一種長柄扁桃核殼活性炭的製備方法

2023-06-23 00:04:01 2

專利名稱：一種長柄扁桃核殼活性炭的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種活性炭的製備方法，特別涉及利用長柄扁桃核殼製備活性炭的方法。
背景技術：
活性炭是一種多孔性含碳材料，其內部具有十分發達的孔隙結構和巨大的比表面積，廣泛地應用於汙水處理和空氣淨化工程中。隨著工業化進程的推進，活性炭的應用領域更加寬廣。目前，在一些食品生產(如糖類，果汁，食醋，油類等)過程中會產生酚類化合物，它們與食品的顏色，粘性，氣味密切相關，但是當酚類化合物的濃度過高時會發生氧化反應，降低產品的品質，而利用活性炭吸附去除酚類化合物可以保持食品穩定性，延長食品的保存期限。此外活性炭還可以作為催化劑載體，電池電極，製作電容器的材料，同時作為吸附劑在生物醫學方面也得到應用。傳統的活性炭以大多以木材、煤等為原料採用常規物理方法或者化學方法經過炭化活化兩個階段燒制而成。所得活性炭比表面積一般為800-1000m2/g，以微孔(50nm),適用於吸附分子量較小的雜質。而食品脫色，生物醫學等工程中需要的活性炭主要用於吸附去除分子量較大的有機分子，因此傳統的活性炭已經不能滿足這些領域的需求。長柄扁桃(Amygdatus)又名巴丹杏，俗稱「野櫻桃」或「毛櫻桃」，系薔薇科扁桃屬落葉灌木，曾廣泛分布於陝北、內蒙古、甘肅等地區，而後由於沙漠淹沒和人為破壞瀕臨滅絕。該樹種樹身矮小，根系發達，其主根入地可達10多米，具有適應性強、耐旱耐寒、抗病蟲等優點，是荒山造林和治沙造林的先鋒樹種。目前，陝北地區大面積推廣種植長柄扁桃，在果實的加工後期中，經常採用焚燒的手段對核殼進行處理，顯然造成資源的大大浪費和環境汙染，而本專利將長柄扁桃核殼回收利用製備活性炭，在解決上述問題的同時帶來了附加經濟效益。已經有研究用硬質果殼製備吸附性能較高的顆粒脫色活性炭，如公開號為CN101054176A的中國專利申請公開的「顆粒脫色活性炭及其製備方法」雖然採用了物理化學活化法製得了性能較好的顆粒活性炭，但是活化時間長達8-12h，能源消耗大。

