利用向日葵秸稈製備活性炭方法
2023-06-07 12:23:16 1
利用向日葵秸稈製備活性炭方法
【專利摘要】本發明提供了一種利用向日葵秸稈製備活性炭方法，是將向日葵秸稈粉碎過80目篩，再與氯化鋅，碳酸銨，紅土混合均勻，然後利用粉體造粒機造粒，乾燥後轉入迴轉爐中煅燒而得。本發明製備的活性炭具有比表面積大及吸附能力高的特點，對亞甲基藍、甲基紫等陽離子染料及重金屬離子，如銅離子，鉛離子，鎘離子，鎳離子等均具有很好的吸附性能，因此，可用於染料廢水、重離子廢水等工業廢水的處理。另外，本發明的製備中，向日葵秸稈粉碎後直接造粒，不需要任何處理，不僅簡化了製備工藝，減少了三廢物質排放，同時大大降低了活性炭的製備成本。
【專利說明】利用向日癸結軒製備活性灰方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種活性炭的製備方法，尤其涉及一種利用向日葵秸杆製備活性炭方法，屬於吸附材料領域。
【背景技術】
[0002]活性炭是由含炭為主的物質為原料，經高溫炭化和活化製得的疏水性吸附劑。活性炭含有大量微孔，具有巨大的比表面積，能有效地去除色度、臭味，可去除二級出水中大多數有機汙染物和某些無機物，包含某些有毒的重金屬。活性炭的主要成分為碳，並含少量氧、氫、硫、氮、氯等元素。普通活性炭的比表面積在500~1700m2/g間。具有很強的吸附性能，為用途極廣的一種工業吸附劑。
[0003]傳統的活性炭製備原料為煤炭、木材及椰殼，這幾種原料因來源有限或生長周期過長,生產出的活性炭成本較高。
[0004]目前文獻報導的利用向日葵秸杆製備活性炭的方法，《生態環境學報》2011，20(2): 353-358p報導了 「磷酸活化活性炭對Cu2+的吸附特徵研究」。該文以向日葵秸杆為原料，經磷酸活化製得活性炭，並研究了向日葵秸杆基活性炭對銅離子的吸附性能。結果表明，溶液PH值為5~6時活性炭對Cu2+的去除效果最好；向50mL170mg·L-1的溶液中加入0.5 g活性炭，溫度為45°C、吸附時間為Ih時，對Cu2+的去除率可達98.3%。但是，該文主要以磷酸處理為主，磷酸的用量非常大(秸杆與磷酸的質量比達到了 1: 1.8)，不僅浪費了磷酸資源，增加了活性炭的成本，活性炭的吸附量不是很高。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是針對現有技術中存在的問題，提供一種利用向日葵秸杆製備活性炭的方法。
[0006]一、活性炭的製備
本發明製備活性炭的方法，是將向日葵秸杆粉碎過80目篩，與氯化鋅、碳酸銨、紅土混合均勻，利用粉體造粒機造粒，在100~120°C下乾燥至恆重後轉入迴轉爐中，於600~750°C下煅燒1.5~2.5h，即得活性炭產品。
[0007]上述氯化鋅的添加量為稻杆質量的2%~5%,碳酸銨的添加量為稻杆質量的1%~5%，紅土的添加量為秸杆質量的10%~15%。
[0008]二、活性炭的結構表徵
1、掃描電鏡表徵:圖1為本發明製備的活性炭的掃描電鏡圖。從活性炭的電鏡照片可以看出，秸杆和紅土較好的分散在一起，達到了實驗預期目標。
[0009]2、紅外譜圖表徵:圖2為本發明製備的活性炭的紅外譜圖。在圖2中未發現新的化學鍵產生，由此可以說明本發明的材料是各原料物理混合的產物。
[0010]3、氮氣吸附脫附測試:孔徑為4.783~9.056nm,比表面積為1809~2036m2/g。
[0011]三、活性炭的吸附性能1、對有機染料的吸附
1.1測定方法:在250 mL錐形瓶中放入濃度為1200mg/L的亞甲基藍(甲基紫)溶液100mL，添加一定量的活性炭，30°C下吸附6h，靜置，取其上層溶液經過濾，用紫外分光光度計在665 nm下測定其相應的吸光度，由吸光度計算剩餘有機物的濃度進而得到吸附量。
