[发明专利]一种高比表面积体积密度活性炭前体筛选方法及制备活性炭的方法

说明书

本发明属于活性炭材料技术领域，公开了一种高比表面积体积密度活性炭前体筛选方法及制备活性炭的方法。该筛选方法包括：将活性炭前体干燥、粉碎、过筛，分别测定元素含量和热值，将热值代入y＝70.56x‑413.34中，计算得到比表面积体积密度，则可初步筛选出高比表面积体积密度的活性炭前体。将筛选后的活性炭前体与磷酸混合，然后在保护气体中活化，冷却后洗涤至中性，干燥，即得到高比表面积体积密度的活性炭。采用本发明的方法可初步筛选出高比表面积体积密度的活性炭前体，筛选方法操作简单，筛选成本低，可避免过多的预试验，为企业的生产节约时间及成本，具有显著的经济效益。

技术领域

本发明涉及活性炭材料技术领域，尤其涉及一种高比表面积体积密度活性炭前体筛选方法及制备活性炭的方法。

背景技术

活性炭是现代科学、工业和生活应用中最重要的材料。与其他活性炭相比，生物质衍生的活性炭由于其稳定性、高比表面积及良性原料而具有很强的竞争优势。制备活性炭的方法较多，有化学活化法、物理活化法、模板法等。值得注意的是，这些制备方法仍然依靠反复试验的措施来筛选特定孔结构的活性炭，这导致制备过程极其复杂且成本高。事实上，生物质衍生活性炭的孔隙率、物理及化学性质取决于所用生物质原料的自身性质和制备条件。

目前，KOH和H₃PO₄通常用作制备活性炭的活化剂。在企业实际生产中，KOH对设备的腐蚀性极强，因此，企业不采用KOH作为制备活性炭的活化剂。此外，寻找良性生物质靶向制备多孔碳是被期待的，但具有挑战性，尤其是对企业而言，这是因为企业不仅要考虑经济效益，还受到预实验设备的限制。企业对于生物质原料的预筛选对活性炭的整体生产速率以及生产成本均存在消极影响。

因此，如何提供一种简单易行的高比表面积活性炭前体的筛选方法对企业的大规模生产具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高比表面积体积密度活性炭前体筛选方法及制备活性炭的方法，解决企业在实际生产中对于高比表面积体积密度活性炭前体的筛选工程量大、生产成本高等问题。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种高比表面积体积密度活性炭前体的筛选方法，包括以下步骤：

(1)将活性炭前体干燥、粉碎、过筛，得到活性炭前体粉末；

(2)分别测定活性炭前体粉末的元素含量和热值；

(3)将热值代入热值-比表面积体积密度线性回归方程，计算得到比表面积体积密度，即筛选得到高比表面积体积密度活性炭前体；

其中，所述步骤(3)中热值-比表面积体积密度线性回归方程为：y＝70.56x-413.34，x为热值，y为比表面积体积密度。

优选的，在上述一种高比表面积体积密度活性炭前体的筛选方法中，所述步骤(1)中活性炭前体为橄榄壳、芦苇、甘草药渣、木屑、玉米芯、松针、棕榈壳或油茶壳。

优选的，在上述一种高比表面积体积密度活性炭前体的筛选方法中，所述步骤(1)中干燥的温度为90～120℃，干燥的时间为12～36h；过筛的筛网尺寸为160～200目。

本发明还提供了一种活性炭的制备方法，包括以下步骤：

将活性炭前体与磷酸混合，然后在保护气体中活化，冷却后洗涤至中性，干燥，得到活性炭；

其中，所述活性炭前体为根据上述筛选方法筛选得到的活性炭前体。

优选的，在上述一种活性炭的制备方法中，所述活性炭前体和磷酸的质量比为4～7：1。

优选的，在上述一种活性炭的制备方法中，所述磷酸的浓度为40～48°Bé。