[发明专利]利用等离子体结合活化剂将树叶转换为活性炭的方法

说明书

技术领域

本发明涉及植物加工领域，特别涉及一种利用等离子体结合活化剂将树叶转换为活性炭的方法。

背景技术

植物的落叶其本身是含碳量很高的，非常适合作为活性炭的生产材料使用，而现有技术中将植物质原料加工为活性炭通常都是采用分离和高温碳化的方式，如公开号为CN101955181A，公开时间为2011年1月26日，名称为“利用落叶松木材快速热解副产物炭制备活性炭的方法”的中国发明专利文献，公开了一种利用落叶松木材快速热解副产物炭制备活性炭的方法，首先对落叶松木材进行快速热解，得到热解炭和热解气；对上述热解气进行冷凝，得到热解油和不可冷凝气体，使不可冷凝气体在空气中燃烧，得到活化气体；用活化气体作为活化剂，对热解炭进行活化，冷却至室温，得到活性炭，使活化过程中产生的高温尾气循环使用。本发明方法，在活化过程中不需要加入外部热源和活化剂，热解产物综合利用率高，环境污染小；制备活性炭的工艺简单，能源利用率高，实现了热量循环利用，节约能源，得到的活性炭吸附性能良好，各项指标符合国家标准，可以广泛应用于气相吸附和化工产品的脱色；但是采用这种方式在加工含水量较高或者本身材质较难被碳化的植物落叶时，仅仅采用一般的分离和高温碳化方式所制作出来的活性炭其性能比较一般，而且成品率也较低，吸附性等都不好。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用等离子体的高温作为碳化的热源、结合化学活化剂活化方法最后再次高温表面处理以高效的将树叶转换为高性能活性炭的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

利用等离子体结合活化剂将树叶转换为活性炭的方法，其特征在于，包括以下步骤

预处理：将树叶通过筛选、干燥、研磨后得到10-60目规格、含水量≦15%的粒料；

活化剂浸渍：将所述粒料浸入包含氢氧化钾（KOH）、氯化锌（ZnCl₂）、无水乙醇和去离子水的活化剂中进行活化处理，且使用的活化剂的量与所述粒料的量按照2.5-3.5:1进行配比，浸渍时间≧2小时；

干燥碳化处理：将经过活化剂浸渍的粒料置于惰性气体环境中，引入等离子体流进行升温干燥和碳化，在惰性气体环境中按照4-6℃/min的升温曲线将温度升高至350±50℃并保持温度45-60分钟，将粒料碳化；

清洗处理：将经过碳活化处理的粒料用分析纯盐酸（HCl）搅拌清洗，再用去离子水清洗至中性后进行真空脱水干燥处理，干燥温度保持在105±5℃，真空度保持在90-100KPa，直至所述粒料的含水量≦5%；

表面活化处理：在清洗处理过程中，当所述粒料的含水量≦5%时再次引入等离子体流对粒料的表面进行改性和活化，且表面活化处理的过程需要保持真空环境，活化处理时间5-10秒。

所述活化剂中氢氧化钾（KOH）、氯化锌（ZnCl₂）和无水乙醇的占比≧60%，且氢氧化钾（KOH）的占比≧40%。

所述惰性气体环境是指充满氦（He）、氖（Ne）、氩（Ar）、氪（Kr）、氙（Xe）气或者其两项或多项结合的气体环境。

所述干燥碳化处理过程中，所述惰性气体是持续输入以保持惰性气体环境和调整温度，所述惰性气体的输入流量为50SLPM-200SLPM。

所述表面活化处理过程中引入等离子体流将温度升高至700-800℃。

本发明的有益效果如下：