸馏水反复洗涤炭至接近中性，然后烘干备用。

实施例6

称取100g的木屑，与浓度为5Owt％的磷酸150g混合均匀，同时添加2.5g的硼酸，在80℃下浸渍3h，放人大小合适的干锅，置于马沸炉中，升到400℃进行活化60min，活化结束后，用热的蒸馏水反复洗涤炭至接近中性，然后烘干备用。

本发明的硼酸催化制备木屑活性炭工艺与传统的磷酸法活化工艺相比，添加适量的硼酸催化剂可以使反应的条件更加温和，生产同等性能的活性炭时所需的活化温度更低，通过工艺条件的调整可以改变活性炭产品的孔隙结构，生产出用于不同环境的液相吸附专用活性炭。