[发明专利]一种利用玉米穗轴制备活性炭的方法

说明书

技术领域

    本发明旨在提供一种废水废气的净化物。

背景技术

活性炭优良的比表面积和发达的孔结构使其具有良好的催化性能和吸附性能，已成功应用于催化及水和气体的净化领域。但高昂的价格限制了其更大范围的应用，传统原材料价格的不断攀升是造成其成本居高不下的主要原因之一。理论上，作为活性炭前驱体的材料应具备高碳低灰分的特征，农林副产物通常具备这一特征且来源广泛、价格低廉。

玉米是我国三大农作物之一，2010年的种植面积达3 000万公顷，仅次于美国，预计玉米产量将达到1.68亿t。按100 kg玉米产生18 kg玉米穗轴估算，仅2010年就将产生3.024×10⁷ t的玉米穗轴。玉米穗轴的传统处置方法主要是焚烧，这不仅造成严重的环境污染，也是对资源的巨大浪费。据文献报道，玉米穗轴的碳含量和灰分可确保其作为活性炭的前躯体。

微波加热具有热效率高、可以实现内部选择性加热、可控性好、设备体积小等优点。可以克服传统加热方法加热时间长、能耗大、加热不均匀的缺点。研究还发现，微波加热是去除活性炭表面含氧官能团的有效途径，并可在短时间内改善活性炭的结构和化学性质。

发明内容

本发明旨在提供一种能提高产率的利用玉米穗轴制备活性炭的方法。

本发明所述的一种利用玉米穗轴制备活性炭的方法，包括：将玉米穗轴在105℃下干燥24 h，破碎至1 cm后用NaHC0₃浸泡，然后置入微波炉中，制得的活性炭先后进行酸洗、水洗、烘干后，研磨至0.075 mm即可。

优选地，所述的酸洗是使用体积比为1：9的稀盐酸溶液煮沸30min。

更优选地，所述的水洗是使用蒸馏水冲洗至pH为7。

在单因素实验的基础上，采用中心组合设计，使用Design Expert 7．0．O软件进行数据拟合，建立了以MB吸附值为响应值的活性炭制备工艺回归模型：Y1=225.39+17.56×A-5.50×B+51.93×C-17.75×AB-20．75×A C-0.50×BC-4.15×A²-0.081×B²-24.83×C²。回归分析表明，该模型是显著的；模型一次项A、C，二次项C²和交互项AB、AC差异显著；模型一次项B，二次项A²、B²和交互项BC差异不显著。

在单因素实验的基础上，采用中心组合设汁，使用Design Expert 7．0．0软件进行数据拟合，建立了以产率为响应值的活性炭制备工艺回归模型：Y2=27.88-3.37×A-1.22×B-1.70×C-0.44×A B+O.86×AC+O.19×B C-1.76A²-0.45×B²+1.02×C²。回归分析表明，该模型是显著的；模型一次项A、B、C和二次项A²差异显著；模型二次项B²、C²和交互项AB、AC、BC差异不显著。

具体实施方式

实施例一

将玉米穗轴在105℃下干燥24 h，破碎至1 cm后用NaHC0₃浸泡，浸渍比为4，然后置入微波炉中进行炭化与活化，其中辐照功率、辐照5分钟，制得的活性炭先后进行酸洗使用体积比为1：9的稀盐酸溶液煮沸30min、再使用蒸馏水冲洗至pH为7、烘干后，研磨至0.075 mm即可。

按GB/T 12496.10-1999测定制得的活性炭产品的亚甲基蓝吸附值。测得其亚甲基蓝吸附值为241.76mg/g，产率为27.39%。