[发明专利]一种制备高性能生物质活性炭的方法

说明书

本发明提供了一种制备高性能生物质活性炭的方法，其包括如下步骤：将生物质原料过筛、并烘干至恒重后，与磷酸溶液混合，置于超声条件下处理，得到混合物；将所述混合物进行烘干后，在氮气氛中、于425℃下进行炭活化，得到炭化物；将所述炭化物冷却至室温后，经过去离子水洗涤、干燥，得到所述高性能生物质活性炭。与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：1、采用的磷酸活化剂浓度仅为15wt％，比其他化学活化法使用的活化剂浓度低很多；2、超声波应用于浸渍过程中，短时间内即可达到活化剂的最佳使用率，增大制得的活性炭的孔容和比表面积，提高活性炭的吸附性能；3、超声处理可大大缩短浸渍的时间，进而减少活性炭整个制备过程所需的时间。

技术领域

本发明涉及一种制备高性能生物质活性炭的方法，属于活性炭制备技术领域。

背景技术

活性炭是一种具有发达孔隙结构、巨大比表面积和优良吸附性能的炭材料，物理、化学性能稳定，且不溶于水和有机溶剂，被广泛应用于化学工业、冶金、石油精制、食品加工及环保等各领域。目前，活性炭的制备方法主要有物理活化法和化学活化法两种。化学活化法制备活性炭的过程主要包括浸渍、炭活化和洗涤三个过程：将含炭原料在一定温度下用较高浓度的活化剂长时间浸渍，然后在气体氛围下于管式炉或马弗炉中进行一步炭活化，再用酸、去离子水多次洗涤，最后烘干得到活性炭成品。与物理活化法相比，化学活化法热解的温度较低，一般在350～600℃，能获得较高的产率及更为发达的孔隙结构，是应用较为广泛的一种活性炭制备方法。但这种方法存在浸渍时间长、活化剂用量大、废液污染以及成品活性炭性能低等问题。因此，需要寻找新的方法以缩短浸渍时间、减少活化剂用量，同时提高活性炭的性能。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种制备高性能生物质活性炭的方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供一种制备高性能生物质活性炭的方法，其包括如下步骤：

将生物质原料过筛、并烘干至恒重后，与磷酸溶液混合，置于超声条件下处理，得到混合物；

将所述混合物进行烘干后，在氮气氛中、于400～450℃下进行炭活化，得到炭化物；

将所述炭化物冷却至室温后，经过去离子水洗涤、干燥，得到所述高性能生物质活性炭。

作为优选方案，所述过筛的目数为20～70目。

作为优选方案，所述磷酸溶液的质量分数为10～25wt％。

作为优选方案，所述生物质原料与磷酸溶液混合的浸渍比为1:0.9～1:2。

作为优选方案，所述超声处理的时间为5～15min。

作为优选方案，所述超声的频率为20～40kHz，功率为200～600W。

作为优选方案，所述炭活化过程中，控制升温的条件为：以5～15℃/min的速率从200℃升温至425℃。

作为优选方案，所述洗涤的方法为抽滤，具体为：用40～50℃的去离子水反复清洗至洗液呈中性。

作为优选方案，所述干燥具体为：在110℃下干燥10h。

作为优选方案，所述生物质材料为木屑。