[发明专利]利用木焦油制备高比表面积活性炭的方法

说明书

技术领域

本发明涉及利用木材炭化时排出的木焦油制备高比表面积活性炭的方法，属于资源再利用制备活性炭材料技术领域。

背景技术

活性炭是一种多孔材料，比表面积一般为500-1500cm²，已被广泛应用于环境保护、化学工业、军事化学防护以及化学电源等领域。根据不同制备原料及制备条件，活性炭表现出不同的孔径分布及表面化学性质，因此可根据不同的用途选用不同性质的活性炭原料及制备方法。制备活性炭原料主要有煤，石油焦，木材，椰壳等含碳的物质。木焦油是木材在炭化时排出来的或在蒸馏炉中蒸馏制得的产品，CN101270289A公开了一种在木炭制作过程中提取木焦油的生产工艺，利用气体分解炉和碳化炉干馏烧制技术，当炉内温度升至200摄氏度时，木质素得到充分析出释放，产生一定量的木焦油，随着温度不断提升，通过排气管道排除，木焦油转化为液态进行收集。CN200820091036.5提供一种秸秆气化炉木焦油捕集器，能够有效的将秸秆气化炉木焦油捕集并且全部回收，直接安装于秸秆气化炉，提供清洁燃气，提高秸秆燃气燃烧效率。木焦油是黑色油状液体，烃类，酚类，酸类等有机化合物含量较高。加工后可得到杂酚油，抗聚剂，木沥青等产品，用于医药，合成橡胶和冶金等工业部门，也可直接用木材防腐剂和防腐涂料。秸秆气化木焦油还可用于配制杀虫剂用于杀灭地下害虫，参见CN101356926A木焦油杀虫剂的制备及使用方法。木焦油是一种含烃类、酸类、酚类较高的有机化合物，含碳量较高，木焦油熔点低，在高温下木焦油容易挥发，不适合用物理法或者常规的加热活化法。经检索目前还没有发现关于利用木焦油制备活性炭的报道。

发明内容

本发明利用木材炭化时排出来的木焦油为原料，在熔碱活化下制备出高比表面积活性炭，为木焦油的利用提供一种新的途径。

本发明的技术方案如下：

一种利用木焦油制备活性炭的方法，包括以下步骤：

（1）收集木材炭化或秸秆气化时馏出的焦油，冷凝使其液化，得木焦油；

（2）将KOH或NaOH升温至350-400℃使其成熔融状态；

（3）按投料比木焦油：KOH或NaOH＝1：2～4质量比，将步骤（1）的木焦油加入到步骤（2）熔融态的NaOH或KOH中，边加入边搅拌，加完后继续升温至600-800℃活化碳化0.5~1.5小时，至无气泡产生，停止加热，冷却至室温，取出固体料，用去离子水洗涤至pH值6.5-7，烘干或自然晾干，即得木焦油活性炭产品。

经检测，所得产品木焦油活性炭比表面积可达1429m²/g，更为详细的内容将在实施例中加以说明。

根据本发明，优选的，所述步骤(2)中将KOH放入反应釜中，升温至360-400℃使KOH成熔融状态。

根据本发明，优选的，所述步骤(2)中将NaOH放入反应釜中，升温至320-360℃使NaOH成熔融状态。

根据本发明，优选的，所述步骤(3)中投料比为木焦油：KOH或NaOH＝1：2.5～3质量比。

本发明的技术特点：收集木材炭化或秸秆气化过程中产生的木焦油为原料生产活性炭，实现了资源再利用；在熔碱活化下木焦油中的有机物发生脱水，缩聚反应，留下活性炭骨架；制备出的活性炭比表面积较大，微孔发达。

与现有技术相比，本发明的优良效果在于：

1、本发明以炭化过程中产生的木焦油为原料，简单易得，能实现废物利用，资源循环；

2、本发明方法采用熔碱法，可避免物理法或者常规加热活化法在高温条件下木焦油易挥发造成的损失；本发明方法操作简单，碱可回收利用，成本较低；

3、本发明方法制备的超级木焦油活性炭的比表面积大，可达1429m²/g，孔隙发达，微孔较多，性能优良。

附图说明

图1是实施例1制得的木焦油活性炭的扫描电镜照片。

图2是实施例1制得的木焦油活性炭的孔径分布图和N₂吸附脱附图。右上角小图是氮气吸附/脱附图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。

实施例1、

木焦油收集：在木材炭化炉气体的出口处连接一个冷凝装置，对馏出的焦油进行冷凝，使其液化。

碱的熔化：将KOH放入反应釜中，在380℃下熔融；