[发明专利]高吸附率活性炭的制备方法

说明书

本发明公开了一种高吸附率活性炭的制备方法，包括以下步骤：制备丝瓜络；将所述丝瓜络粉在200～250℃的条件下预氧化2～4 h，然后冷却至室温；将活化剂和预氧化丝瓜络以2～4：1的质量比混匀，加水后室温下浸渍过夜，烘干；在惰性氛围下升温至600～900℃后恒温2～4 h，然后自然降至室温；加入盐酸，室温下搅拌2～4 h，然后水洗至中性；烘干即得。本发明得到的丝瓜络基活性炭具有高的比表面积和丰富的孔结构。随着炭化活化温度的升高，比表面积和孔体积增加；得到的活性炭对亚甲基蓝具有较快的吸附速率，吸附在5min以内达到平衡，吸附率高达99%以上。

技术领域

本发明涉及活性炭制备技术领域，具体涉及一种高吸附率活性炭的制备方法。

背景技术

纳米孔炭材料比表面积大、孔隙率高，具有优良的吸附性能，已经成为一种高效的吸附材料。传统纳米孔炭材料主要以不可再生的沥青、石焦油、煤等为主要原料制备，消耗了不可再生的燃料，且受工艺条件限制产品性能较差，价格昂贵。随着纳米孔炭材料的应用范围不断扩大，迫切需要寻找来源广泛、价格低廉、环境友好型原料。

作为一种经济的碳源应具有来源广泛或者是一种副产品或者是废弃物，只需要较少的处理过程，即可得到高附加值的炭材料。基于此，生物质如稻壳、秸秆、果皮、木质素、果壳、植物的茎已经引起了许多学者的研究兴趣，这些生物质原料主要由纤维素、半纤维素和木质素组成，具有低成本、可再生的特点，作为碳源具有天然的优势。

然而，以目前工艺方法及上述常规碳源料制备出的生物质活性炭的比表面积低，吸附能力差。

因此，亟待开发一种高比表面积和优良吸附性能的生物质活性炭材料。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高吸附率的丝瓜络基活性炭的制备方法。

研究发现，现有的生物质活性炭的比表面积、吸附能力难以尽如人意的主要原因在于，其所形成的纳米孔洞和炭骨架在尺寸和空间上是无规排列的，无法构筑具有新颖形态和特殊构造的空隙结构，因此，亟需从碳源选择、制备工艺方面综合考虑，以使纳米炭材料朝着有序结构和剪裁的方向发展。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

设计一种高吸附率活性炭的制备方法，包括以下步骤：

（1）制备丝瓜络：选取丝瓜晒干去籽，然后粉碎、烘干，得丝瓜络粉；

（2）预氧化：将所述丝瓜络粉在200～250℃的条件下预氧化2～4 h，然后冷却至室温；

（3）浸渍：将活化剂和预氧化丝瓜络以2～4：1的质量比混匀，加水后室温下浸渍过夜，烘干；

（4）炭化：在惰性气体氛围下升温至600～900℃后恒温2～4 h，然后自然降至室温；

（5）洗涤：加入盐酸，室温下搅拌2～4 h，然后水洗至中性；

（6）烘干，得到丝瓜络基活性炭。

优选的，在步骤（3）中，所述活化剂为氯化锌。

优选的，在步骤（4）中，所述升温的速度控制为4～6℃/min；所述惰性气体为选自氨气、氮气、氢气、氩气中的至少一种。

优选的，在步骤（5）中，所述盐酸中HCl的体积分数为20%。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果在于：

1.本发明另辟蹊径的筛选出丝瓜络为碳骨架原料，丝瓜络是丝瓜干燥成熟果实的维管束，丝瓜络天生就具有复杂而且发达的孔隙结构；丝瓜在我国南北方均有种植，产量高，来源广泛。