[发明专利]一种由稻壳热解炭制备活性炭的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种由废弃稻壳热解炭制备活性炭的方法。 

背景技术

传统制备活性炭的方法是以煤和木材作为原料，采用KOH活化法，磷酸活化法及ZnCl₂活化法等。这些方法都能制得比表面积比较大的活性炭，但是活化剂对设备的腐蚀性太强，还需要高温活化，能量消耗太大，而且材料利用率低。活性炭具有高度发达的孔隙结构、巨大的比表面积、良好的吸附性能、丰富的表面官能团和易再生性，因而被广泛地应用于化工、医疗和环保等众多领域。随着绿色化学的发展，稻壳已经被用于催化热解制备生物油，但此过程副产大量热解炭粉。热解碳粉的高值化开发利用具有重要意义。将稻壳热解制备生物油后剩下的残渣，作为制备活性炭的材料，不仅可以解决残渣的污染问题，而且还可以提高稻壳的综合利用价值。 

2011年，Li等人在Bioresource Technology.,2011,7002-7003中报道了以稻壳热解炭为原料制备高比表面积的二氧化硅。用氢氧化钠溶液处理热解炭，得到硅酸钠溶液再加入磷酸调pH到3.2。再加入聚乙二醇，经过煅烧就可以得到高比表面积的二氧化硅。 

2011年，Liu等人在Bioresource Technology.，2011,8247-8252中设计了一套可以调节热解时间的螺旋加热反应器。以稻壳灰为原料，110℃干燥后，放入螺旋加热反应器，在通氮气的条件下进行热解。通过可以改变旋转速度的螺旋加热器来调节热解时间，热解温度在400-450℃之间。但是得到的活性炭比表面积很小，在44.7-139.7m²/g之间。 

2012年，Liu等人在Cleaner Production.,2012,204-209中报道了用碳酸钠活化稻壳灰连续制备二氧化硅和活性炭。将稻壳灰与碳酸钠混合，放入石英管中通氮气在850-1000℃下活化，得到的产物加入适量水煮沸，冷却抽滤，滤液通二氧化碳制取二氧化硅，滤渣水洗至中性烘干。得到的活性炭比表面积可达1713m²/g，但是这样的反应方法对反应设备的腐蚀性很大，而且能量消耗很大，这种废弃物重利用的方法成本太高。 

2012年，王子忱在CN102515156A中报道了一种稻壳热解灰同步制备水玻璃和活性炭的简单方法。以稻壳为原料进行热解，得到热解灰再用氢氧化钠溶液加温加压的条件下水解，温度为150-180℃。可以得到高模数的水玻璃溶液，同时还有比表面积增大的活性炭。这个方法，要在碱溶液加温加压条件下进行，对设备要求高。 

发明内容

本发明的目的是提供一种成本低操作简单污染小的由废弃稻壳热解炭制备活性炭的方法。 

技术方案是以稻壳热解制备生物油后的残渣为原料，筛选40-80目的稻壳热解炭，用水洗，在110℃下干燥；用2-6mol/L氢氧化钠溶液处理热解炭，炭与氢氧化钠溶液的体积比3:4，在60-100℃下反应3-7h；过滤，滤渣用水洗至pH=7-8，在110℃下干燥；处理后的热解炭装在石英管中在氮气保护下，在管式炉中进行活化，活化温度650-850℃，活化时间1-2h，制得活性炭。 

得到的活性炭进行BET测试，比表面积为200-500m²/g，平均孔径在18-24再用活性炭进行苯酚吸附的测试，对苯酚有较好的吸附量。 

本发明所述氢氧化钠溶液最好浓度为4-5mol/L，最好的活化温度700-800℃。 

本发明与已有技术相比有如下特点：1、以稻壳热解制备生物油后的残渣为原料，用氢氧化钠溶液除去稻壳热解炭中的硅，除硅后的稻壳热解炭在氮气保护下进行活化。已有的制备方法，采用碱活化，对设备的损耗太大，而且得到的活性炭收率很低，成本过高，而在螺旋加热器中反应，制得的活性炭比表面积较小，限制活性炭的用途。在专利CN102515156A利中，用到低浓度大量氢氧化钠溶液，在高压釜中150-180℃反应，得到高模数的硅酸钠溶液和活性炭，但是硅酸钠溶液中还是存在大量氢氧化钠，而且反应设备成本高。2、活化方法不需要加压，对设备要求低，反应成本低，反应条件温和，操作简单，可以在最低消耗下变废弃物为可用的活性炭。3、本发明用稻壳热解制备生物油后的废料制备活性炭，原料来源广泛，是 吨量稻壳制生物油的废料。 

具体实施方式