[发明专利]一种超声波辅助分散制备高比表面积活性炭的方法

摘要

本发明公开了一种超声波辅助分散制备高比表面积活性炭的方法，属于活性炭制备领域。本发明针对目前物理活化法活化温度较高，投入成本较大，化学活化法污染严重，对设备有腐蚀作用的问题，通过氧化钙与水反应，将制备的滤液通过聚乙烯醇和二氧化碳搅拌混合制备纳米碳酸钙粉体，随后，在高温高压作用下，将纳米碳酸钙粉体对正在炭化的活性炭进行负载，使其形成镶嵌的状态，随后，在高温作用下，一部分活性炭表面纳米碳酸钙进行分解，并在去离子水和盐酸作用下腐蚀并分解，最终制备得一种高比表面积活性碳，通过上述方法制备的活性炭比表面积大，可达300～350m²/g。

主权项

一种超声波辅助分散制备高比表面积活性炭的方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）按质量比1:1，将氧化钙粉末与蒸馏水在三口烧瓶中搅拌混合，使其反应并形成氢氧化钙浊液，待搅拌15～20min后，用180～200目标准筛进行过滤，收集滤液，使其自然冷却至20～25℃；（2）待冷却完成后，按滤液和聚乙烯醇体积比10:1，将聚乙烯醇添加至滤液中，搅拌混合并持续通入体积浓度为20～30％的二氧化碳气体，使其碳化反应，控制温度为10～25℃，搅拌速度为600～800r/min，待搅拌至pH为7.5～8.0后，停止通入二氧化碳并对其抽滤，收集滤渣并置于80～90℃烘箱中干燥10～12h，随后对其碾磨，过筛，制备得600～800目纳米碳酸钙粉末；（3）取玉米秸秆用清水洗净后，将其自然晾干并置于粉碎机中粉碎，并置于100～150℃烘箱中烘干2～3h，待烘干完成后，过筛，得30～50目的秸秆颗粒，按质量比1:10，将纳米碳酸钙粉末与秸秆颗粒搅拌混合，并置于150～270℃马弗炉中，通入氮气排除空气，进行初步炭化，继续通入氮气直至压力为0.3～0.5MPa；（4）待初步炭化完成后，再以10℃/min的速率缓慢升温至600～850℃，继续充入氮气直至压力为0.5～1.0MPa进行碾磨混合，保温炭化8～10h，待煅烧完成后让其自然冷却至20～30℃，然后对其碾压并过筛，制备得80～120目的纳米碳酸钙负载活性炭颗粒；（5）按固液质量比1:10，将上述制得的纳米碳酸钙负载活性炭颗粒与去离子水在20～30℃下搅拌混合，并用200～300W超声波分散装置，边搅拌边分散，搅拌速度为600～800r/min，待搅拌至无气泡产生，停止搅拌，制备得混合浊液；（6）随后按体积比1:1，将质量分数为50～60％的盐酸加入上述混和浊液中，增大超声波功率至350～450W，辅助分散搅拌混合至测其pH为5.5～6.0，且无气泡产生后，停止搅拌并对其过滤，收集滤渣并置于80～90℃烘箱中干燥10～12h，即可制备得高比表面积活性炭。