[0012]1.2測試結果:對亞甲基藍的吸附量可達到800~1000mg/g，甲基紫的吸附量可達到 950 ~1100mg/g。
[0013]2、對Cu2+的吸附性能
2.1測定方法:稱取一定量的活性炭置於250 ml錐形瓶中，加入100 ml濃度為200mg/L的CuSO4溶液，在30°C恆溫水浴鍋中振蕩3 h。振蕩結束後，取溶液10 ml離心，取上清液利用原子吸收測試儀進行檢測。
[0014]2.2測試結果:對Cu2+的吸附量不低於197mg/g。
[0015]3、對Pb2+的吸附性能
3.1測定方法:稱取一定量的活性炭置於250 ml錐形瓶中，加入100 ml濃度為200mg/L Pb (NO3)2溶液，在30°C恆溫水浴鍋中振蕩3 h。振蕩結束後，取溶液10 ml離心，取上清液利用原子吸收測試儀進行檢測。
[0016]2.2測試結果:對Pb2+的吸附量不低於120 mg/g。
[0017]4、對Cd2+的吸附性能
4.1測定方法:稱取一定量的活性炭置於250 ml錐形瓶中，加入100 ml濃度為50mg/L Cd (NO3)2溶液，在30·°C恆溫水浴鍋中振蕩I h。振蕩結束後，取溶液10 ml離心，取上清液利用原子吸收測試儀進行檢測。
[0018]4.2測試結果:對Cd2+的吸附量不低於35 mg/g。
[0019]5、對Ni2+的吸附性能
5.1測定方法:稱取一定量的活性炭置於250 ml錐形瓶中，加入100 ml濃度為200mg/L NiSO4溶液，在30°C恆溫水浴鍋中振蕩I h。振蕩結束後，取溶液10 ml離心，取上清液利用原子吸收測試儀進行檢測。
[0020]5.2測試結果:對Ni 2+的吸附量不低於98 mg/g。
[0021]上述實驗表明，本發明製備的活性炭具有比表面積大、孔容及吸附能力高的特點，對亞甲基藍、甲基紫等陽離子染料及重金屬離子銅離子，鉛離子，鎘離子及鎳離子等均具有很好的吸附性能，因此，可用於染料廢水、重離子廢水等工業廢水的處理。另外，製備過程中，向日葵秸杆粉碎後直接造粒，不需要任何處理，不僅簡化了製備工藝，減少了三廢物質排放，同時大大降低了活性炭的製備成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1為本發明製備的活性炭的掃描電鏡圖；
圖2為本發明製備的活性炭的紅外譜圖。
【具體實施方式】
[0023]下面通過【具體實施方式】對本發明活性炭的製備和吸附性能作進一步的說明。
[0024]實施例1:稱取1000kg向日葵秸杆(包括外層硬殼)，用粉碎機粉碎，過80目篩，與20kg氯化鋅，IOkg碳酸銨及IOOkg紅土混合,在粉體混合機中混合均勻後利用粉體造粒機造粒；再將所造顆粒在100~120°C下乾燥至恆重後轉入迴轉爐中，於600°C下煅燒2.0h,即得活性炭產品。
[0025]活性炭產品的比表面積為1935m2/g，孔徑為8.365nm。
[0026]對亞甲基藍的吸附量可達到869 mg/g ο對甲基紫的吸附量可達到978 mg/g。對Cu2+吸附量達到197 mg/g。對Pb2+的吸附量達到120 mg/g。對Cd 2+的吸附量達到35 mg/go對Ni 2+的吸附量達至Li 98 mg/g O
[0027]實施例2:稱取1000kg向日葵秸杆(包括外層硬殼)，用粉碎機粉碎，過80目篩，與30kg氯化鋅,20kg碳酸銨及IlOkg紅土混合,在粉體混合機中混合均勻後利用粉體造粒機造粒；再將所造顆粒在100~120°C下乾燥至恆重後轉入迴轉爐中，於650°C下煅燒2.0h,即得活性炭產品。
