一种多孔生物质碳的制备方法与流程

本发明涉及生物质碳制备，具体是一种多孔生物质碳的制备方法。

背景技术：

1、多孔碳材料是有不同尺寸孔结构的碳素材料，其具有高度发达的比表面积和孔隙结构，其孔径大小可从分子大小的超细纳米级微孔到适于微生物活动的微米级细孔，由此产生的优异吸附性能是多孔碳材料吸附最明显的特征之一。

2、但是现有技术中存在以下不足：当前一种多孔生物质碳，在生产制备的过程中，通过传统的活化法制备方式得出的碳材料，孔结构多为微孔，微孔面积较小，只能吸附小分子物质，进而造成对于一些直径较大的分子吸附效果很差。

技术实现思路

1、本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及其他说明书附图中所特别指出的结构来实现和获得。

2、本发明的目的在于克服上述不足，提供一种多孔生物质碳的制备方法，通过碳与水的吸热反应，将其多孔生物质碳表面的孔洞直径扩大，得出吸附性强的多孔生物质碳。

3、为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种多孔生物质碳的制备方法，包括以下步骤：

4、步骤a备料；将生物质原材料进行选取，放置于烘干箱中进行干燥处理控温、控水；

5、步骤b研磨；将选取后的生物质原材料混合，同时进行粉碎机搅拌粉碎，后再筛分机的配合下进行筛分，得出制造多孔生物质碳的粉末状原材料；

6、步骤c碳化；将其多孔生物质碳的粉末状原材料放置反应釜中，利用水蒸气对多孔生物质碳的粉末状原材料进行吸热反应，得出预碳化产物，在加热至400℃～600℃进行高温活化处理1.5小时～2小时得到预产物；

7、步骤d活化；将预碳化产物与活化剂充分混合，再放置真气罐中加热至850℃～950℃进行高温活化处理2小时～4小时得到产物，得到的产物冷却后，放置高锰酸中浸泡，在用水洗涤至中性，最后干燥处理得出吸附性腔孔径大的碳材料，其中活化反应一共分为三步；

8、第一步，利用气相中的活化剂将颗粒碳表面通过孔隙向生物质碳物内部扩散；

9、第二步，利用碳与水的反应，并形成气体，由产生的气体有生物质碳物内部向颗粒表面向外扩散；

10、第三步，反应产生的气体，不断从生物质碳物表面扩散到气体空间内，扩大生物质碳物表面孔洞直径。

11、对本发明进一步地改进，所述步骤a备料中生物质原材料包括玉米杆、落叶、稻草、木屑，其中生物质原料不仅限于上述种类，运用这些生物质原材料可以降低对环境的污染，同时在成本上得到了降低，可运用资源广泛。

12、对本发明进一步地改进，所述步骤b研磨中生物质原材料经过混合搅拌研磨后呈粉末状，其研磨的颗粒度越细，表面也就对应的提高。

13、对本发明进一步地改进，所述步骤a备料中控温、控水温度加热温度为65～85℃，其中控温是为了将生物质原材料中的水分蒸发，控水将是为了后续的吸热反应能够更加充分的吸收。

14、对本发明进一步地改进，所述步骤c碳化中利用碳与水蒸气的吸热反应使粉末状原材料进行预碳化处理，其中吸热反应是指在反应过程中吸收热量的化学反应。

15、对本发明进一步地改进，所述步骤d活化中预碳化产物与活化剂的质量比为1:3，其中活化剂能够增强矿物表面对捕收剂的吸附能力，通过改变矿物表面的化学组成，消除抑制剂作用，使之易于吸附。

16、对本发明进一步地改进，所述步骤d活化中预产物使用高锰酸泡的时长为22～24h。

17、对本发明进一步地改进，所述步骤d活化中放置真气罐中加热至850℃～950℃进行高温活化处理2小时～4小时。

18、对本发明进一步地改进，所述干燥处理的温度为65～85℃，时耗为14～16h。

19、对本发明进一步地改进，所述步骤d活化中采洗涤水为蒸馏水，其中蒸馏水确保预产物不受杂质影响。

20、有益效果

21、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果；

22、1.本发明通过碳与水蒸汽发生吸热反应，首先将活化剂通过生物质碳物表面相内扩散，使其生物质碳孔径受到填充，后续在碳与水的吸热反应下内部可以向外扩散，将其孔径扩张，最后扩散到气体空间内，进而有效的完成了多孔生物质碳的微孔面积的外扩，有效的提高了对于一些直径较大的分子吸附能力。

23、2.本发明通过采用玉米杆、落叶、稻草等等作为生产多孔生物质碳的原材料，可以降低其生物质对环境的污染，解决了废弃物在循环再生问题，同时可以使生产多孔生物质碳的成本得到降低。

24、3.本发明通过碳与水蒸气的吸热反应，可以降低生产制备多孔生物质的耗能，以至于达到水蒸气的循环过滤使用，降低水蒸气排放，避免出现水资源环境排放污染问题。

技术特征：

1.一种多孔生物质碳的制备方法，所述多孔生物质碳作为吸附性强孔径大的碳材料，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种多孔生物质碳的制备方法，其特征在于：所述步骤a备料中生物质原材料包括玉米杆、落叶、稻草、木屑。

3.根据权利要求1所述的一种多孔生物质碳的制备方法，其特征在于：所述步骤b研磨中生物质原材料经过混合搅拌研磨后呈粉末状。

4.根据权利要求1所述的一种多孔生物质碳的制备方法，其特征在于：所述步骤a备料中控温、控水温度加热温度为65～85℃。

5.根据权利要求1所述的一种多孔生物质碳的制备方法，其特征在于：所述步骤c碳化中利用吸热反应使粉末状原材料进行预碳化处理。

6.根据权利要求1所述的一种多孔生物质碳的制备方法，其特征在于：所述步骤d活化中预碳化产物与活化剂的质量比为1:3。

7.根据权利要求1所述的一种多孔生物质碳的制备方法，其特征在于：所述步骤d活化中预产物使用高锰酸泡的时长为22～24h。

8.根据权利要求1所述的一种多孔生物质碳的制备方法，其特征在于：所述步骤d活化中放置真气罐中加热至850℃～950℃进行高温活化处理2小时～4小时。

9.根据权利要求1所述的一种多孔生物质碳的制备方法，其特征在于：所述干燥处理的温度为65～85℃，时耗为14～16h。

10.根据权利要求1所述的一种多孔生物质碳的制备方法，其特征在于：所述步骤d活化中采洗涤水为蒸馏水。

技术总结
本发明公开了一种多孔生物质碳的制备方法。一种多孔生物质碳的制备方法，包括以下步骤：将生物质原材料进行选取；将选取后的生物质原材料混合，得出制造多孔生物质碳的粉末状原材料；利用水蒸气对多孔生物质碳的粉末状原材料进行吸热反应，得出预碳化产物；将预碳化高温碳化产物与活化剂充分混合，最后干燥处理得出吸附性腔孔径大的碳材料。本发明通过碳与水蒸汽发生吸热反应，首先将活化剂通过生物质碳物表面相内扩散，使其生物质碳孔径受到填充，后续在碳与水的吸热反应下内部可以向外扩散，将其孔径扩张，最后扩散到气体空间内，进而有效的完成了多孔生物质碳的微孔面积的外扩，有效的提高了对于一些直径较大的分子吸附能力。

技术研发人员：蔡梅水,傅强
受保护的技术使用者：光泽君和再生能源科技发展有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15