专利名称：用玉米穗轴制备活性炭的方法
技术领域：
本发明涉及一种活性炭的制备方法，特别是涉及一种用玉米穗轴制备活性炭的方法。
背景技术：
活性炭具有独特的孔隙结构和表面官能基、足够的化学稳定性、机械强度及耐酸、 耐碱、耐热等性能，广泛用于工业三废治理、溶剂回收、食品饮料提纯、载体、医药、黄金提 取、半导体应用、电池和电能贮存等领域，目前全世界每年约消耗120万吨。活性炭的原材 料主要是不可再生或昂贵的资源，如煤和木材等，因此，国内外学者一直在寻找更加经济易 得的原材料来制备活性炭。我国是世界第一农业大国，农林副产品的废弃物尤其丰富，这为我国的活性炭产 业提供了充足的原料来源，玉米是我国的三大农作物之一，相应产生的玉米穗轴数量巨大， 2010年我国的玉米种植面积达3000万公顷，预计玉米产量将达到1. 68亿吨，按IOOkg玉米 产生18kg玉米穗轴估算，仅2010年就将产生约3000万吨的玉米穗轴。玉米穗轴传统的处 置方法主要是焚烧，这不仅造成了严重环境污染、大量的碳排放，也是对资源的巨大浪费。活性炭的生产工艺主要分为物理活化法和化学活化法。物理活化法是依次通过炭 化和活化两步完成活性炭的制备。化学活化法是将炭化和活化一步完成，且炭化的温度也 较物理活化法的低，还能改善活性炭的孔隙并提高活性炭的产率。整体而言，使用化学活化 制备的活性炭较优于物理活化法，更具有商业价值.目前，国内外化学活化法生产活性炭的工艺是将制备原料与活化剂混合，后经干燥、炭 化、活化而完成。现有工艺中的混合通常采用浸渍混合，即在一定温度下将原料浸渍于活化 剂溶液中一段时间，这种浸渍混合法存在耗时长、能耗大和需要消耗大量水等缺点，且在微 波加热过程中会产生大量气体对设备造成腐蚀。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种能耗低、污染小、生产成本低的用 玉米穗轴制备活性炭的方法。实现本发明目的的技术方案是一种玉米穗轴制备活性炭的方法，具有以下步骤 ①将玉米穗轴在100°c 120°c的温度下烘干20h 30h ；②将烘干后的玉米穗轴破碎至 粒径为0. 4mm 0. 8mm,得到玉米穗轴颗粒；③将玉米穗轴颗粒与碳酸钠粉末按照1 1 1 3的重量比混合，得到混合物料；④将混合物料置于微波炉中进行炭化和活化，微波辐 照功率为200W 700W，微波辐照时间为5min IOmin ；⑤将活化后的混合物料依次进行酸 洗、水洗、烘干、研磨得到活性炭。上述步骤③中所述的碳酸钠粉末的粒径为80目 100目。上述步骤④中所述的微波辐照功率为^OW 600W，微波辐照时间为7min 9min。
上述步骤⑤中所述的酸洗是用体积比为1 10的盐酸在80°C 100°C下煮 20min 40mino上述步骤⑤中所述的水洗是用蒸馏水将酸洗后的物料漂洗至PH为6. 5 7. 5。本发明具有的积极效果(1)本发明采用干法混合制备活性炭，即将原料与活化 剂固体粉末在无水条件下直接混合，省去活化剂溶液的配制和干燥等环节，具有节约用水、 降低能耗、工艺简单等优点。(2)本发明采用的活化剂为价格低廉、环保的碳酸钠，一方面克 服了传统活化剂aiCl2、H3PO4等对环境污染，另一方面降低了生产成本。(3)本发明采用微 波辐照技术进行炭化、活化，不仅周期短、能耗低、易于控制，而且可改善活性炭的性能。(4) 本发明通过控制活化剂与原材料的比、微波辐照功率、微波辐照时间等制得吸附性能优良 的活性炭，该法所制得的活性炭比浸渍混合制得的活性炭比表面积大，吸附性能更好。
