[发明专利]一种茶梗基高比表面积活性炭的制备方法

说明书

本发明涉一种茶梗基高比表面积活性炭的制备方法，包括以下步骤：(1)原料选择与预处理：以茶叶精制加工过程中，被拣剔出的废弃茶梗为原料，在80～90℃条件烘干废弃茶梗并茶梗粉碎为茶粉；(2)原料炭化：将粉碎后的茶粉置于管式烧结炉内进行炭化，炭化温度为400～700℃，炭化时间为1～4h，以氮气为保护气，保护气流量控制在20‑50mL/min，制得预炭化材料；选择预炭化材料作为活化阶段前体物；(3)炭化料活化：以KOH(AR)为活化剂，加入的活化剂与经过步骤(2)获得的预炭化材料的质量比1:1～4:1，在高温下活化后，清洗烘干即得产品。

技术领域

本发明涉及一种茶梗基高比表面积活性炭的制备方法，属于材料加工技术领域。

背景技术

常规活性炭(AC)由于比表面积较小(＜1500m²/g)、孔径分布较宽(在 1nm～100nm范围内均有分布)、选择吸附性较差，已不能满足当前一些领域的特殊要求，因此，开发具有高比表面积活性炭(又称超级活性炭)以适应社会需求极具意义。其中，高比表面积活性炭具有比表面积高(＞1500m²/g)、微孔分布集中、吸附容量大、化学性质稳定、表面官能团丰富、及再生后可重复利用等特点，现已广泛应用于环保、化工、医药、储能、电极材料等领域。

茶叶废弃物及其制备的活性炭用作水和空气的净化剂在近几年得到充分应用，如：有报道利用茶渣预先经浓度为20％的磷酸活化，磷酸/样品浸渍(质量比)3∶1，微波功率700W，辐照8min，制得的茶废活性炭对有机污染物亚甲基蓝的吸附可达75.12m²/g；有采用ZnCl₂处理废弃茶叶(TW)制备活性炭，得到的活性炭的介孔结构和比表面积会随ZnCl₂/TW质量比增大而变大，当二者之比为1∶2、1∶1和2∶1时，中孔活性炭分别达10.9％、39.9％和77.7％，比表面积分别达706m²/g、1066m²/g和1141m²/g；另有研究共沉淀法制备废弃茶叶 /CuFe₂O₄复合物(TW/C)，并与废弃茶叶进行比较，结果显示，两种材料的比表面积分别为350m²/g，570m²/g，TW/C的平均孔径约为100nm。综上所述，现有利用茶废弃物制备的活性炭均为常规活性炭，其比表面积均小于1200m²/g，且孔径较宽，已难以满足市场发展需要。

当前，以废弃茶叶与茶梗作为吸附材料常用于去除家居环境有害气体，但其实际去除效果有待商榷，与活性炭及高比表面积活性炭的吸附能力差距悬殊。因此，为了提高利用废弃茶叶与茶梗制备吸附材料的吸附能力，实现农业废弃物变废为宝，深度拓展茶叶废弃物资源化循环利用途径，选择以初加工产生的茶梗、茶叶粉渣，深加工产生的茶渣粉为原料，开展制备具有高吸附性能、高比表面积的超极活性炭的技术研究是必要的。

发明内容

为了解决现有技术中利用废弃茶叶与茶梗制备吸附材料比表面积小、吸附效率不高的问题，本发明提供一种茶梗基高比表面积活性炭的制备方法，利用茶叶初制加工工艺环节的剩余废弃物为原来料制备高比表面积活性炭，最终制得高比表面积其吸附性能强的活性炭，实现农业废弃物变废为宝，同时深度拓展了茶叶废弃物资源化循环利用途径。

本发明的技术方案如下：

一种茶梗基高比表面积活性炭的制备方法，包括以下步骤：

(1)原料选择与预处理：以茶叶精制加工过程中，被拣剔出的废弃茶梗为原料，在80～90℃条件烘干废弃茶梗并将茶梗粉碎为茶粉；

(2)原料炭化：将粉碎后的茶粉置于管式烧结炉内进行炭化，炭化温度为 400～700℃，炭化时间为1～4h，以氮气为保护气，保护气流量控制在20-50mL/min，制得预炭化材料；选择预炭化材料作为活化阶段前体物；