[发明专利]一种造纸污泥复合木棉纤维制备的多级孔活性炭及其制备方法

说明书

本发明公开了一种造纸污泥复合木棉纤维制备的多级孔活性炭及其制备方法，该制备方法包括将木棉纤维与造纸污泥搅拌复合得到复合污泥；进行干化，取出并粉碎待用；加入到无水碳酸钠溶液中，混合拌匀成泥状浸渍后烘干；在惰性气体保护下进行烘烧碳化；待冷却至常温之后取出；取出后进行磨细，洗去多余的无水碳酸钠和表面残留物，并抽滤干燥，过筛网，制得粉末活性炭。本发明使用造纸污泥复合木棉纤维为原料，无水碳酸钠为活化剂，同时炭化和活化热处理得到高性能的多级孔活性炭材料，不仅为制备生物质活性炭提供了一种新的思路和方法，间接地解决了造纸污泥处理难度大的问题，并且制备工艺简单实用，节省了能耗与时间，可以用于大规模的生产与应用。

技术领域

本发明属于材料领域，具体涉及一种造纸污泥复合木棉纤维制备的多级孔活性炭及其制备方法。

背景技术

活性炭是利用各种生物质、煤和重质石油为原料，在几百摄氏度的温度下经炭化，再活化而得到的一种多孔的炭材料。活性炭材料中有大量肉眼看不见的微孔，其具有发达的内部孔隙结构和较大的比表面积，其表面还具有多种含氧官能团，再生效果好，已经被广泛应用于环境保护，化学化工，医药卫生，食品加工和农业等多个领域。其应用领域的不断扩展对活性炭的质量提出了新的要求，从而不仅促进了活性炭在原料前处理，制备方法等方面的发展，也促进了不同品种、特殊性能活性炭的研究与开发。长期以来，我国以煤炭或木材为主要原料制成的活性炭一直是活性炭材料中的主要品种。但作为生产活性炭的传统原料木材和煤，已满足不了工业对活性炭应用的需求。而且，近年来，随着环境问题和全球能源问题的日益突出，寻找新的廉价资源来制备活性炭吸附剂越来越受到广大需求者们的关注。

产生于城市和工业废水处理车间的污泥中含碳量较多，具备了制备活性炭的客观条件，在一定的条件下，经过处理可以将其转化成活性炭。造纸污泥是制浆造纸过程中产生的大宗固体废弃物，主要由有机物和无机物组成。其中，有机物主要是纤维素，但纤维素以及木质素等，无机物主要来自于制浆造纸过程中所添加的各种填料(如矾土、CaCO₃等)、涂料(如高岭土等)以及其他无机盐。造纸污泥的成分复杂，含水率高，处理难度大，目前，企业多采用填埋，露天堆放或焚烧的方式予以处理，但是这些方法都不同程度地存在着环境污染严重、占用空间大、资源利用率低等弊端。

木棉纤维是一种果实纤维，呈现中空管状。原料本身就具备较高的比表面积。近年来大量对于木棉纤维的研究主要应用于纺织和吸附领域，用其作为生物质炭材料和前驱体的比较少。但是，因为木棉纤维比重较低的原因，制备成活性炭时的得率较低导致无法得到有效的利用。

对造纸污泥进行资源化利用，开发研制具有高附加值的功能化产品是目前学术界研究较多的课题。另外，由于造纸污泥中含有较多的碳，因此，可以作为制备活性炭的原料，是一种成本低的造纸污泥资源化利用的新途径，解决污泥对社会，经济带来的巨大压力。而且，造纸污泥活性炭以提高他的吸附性能仍需要进一步改进。

发明内容

发明目的：针对现有技术存在的问题，本发明提供一种造纸污泥复合木棉纤维制备多级孔活性炭的方法，该方法使用造纸污泥复合木棉纤维为原料，无水碳酸钠为活化剂，同时进行了炭化和活化热处理得到了低成本，高性能的多级孔活性炭材料，不仅为制备生物质活性炭提供了一种新的思路和方法，间接地解决了造纸污泥处理难度大的问题，给造纸污泥资源化利用创造了一个新途径。

本发明还提供一种造纸污泥复合木棉纤维制备多级孔活性炭的方法所制备的多级孔活性炭。

技术方案：为了实现上述目的，如本发明所述一种造纸污泥复合木棉纤维制备多级孔活性炭的方法，包括如下步骤：

(1)将木棉纤维无规律的剪切至分散状态与造纸污泥搅拌复合得到复合污泥；

(2)将复合污泥进行干化，取出搅拌并剪切；再一次进行干化，直至干化完全，取出并粉碎待用；