[发明专利]一种柑橘皮渣制备生物质活性炭的方法

说明书

技术领域

本发明涉及柑橘生产加工过程中产生的大量废弃柑橘皮渣。

背景技术

中国是柑橘的重要原产地之一，据统计目前中国柑橘种植面积和产量均位居世界第一。柑橘在全球的消费以鲜食、榨汁和罐头加工为主，柑橘加工产生大量废弃皮渣。据统计，柑橘被榨出汁后，产生的果渣废弃物约占柑橘的40%-50%。随着柑橘加工业的发展，柑橘皮渣的处理问题日益突出，逐步引起关注。柑橘皮渣废弃不仅造成资源浪费，而且污染危害环境，已经成为限制柑橘产业规模发展的重要因素之一。如何有效处理柑橘皮渣，成为函需解决的问题。目前，我国柑橘皮渣处理的主要方法有：（1）柑橘皮渣卫生填埋处理，但处理效果差，易产生污染物，占用大量土地,处理成本高；（2）将柑橘皮渣烘干作饲料，但添加剂量小，成本高，产出低；（3）提取柑橘皮渣中有效活性物质，可以增加柑橘加工产业的附加产值和经济效益，但是提取后的皮渣剩余物质并没有有效减少，皮渣处理问题并没有得到实质性地解决。随着现代工业的快速发展与环境保护要求的逐步提高，活性炭日益受到各领域的青睐和关注。现有各种吸附材料中，活性炭的应用最为广泛，它可用于液相或气相中有机或无机物的去除，也可用于催化、电化学和天然气存储等方面。目前制备活性炭的前体主要有煤、木材木屑、椰子壳等。随着全球资源日益短缺，农业废弃资源也逐步成为人们关注的对象，相关研究有：将加工咖啡废弃物、樱桃核、香蕉皮、柚子皮等制备成活性炭。由于活性炭是资源技术型的环保产品，其主要生产原料煤是不可再生资源，随着工业的快速发展，能用于生产活性炭的原料煤会越来越少，而随着工业的发展及人们环保意识的日益加强，活性炭的需求又会量越来越大。因此，农业废弃资源成为人们关注的焦点。而柑橘皮渣就是一种易回收、产量大、难处理的最典型的农业废弃物，目前还未有将柑橘皮渣制备成生物质活性炭的相关文献报道。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种柑橘皮渣制备生物质活性炭的方法，解决大量柑橘皮渣造成的环境污染问题，通过将柑橘皮渣高效转化为生物质活性炭，达到废弃资源充分利用。

实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种柑橘皮渣制备生物质活性炭的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：将柑橘皮渣干燥去除水份，用粉碎机将废弃柑橘皮渣破碎，粒径控制在1-3mm；

步骤2：在步骤1破碎后的柑橘皮渣中加入适量蒸馏水刚刚没过柑橘皮渣，浸润1-5min，再以柑橘皮渣与K₂CO₃质量比为1.5-2.5:1的比例加入活化剂K₂CO₃，充分混合后浸渍活化20-24h；；

步骤3：将步骤2充分活化后的柑橘皮渣沥出，在105℃条件干燥4-6h；

步骤4：将步骤3干燥后的柑橘皮渣置于管式炉中，N₂保护，N₂流速为30-50mL/min，管式炉温以10℃/min的速度从室温升到700-800℃，炭化30-40min后，冷却至室温，即为柑橘皮渣质活性炭。

进一步，所述步骤1中，除水份达80%以上即可。

进一步，所述步骤2中，柑橘皮渣与活化剂K₂CO₃质量比为2:1。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、本发明解决了大量柑橘皮渣造成的环境污染问题，通过将柑橘皮渣高效转化为生物质活性炭，不但实现了废弃资源高效转化利用，避免环境污染，同时还增加了其附加值，达到废弃资源充分利用。

2、本发明将柑橘生产加工过程中产生的大量废弃柑橘皮渣，通过破碎、活化剂浸渍、干燥、炭化等工艺，将废弃柑橘皮渣转化为生物质活性炭。本发明所提出的炭化工艺中，柑橘皮渣有机质转化为活性炭的效率达13.54%，对其吸附性能与市售木质活性炭相当。因柑橘皮渣本身为食用级生物质原料，因此所制得的活性炭可直接作为食品级活性炭资源使用。

3、本发明提出将废弃柑橘皮渣通过化学活化法制备成生物质活性炭，根据废弃柑橘皮渣的特性，采用低毒、廉价、高效活化剂，避免了二次污染的问题，并提供最佳操作流程与工艺条件。具有操作流程简便、炭化效率高等优点，所得活性炭吸附性能良好。为废弃柑橘皮渣的高效回收利用，避免环境污染，增加其附加值提供有力的技术支撑。

具体实施方法

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。