[发明专利]一种用荔枝壳制备的微米级颗粒活性炭及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种活性炭及其制备方法，特别涉及一种用荔枝壳制备的低表面积、低成本的微米级颗粒活性炭及其制备方法。

背景技术

活性炭是一种性能优良的吸附剂和催化剂载体，具有物化性能稳定、机械强度高、耐酸、耐碱、耐热、不溶于水和有机溶剂且可再生利用等特点，而被广泛应用于电子、化工、食品加工、冶金、医药、军事、能源与环保（如废水净化处理）等领域。随着人类社会不断发展，特别是最近一、二十年来，因全球能源日趋紧张和生态环境的急剧恶化，国内外活性炭的需求量均逐年迅猛增长。根据国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC 1972）的分类标准，多孔炭材料的孔隙按孔径大小分为微孔（d < 2 nm），中孔（2 nm≤ d ≤ 50 nm）和大孔（d > 50 nm）等三类。活性炭的性能主要决定于其孔隙结构，不同大小的孔表现出不同的机能。而孔隙结构与活化方法及其制备工艺、制备原料（前躯体）等紧密相连。活性炭的制备方法有物理活化、化学活化、物理-化学活化法与催化活化法，而制备工艺则包含着活化剂种类的选择与用量的多少、炭化与活化温度的高低、活化时间的长短等因素。即活性炭孔隙分布的改变可通过改变活化温度和原料与活化剂配比来实现。目前国内外选用的制造活性炭的原料分为五大类，分别是植物（如木材与各种农商业副产物）、煤炭、石油焦、合成高分子、其他原料（如动物骨、旧轮胎、污泥等）。其中，因农商业副产物量大、价廉、易得、制炭率高，利于节约资源与环保，因此，常是制备活性炭的重要原料。专利和文献查阅表明，诸多农商业副产物，如玉米芯、花生壳、稻壳、棉秆、甘蔗渣、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相关研究。然而，迄今为止，未见有以农商业副产物——荔枝壳作原料来制备活性炭的国内外文献研究报道。

荔枝壳（Litchi chinensis Shell）为无患子科（Sapindaceae）荔枝属常绿乔木植物荔枝（Litchi）果实的外果皮。干燥的外果皮，呈不规则的开裂，表面赤褐色，有多数小瘤状突起，内面光滑，深棕色，薄革质而脆。除极少数荔枝壳因含多酚氧化酶而用做中药以治疗痢疾、血崩、湿疹外，长期以来，绝大部分荔枝壳直接用作肥料、被废弃或被白白烧掉，造成了资源的极大浪费，而很少进行深度加工、综合利用。事实上，荔枝壳含有丰富的纤维素和木质素，以及少量矿物质等。从元素含量来看，荔枝壳主要由碳、氢、氧等元素组成，此外还含有少量的氮、磷、钾、钙、镁、锰、锌与铁等元素。因此，荔枝壳含碳量大、灰分质量分数低，是制备微米级颗粒活性炭的优质原料。

我国是世界第一大荔枝生产国，主要集中于广东、广西、福建、海南、台湾、四川、云南、贵州和浙江等9省（区），种植面积和产量分别约占世界荔枝总面积及总产量的80%和75%，均居世界首位。2009年，我国荔枝种植面积和产量分别约为55.7万公顷和169.6万吨，其中广东、广西、福建、海南、等4省（区）的荔枝种植面积和年产量总和占我国荔枝种植总面积和总产量的98%以上。目前种植面积仍有增长。此外，除我国外，世界上其他热带南亚热带国家（地区）如印度、泰国、南非、澳大利亚的昆士兰州、毛里求斯等也栽培荔枝。荔枝壳是荔枝的外果皮，约占荔枝质量的16%，则每年约产生27万吨的荔枝壳。农商业副产物制备活性炭的产率大约为25~50%，则27万吨/年的荔枝壳可制备活性炭数万吨/年（按利用率为20%计），该产量数倍于我国目前活性炭厂的年产量。因此，以来源充足的荔枝壳为原料制备活性炭，不仅可以提高荔枝产品附加值、节约资源和保护环境，而且还可以促进农商业的发展，有望为农民增收而产生良好的经济效益与社会价值，可期用工业化生产。

发明内容

本发明的目的是在于提供了一种用荔枝壳制备的微米级颗粒活性炭及其制备方法。

本发明的该目的与其它目的将通过下列详细描述和说明来进一步体现和阐述。

在本发明所用的荔枝壳制备的微米级颗粒活性炭中，所述的荔枝壳经洗净、干燥的外果皮，呈不规则的开裂，表面赤褐色，有多数小瘤状突起，内面光滑，深棕色，薄革质而脆，主要是一种含有丰富的纤维素和木质素的多组分混合物。

本发明所用荔枝壳制备的微米级颗粒活性炭的制备方法，包括如下预处理、粉碎、浸渍、干燥、炭化、活化、洗涤和干燥等步骤。

A）以罐头厂生产荔枝罐头时所剥脱下来的废弃物荔枝壳为原料，经洗净、自然晾晒风干或70~100 ^oC加热搅拌烘干后、用射流涡旋湍流粉碎机粉碎至粒径为0.4～0.9 mm大小的颗粒；