钾氮共掺杂蓝藻基活性炭的制备方法与流程

本申请涉及生物质活性炭，特别涉及一种钾氮共掺杂蓝藻基活性炭的制备方法。

背景技术：

1、生物质活性炭是一种广泛应用于水处理、空气净化、催化剂载体等领域的多孔材料。其性能主要取决于孔隙结构，包括孔径大小、孔容和比表面积等。活性炭的孔结构是不规则的，孔径大小的分类是根据国际理论化学与应用化学（iupac）的标准来划分的，分为微孔（＜2nm）、介孔（2~50nm）和大孔（＞50nm）。

2、传统的生物质活性炭制备方法，如物理活化法和化学活化法，虽然能够产生一定范围的孔径分布，但往往难以控制孔径大小和分布。这限制了生物质活性炭在特定应用中的性能优化。

3、近年来，研究者们通过改进活化工艺、引入新型活化剂或采用复合活化方法，尝试实现生物质活性炭孔径的精细调节。例如，通过控制活化剂的种类和浓度，可以调节活性炭的孔径分布；通过改变活化温度和时间，可以影响孔径的形成和扩展。尽管已经取得了一定的进展，但生物质活性炭孔径调节技术仍然面临挑战，例如如何实现孔径的控制、如何提高孔径调节的效率和重复性等。

4、相关技术中，专利cn115259152a公开了一种氮掺杂+koh活化一步制备玉米芯基活性炭的方法及其应用，其中使用了玉米芯作为制备活性炭的原料；然而，该方法是直接将玉米芯、氢氧化钾和尿素混合来制备活性炭，并没有将玉米芯作为活性炭前驱体进行炭化制备活性炭且制备的活性炭孔径都以大孔为主，介孔数量极少。此外，专利cn108946727a公开了一种利用微藻-藻酸盐复合物制备活性炭的方法；然而，该方法制备的活性炭都以微孔为主，不能实现对介孔孔径分布的控制。

技术实现思路

1、本申请的目的是提供一种钾氮共掺杂蓝藻基活性炭的制备方法，以解决上述现有技术存在的问题。

2、为实现上述目的，本申请采用的技术方案为：

3、第一方面，本申请提供了一种钾氮共掺杂蓝藻基活性炭的制备方法，所述方法包括：

4、s1、预处理：将蓝藻粉洗净烘干，加入15-20%质量百分比的水，混合均匀后经平模造粒机造粒，过50-120目筛网筛选后烘干，得到蓝藻颗粒；

5、s2、炭化：将所述蓝藻颗粒置于气氛回转炉中，并向所述气氛回转炉内通入惰性气体以置换所述气氛回转炉内残存的空气，所述气氛回转炉以7-10℃/min的速率升温至炭化温度400-450℃，并恒温炭化2-2.5 h，在惰性气体持续通入所述气氛回转炉的情况下等待所述气氛回转炉降至室温，得到炭化样品；

6、s3、钾氮共掺杂制备活化样品：将所述炭化样品用破碎机打粉得到碳粉，将碳酸钾以及三聚氰胺均匀地与所述碳粉混合并置于所述气氛回转炉内，向所述气氛回转炉内通入惰性气体以置换所述气氛回转炉内残存的空气，所述气氛回转炉以7-10℃/min的速率升温至活化温度800-900℃，并恒温活化2-2.5 h，在惰性气体持续通入所述气氛回转炉的情况下等待所述气氛回转炉降至室温，得到活化样品；

7、s4、将所述活化样品用盐酸和去离子水洗至中性后烘干，得到不同掺杂量下的蓝藻基活性炭。

8、在一种可能的实现方式中，所述步骤s3中：

9、所述碳酸钾与所述碳粉的质量比为1∶1。

10、在一种可能的实现方式中，所述步骤s3中：

11、所述三聚氰胺与所述碳粉的质量比为1∶10至4∶10。

12、在一种可能的实现方式中，所述步骤s1中：

13、过所述筛网筛选后烘干的温度为105℃、时间为16h。

14、在一种可能的实现方式中，步骤s2和步骤s3中：

15、向所述气氛回转炉内通入的惰性气体为n2、流量为350ml/min。

16、在一种可能的实现方式中，所述步骤s4中，将所述活化样品用盐酸和去离子水洗至中性，包括：

17、首先用浓度为1mol/l的盐酸清洗，然后用去离子水清洗至ph=7。

18、在一种可能的实现方式中，所述步骤s4中：

19、将所述活化样品用盐酸和去离子水洗至中性后烘干的温度为105℃、时间为16h。

20、第二方面，本申请提供了一种钾氮共掺杂蓝藻基活性炭，由如上所述的钾氮共掺杂蓝藻基活性炭的制备方法制备而成。

21、本申请提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

22、本申请以蓝藻为基质，先炭化，后采用三聚氰胺和碳酸钾共掺杂活化，过程操作简单易控，利用率高，成本低，经济效益高且对实现蓝藻资源化意义重大；此外，本技术方案在控制碳粉与碳酸钾质量比、以及控制碳粉与三聚氰胺质量比的情况下，能够通过提升三聚氰胺的添加量使制备的活性炭的微孔数量减少、介孔数量变多，使制备的活性炭的孔径分布由微孔向介孔转变达到调节孔径的目的，能够实现制备的活性炭比表面积更大、吸附性能更优良。

技术特征：

1.一种钾氮共掺杂蓝藻基活性炭的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的钾氮共掺杂蓝藻基活性炭的制备方法，其特征在于，所述步骤s3中：

3.根据权利要求1所述的钾氮共掺杂蓝藻基活性炭的制备方法，其特征在于，所述步骤s3中：

4.根据权利要求1所述的钾氮共掺杂蓝藻基活性炭的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中：

5.根据权利要求1所述的钾氮共掺杂蓝藻基活性炭的制备方法，其特征在于，步骤s2和步骤s3中：

6.根据权利要求1所述的钾氮共掺杂蓝藻基活性炭的制备方法，其特征在于，所述步骤s4中，所述将所述活化样品用盐酸和去离子水洗至中性，包括：

7.根据权利要求1所述的钾氮共掺杂蓝藻基活性炭的制备方法，其特征在于，所述步骤s4中：

8.一种钾氮共掺杂蓝藻基活性炭，由权利要求1至7任一所述的钾氮共掺杂蓝藻基活性炭的制备方法制备而成。

技术总结
本申请关于一种钾氮共掺杂蓝藻基活性炭的制备方法，涉及生物质活性炭领域。本申请以蓝藻为基质，先炭化，后采用三聚氰胺和碳酸钾共掺杂活化，过程操作简单易控，利用率高，成本低，经济效益高且对实现蓝藻资源化意义重大；此外，本技术方案在控制碳粉与碳酸钾质量比、以及控制碳粉与三聚氰胺质量比的情况下，能够通过提升三聚氰胺的添加量使制备的活性炭的微孔数量减少、介孔数量变多，使制备的活性炭的孔径分布由微孔向介孔转变达到调节孔径的目的，能够实现制备的活性炭比表面积更大、吸附性能更优良。

技术研发人员：刘和,吴楠,浦田,郑志永,朱葛,黄东旭
受保护的技术使用者：无锡国联环保科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/2/20