具体实施例方式(实施例1)本实施例的活性炭的制备方法具有以下步骤①将取自南京地区的经自然风干的玉米穗轴在108°C的温度下烘干Mh。②将烘干后的玉米穗轴破碎至粒径为0. 6mm左右，得到玉米穗轴颗粒。③取IOg的玉米穗轴颗粒与20g的作为活化剂的粒径为100目的碳酸钠粉末直接 混合，得到混合物料。④将混合物料置于微波炉中在^OW的微波辐照功率下炭化、活化9min。⑤将活化后的混合物料先用体积比为1 10的盐酸(是指36wt%的浓盐酸的体 积与水的体积之比)在90°C下煮30min，然后用蒸馏水漂洗至pH为7，再在120°C的温度 下烘干，最后研磨至200目得到活性炭。该活性炭的碘吸附值为1575mg/g，比表面积高达 2012m2/g。(实施例2)本实施例的活性炭的制备方法具有以下步骤①将取自南京地区的经自然风干的玉米穗轴在108°C下干燥Mh。②将烘干后的玉米穗轴破碎至粒径为0. 6mm左右，得到玉米穗轴颗粒。③取IOg的玉米穗轴颗粒与30g的作为活化剂的粒径为100目的碳酸钠粉末直接 混合，得到混合物料。④将混合物料置于微波炉中在595W的微波辐照功率下炭化、活化9min。⑤将活化后的混合物料先用体积比为1 10的盐酸在90°C下煮30min，然后用蒸 馏水漂洗至PH为7，再在120°C的温度下烘干，最后研磨至200目得到活性炭。该活性炭的 碘吸附值为198ang/g，比表面积高达23^m2/g。(对比例1)本对比例其余步骤与实施例1相同，不同之处在于步骤③取IOg的玉米穗轴颗粒浸渍 在IOOmL的含有20g碳酸钠的水溶液中，得到混合物料。本对比例制得的活性炭的碘吸附值为1057mg/g，比表面积为1692m2/g。(对比例2)本对比例其余步骤与实施例2相同，不同之处在于步骤③取IOg的玉米穗轴颗粒浸渍4在IOOmL的含有30g碳酸钠的水溶液中，得到混合物料。本对比例制得的活性炭的碘吸附值为15Hmg/g，比表面积为1878m2/g。有上述比较可知，采用本发明的干法混合比浸渍混合制得的活性炭的碘吸附值和 比表面积均要高。
权利要求
1.一种玉米穗轴制备活性炭的方法，其特征在于具有以下步骤①将玉米穗轴在100°c 120°c的温度下烘干20h 30h；②将烘干后的玉米穗轴破碎至粒径为0.4mm 0. 8mm，得到玉米穗轴颗粒；③将玉米穗轴颗粒与碳酸钠粉末按照1 1 1 3的重量比混合，得到混合物料；④将混合物料置于微波炉中进行炭化和活化，微波辐照功率为200W 700W，微波辐照 时间为5min IOmin ；⑤将活化后的混合物料依次进行酸洗、水洗、烘干、研磨得到活性炭。
2.根据权利要求1所述的玉米穗轴制备活性炭的方法，其特征在于步骤③中所述的 碳酸钠粉末的粒径为80目 100目。
3.根据权利要求1所述的玉米穗轴制备活性炭的方法，其特征在于步骤④中所述的 微波辐照功率为280W 600W，微波辐照时间为7min 9min。
4.根据权利要求1所述的玉米穗轴制备活性炭的方法，其特征在于步骤⑤中所述的 酸洗是用体积比为1 10的盐酸在80°C 100°C下煮20min 40min。
5.据权利要求1所述的玉米穗轴制备活性炭的方法，其特征在于步骤⑤中所述的水 洗是用蒸馏水将酸洗后的物料漂洗至pH为6. 5 7. 5。
全文摘要
本发明公开了一种用玉米穗轴制备活性炭的方法，包括①将玉米穗轴在100℃～120℃的温度下烘干20h～30h；②将烘干后的玉米穗轴破碎至粒径为0.4mm～0.8mm，得到玉米穗轴颗粒；③将玉米穗轴颗粒与碳酸钠粉末按照1∶1～1∶3的重量比混合，得到混合物料；④将混合物料置于微波炉中进行炭化和活化，微波辐照功率为200W～700W，微波辐照时间为5min～10min；⑤将活化后的混合物料依次进行酸洗、水洗、烘干、研磨得到活性炭。本发明的方法具有节约用水、降低能耗、工艺简单的优点。
文档编号C01B31/12GK102050446SQ20101059416
公开日2011年5月11日 申请日期2010年12月18日 优先权日2010年12月18日
发明者叶招莲, 梁国斌, 蒋莉, 贺阳颖, 马飞 申请人:江苏技术师范学院