[0028]活性炭產品的比表面積為2036m2/g，孔徑為4.783nm。
[0029]對亞甲基藍的吸附量可達到1000 mg/g。對甲基紫的吸附量可達到1100 mg/g。對Cu2+吸附量達到199 mg/g。對Pb2+的吸附量達到136 mg/g。對Cd 2+的吸附量達到45mg/go對Ni 2+的吸附量達至Li 103 mg/g O
[0030]實施例3:稱取1000kg向日葵秸杆(包括外層硬殼)，用粉碎機粉碎，過80目篩，與40kg氯化鋅,30kg碳酸銨及120kg紅土混合,在粉體混合機中混合均勻後利用粉體造粒機造粒；再將所造顆粒在100~120°C下乾燥至恆重後轉入迴轉爐中，於700°C下煅燒1.5h，即得活性炭產品。
[0031]活性炭產品的比表面積為1809m2/g，孔徑為9.056nm。
[0032]對亞甲基藍的吸附量可達到800mg/g。對甲基紫的吸附量可達到950 mg/g。對Cu2+吸附量達到197.8 mg/g。對Pb2+的吸附量達到127 mg/g。對Cd 2+的吸附量達到38mg/g。對Ni 2+的吸附量達到115 mg/g。
[0033]實施例4:稱取1000kg向日葵秸杆(包括外層硬殼)，用粉碎機粉碎，過80目篩，與50kg氯化鋅,40kg碳酸銨及140kg紅土混合,在粉體混合機中混合均勻後利用粉體造粒機造粒；再將所造顆粒在100~120°C下乾燥至恆重後轉入迴轉爐中，於750°C下煅燒1.0h,即得活性炭產品。
[0034]活性炭產品的比表面積為1996m2/g，孔徑為7.326nm。
[0035]對亞甲基藍的吸附量可達到945 mg/g。對甲基紫的吸附量可達到1023 mg/g。對Cu2+吸附量達到198.2 mg/g。對Pb2+的吸附量達到135 mg/g。對Cd 2+的吸附量達到38mg/g ο對Ni 2+的吸附量達到160 mg/g ο
[0036]實施例5:稱取1000kg向日葵秸杆(包括外層硬殼)，用粉碎機粉碎，過80目篩，與20kg氯化鋅,50kg碳酸銨及150kg紅土混合,在粉體混合機中混合均勻後利用粉體造粒機造粒；再將所造顆粒在100~120°C下乾燥至恆重後轉入迴轉爐中，於750°C下煅燒1.5h，即得活性炭產品。
[0037]活性炭產品的比表面積為2011m2/g，孔徑為8.635 nm。
[0038]對亞甲基藍的吸附量可達到971mg/g。對甲基紫的吸附量可達到1056 mg/g。對Cu2+吸附量達到199 mg/g。對Pb2+的吸附量達到198 mg/g。對Cd 2+的吸附量達到41 mg/go對Ni 2+的吸附量達到179 mg/g。
【權利要求】
1.利用向日葵秸杆製備活性炭方法，是將向日葵秸杆粉碎，過80目篩後與氯化鋅、碳酸銨、紅土混合均勻，再利用粉體造粒機造粒，乾燥至恆重後轉入迴轉爐中，於600~750°C下煅燒1.5~2.5h，即得活性炭產品。
2.如權利要求1所述利用向日葵秸杆製備活性炭方法，其特徵在於:氯化鋅的添加量為向日葵稻杆質量的2%~5%。
3.如權利要求1所述利用向日葵秸杆製備活性炭方法，其特徵在於:碳酸銨的添加量為向日葵稻杆質量的1%~5%。
4.如權利要求1所述利用向日葵秸杆製備活性炭方法，其特徵在於:紅土的添加量為向日葵稻杆質量的10%~15%。
5.如權利要求1所述利用向日葵秸杆製備活性炭方法，其特徵在於:所造乾燥是在100~120°C下進行。
【文檔編號】C01B31/08GK103588201SQ201310572446
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月15日 優先權日:2013年11月15日
【發明者】唐海峰, 韓欣蔚, 周小光 申請人:白銀海博生化科技有限公司