[发明专利]一种以生物质热解炭为原料制备活性炭的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物质热解炭后处理，特别是涉及一种以生物质热解炭为原料制备活性炭的方法。

背景技术

活性炭因其具有发达的孔隙结构、较高比表面积、高表面活性和多样的表面化学性质而成为广泛使用的高效吸附剂。制作活性炭原料可以是煤、木材、果壳等。在当前资源紧缺、能源吃紧、环境恶化的情况下，资源的循环与清洁利用促使活性炭生产采用的原料向废物再利用方向倾斜，如采用废弃轮胎、木质纤维素类植物的废弃物等。

生物质热解是在一定温度、无氧条件下将生物质液化制取生物油和热解炭的过程。目前，生物油的后处理利用，特别是改性提质方面已做了许多工作，但关于热解炭的利用尚显不足，较常见的是将热解炭作为土壤改良剂使用。由于热解炭中固定碳及碳元素含量一般都较高，因而是制备活性炭潜在而良好的原料。活性炭的活化方法主要有物理活化法和化学活化法两大类。物理活化法一般使用水蒸汽、二氧化碳、空气或它们的混合气等作为活化剂，在750～1100℃的温度下反应一段时间，制得活性炭。比如，Aworn等(Aworn A,Thiravetyan P,Nakbanpote W.Preparation of CO₂activated carbon from corncob for monoethylene glycol adsorption[J].Colloids and Surfaces A:Physicochemical and Engineering Aspects,2009.333(1/2/3):19-25.)通过实验发现，CO₂活化玉米棒制活性炭的最佳条件是从450～550℃开始加热，到800℃后不再升温，他们制得的活性炭比表面积在919～986m²/g。化学活化法一般采用强酸、强碱或盐类等作为活化剂进行活化，活化时将活化剂与原料以一定比例浸渍，在500～900℃的条件下反应1h左右，反应产物经清洗除去活化剂即得到活性炭。Saka等(Saka,C.BET,TG–DTG,FT-IR,SEM,iodine number analysis and preparation of activated carbon from acorn shell by chemical activation with ZnCl2[J].Journal of Analytical and Applied Pyrolysis,2012,95:21-24.)采用ZnCl2活化法发现在600℃可得到比表面积最高为1289m²/g的活性炭。Reddy等(Reddy K S K,Shoaibi A Al,Srinivasakannan C.A comparison of microstructure and adsorption characteristics of activated carbons by CO and H₃PO₄activation from date palm pits[J].New Carbon Materials,2012,27(5):344-351.)对比了CO₂法与磷酸活化法得到的活性炭产品，发现磷酸活化法可以得到比表面积更高和孔径更大的活性炭，比表面积最高可达725m²/g。由此可见，ZnCl₂和H₃PO₄是两种常用的、较好的化学活化剂，但其在生物质热解炭的活化方面尚报道得不多，因此值得研究与探索。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以生物质热解炭为原料制备活性炭的方法。

本发明包括以下步骤：

1)将热解炭清洗，搅拌后静置、沉淀，除去其中所含砂砾，取上层漂浮着的热解炭，烘干；

2)将烘干后的热解炭粉碎；

3)配制化学活化剂溶液，再与步骤2)得到的热解炭混合、搅拌、浸渍，再将浸渍后的混合液烘干，得混合料；

4)将得到的混合料在惰性气体气氛下升温至300～800℃，达到所需活化温度后，通入物理活化剂，得到活性炭半成品；

5)在活性炭半成品中加入盐酸，混合后抽滤，再清洗掉残留的盐酸，烘干后即得活性炭成品。

在步骤1)中，所述清洗可采用清水清洗。

在步骤2)中，所述粉碎，最好过60目筛。