[发明专利]用龙眼核制备粉末活性炭的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备活性炭的方法，特别涉及一种用龙眼核制备粉末活性炭的方法。

背景技术

活性炭(Activated carbon，简称AC)是一种利用生物有机质制备的具有发达孔隙结构和大比表面积的多孔炭素材料。作为一种性能优良的吸附剂和催化剂载体，活性炭材料具有化学性质稳定、机械强度高、耐酸、耐碱、耐热、不溶于水和有机溶剂且可便于再生利用等优点，广泛应用于食品加工、冶金、医药、化工、国防、环保及能源等领域。随着社会的日益发展，活性炭的需求量也逐年增长。活性炭的物化性能与其孔隙结构紧密相联。通常认为，活性炭的孔隙主要由微孔(d＜2nm)，中孔(2nm≤d≤50nm)和大孔(d＞50nm)组成。不同孔隙分布与制备方法及其制备工艺、制备原料(前躯体)等密切相关。制备活性炭方法有化学活化、物理活化和物理化学活化法，而制备工艺则包含着活化剂种类、活化温度、活化时间等因素。制备原料(前躯体)有煤、焦炭、石油焦、木材以及各种农业副产物等。其中，由于农业副产物量大、价廉、易得、制炭率高，且利于节约资源与环保，因此，常常是制备活性炭的重要原料。专利和文献查阅表明，诸多农业副产物，如玉米芯、花生壳、稻壳、棉秆、黄麻秆、玉米秸秆、甘蔗渣、黄姜素生产纤维渣、油棕壳、榛子壳、椰壳、山核桃壳与扁桃壳等制备活性炭均有着研究，然而，以农业副产物——龙眼果核作原料来制备活性炭的研究尚未有报道。

龙眼(Dimocarpus Longan Lour)俗称“桂圆”，为无患子科(Euphoraceae)植物龙眼的果实，是我国著名的亚热带水果，已有2000多年的栽培历史。现我国福建、广东、广西及台湾等省是龙眼主产区，海南、云南、四川和贵州等省也有栽培。其中，广东茂名又是我国最大的龙眼生产基地。此外，世界上栽培龙眼的国家(地区)还有泰国、老挝、缅甸、斯里兰卡、印度、菲律宾、马来西亚、印度尼西亚、马达加斯加、澳大利亚的昆士兰州、美国的夏威夷州和佛罗里达州等。

全球龙眼总栽培面积达68万公顷，产量约230万吨。中国作为世界龙眼生产大国，栽培面积超过46.7hm²，龙眼肉产量超过100万吨/年，栽培面积和产量均居世界首位。目前，龙眼主要以直接食用其果肉为主，而其14％～22％的果壳(我国年产45～70万吨)和17％～23％的果核(我国年产55～75万吨)尚未被有效利用。事实上，龙眼壳含有丰富的纤维素与木质素，且来源充足，是制备活性炭的优质原料。龙眼核的主要成分是淀粉、还原糖、粗纤维、以及少量抗氧化活性物质、多酚和矿物质等其他物质，灰分质量分数低于2％，是制备粉末状活性炭的优质原料。

农业废弃物制备活性炭的产率大约为25％-35％，则55～75万吨/年的龙眼核可以制备18～23万吨/年的活性炭，该产量是几十倍于我国目前大多数活性炭厂的年产量。因此，以来源充足的龙眼核为原料制备活性炭，将不仅有利于保护森林资源，节约资源，避免资源浪费，减小环境污染，而且可进一步拓宽农民增收渠道而产生良好的经济价值与社会效益，可期用于活性炭的工业化生产。

发明内容

本发明的目的是在于提供了一种用龙眼核制备粉末活性炭的方法，该方法不仅有助于节约资源，减小环境污染，有效地实现了对农作物废料——龙眼核的有效利用，从而拓宽了农民增收渠道，降低了活性炭的制备成本。

本发明是这样实现的，包括下面几个步骤：

A)以市售鲜龙眼除果肉和果壳所得果核为原料，自然风干或烘干后、粉碎至粒径为0.1-1mm大小的颗粒；

B)按龙眼核和质量分数30～85％磷酸质量比为1∶(0.5～1.5)进行搅拌浸渍3～6h；

C)将上述浸渍后的龙眼核移至管式加热炉中，氮气保护下，以升温速率为10℃/min加热至300～900℃范围内碳化活化2～6h，随后自然冷却；

D)将冷却物用热水进行漂洗至滤液为中性、烘干后，获得活性炭成品。

按上述方法制备的成品粉末活性炭的特征是：

A)成品活性炭质地均匀、微孔孔隙发达，其比表面积(S_BET)为1912m²·g^-1，微孔比表面积为1863m²·g^-1，总孔容(P/P₀＝0.95)为1.00cm³·g^-1，微孔体积为0.87cm³·g^-1，产率36％，灰分0.24％，碘值1368mg/g，亚甲基蓝吸附值17.1mL/0.1g。