發明內容
本發明目的是提供一種長柄扁桃核殼活性炭的製備方法。所製備的活性炭的碘吸附值、亞甲基藍吸附值、比表面積和中孔率明顯高於普通活性炭，具備較強的吸附性能。為此，本發明提供的長柄扁桃核殼活性炭的製備方法為步驟一，將粉碎後的長柄扁桃核殼浸泡於質量濃度為30%_80%的磷酸溶液中並置於100-110°c條件下使磷酸浸潰到長柄扁桃核殼中，得到浸潰有磷酸的長柄扁桃核殼；其中，長柄扁桃核殼與磷酸的質量比為1 (O. 5-2. 5)；步驟二，將浸潰有磷酸的長柄扁桃核殼於300-700°C的無氧條件下或300-700°C的缺氧條件下活化處理1-3. 5h，得到活化料；步驟三，將活化料清洗至PH為6-7後進行乾燥即得長柄扁桃核殼活性炭。優選的，上述長柄扁桃核殼粉料的粒度為l_2mm。優選的，上述方法的具體步驟如下步驟(一)，將粉碎後的長柄扁桃核殼浸泡於質量濃度為60%的磷酸溶液中並置於105°C條件下使磷酸浸潰到長柄扁桃核殼中，得到浸潰有磷酸的長柄扁桃核殼；其中，長柄扁桃核殼與磷酸的質量比為1 :2 ;步驟(二)，將浸潰有磷酸的長柄扁桃核殼於400°C的無氧條件下活化處理2h，得到活化料；步驟(三)，將活化料清洗至PH為6-7後進行乾燥即得長柄扁桃核殼活性炭。與現有技術相比，本發明的方法具有如下特點(I)採用磷酸活化法對原料表面進行擴孔處理，即通過磷酸在長柄扁桃核殼原料中的分散和催化降解使得原料的部分生物質熱分解形成氣體逸出進而可以保證製備出具有較大比表面積、吸附性能優良的高中孔活性炭。(2)採用本發明的方法製備活性碳的產率均高達45%以上。(3)本發明的方法操作簡單、工藝時間短且製備的活性炭吸附性能優良。
以下結合附圖
與具體實施方式
對本發明作進一步詳細說明。 圖I是實施例17所得產品的400倍電鏡掃描圖；圖2是實施例17所得產品的2000倍電鏡掃描圖。
具體實施例方式實施例I :該實施例的長柄扁桃核殼活性碳的製備方法如下I)將篩選的15g長柄扁桃核殼原料粉碎至粒度為l_2mm ；2)將粉碎後的長柄扁桃核殼浸泡於質量濃度為50%的磷酸溶液中並置於105°C烘箱中處理24h,得到浸潰有磷酸的長柄扁桃核殼；其中，長柄扁桃核殼與磷酸的質量比為I 1. 5 ；3)將浸潰有磷酸的長柄扁桃核殼於300°C、無氧條件下活化處理2h，得到活化料；4)將活化料用純水反覆清洗至PH=6_7，烘乾至恆重，得到質量為7. 73g、碘吸附值為780. 18mg/g、亞甲基藍吸附值為180mg/g的長柄扁桃核殼活性炭。實施例2 該實施例與實施例I不同之處在於活化處理溫度為400°C，最終得到質量為6. 84g、碘吸附值為1005. 18mg/g、亞甲基藍吸附值為240mg/g的長柄扁桃核殼活性炭。實施例3:該實施例與實施例I不同之處在於活化處理溫度為500°C，最終得到質量為6. 59g、碘吸附值為915. 03mg/g,、亞甲基藍吸附值為225mg/g的活性炭。實施例4
該實施例與實施例I不同之處在於活化處理溫度為600°C，最終得到質量為6. 62g、碘吸附值為835. 97mg/g、亞甲基藍吸附值為225mg/g的活性炭。實施例5 該實施例與實施例I不同之處在於活化處理溫度為700°C，最終得到質量為6. 50g、碘吸附值為725. 705mg/g、亞甲基藍吸附值為225mg/g的活性炭。實施例6 該實施例與實施例2不同之處在於活化處理時間為Ih,最終得到質量為6. 91g、碘吸附值為886. 67mg/g、亞甲基藍吸附值為240mg/g的活性炭。實施例7 該實施例與實施例2不同之處在於活化處理時間為I. 5h,最終得到質量為6. 91g、碘吸附值為906. 17mg/g、亞甲基藍吸附值為240mg/g的活性炭。實施例8:該實施例與實施例2不同之處在於活化處理時間為2. 5h,最終得到質量為6. 90g、碘吸附值為1000. 42mg/g、亞甲基藍吸附值為255mg/g的活性炭。實施例9 該實施例與實施例2不同之處在於活化處理時間為3h,最終得到質量為6. 87g、碘吸附值為921. 43mg/g、亞甲基藍吸附值為270mg/g的活性炭。實施例10 該實施例與實施例2不同之處在於活化處理時間為3. 5h,最終得到質量為6. 90g、碘吸附值為921. 86mg/g、亞甲基藍吸附值為270mg/g的活性炭。實施例11 該實施例與實施例2不同之處在於長柄扁桃核殼與純磷酸的質量比為1:0. 5，最終得到質量為7. 16g、碘吸附值為798. 05mg/g、亞甲基藍吸附值為90mg/g的活性炭。實施例12 該實施例與實施例2不同之處在於長柄扁桃核殼與純磷酸的質量比為1:1，最終得到質量為7. 03g、碘吸附值為942. 85mg/g、亞甲基藍吸附值為225mg/g的活性炭。實施例13 該實施例與實施例2不同之處在於長柄扁桃核殼與純磷酸的質量比為1:2，最終得到質量為6. 92g、碘吸附值為1013. 38mg/g、亞甲基藍吸附值為255mg/g的活性炭。實施例14 該實施例與實施例2不同之處在於長柄扁桃核殼與純磷酸的質量比為1:2. 5，最終得到質量為6. 90g、碘吸附值為997. 09mg/g、亞甲基藍吸附值為270mg/g的活性炭。實施例15 該實施例與實施例13不同之處在於磷酸溶液的質量濃度為30%，最終得到質量為7. 05g、碘吸附值為945. 16mg/g、亞甲基藍吸附值為240mg/g的活性炭。實施例16 該實施例與實施例13不同之處在於磷酸溶液的質量濃度為40%，最終得到質量為7. 02g、碘吸附值為946. 50mg/g、亞甲基藍吸附值為240mg/g的活性炭。實施例17
該實施例與實施例13不同之處在於磷酸溶液的質量濃度為60%，最終得到活性炭的特點見表I。
表I
指標長柄扁桃核冗；活性炭得率％16. 16碘吸附值mg/g1073. 68亞甲基藍吸附值mg/g255比表面積m2/g1740. 14總孔容 cm3/gI. 38中孔孔容cm3/g1.01微孔孔容cm3/gO. 005
表I中各指標的檢測方法如下
I)得率計算公式為P得* =m活性炭產品/m原料X 100% ；
2)活性炭碘吸附值、亞甲基藍吸附值分別按照GB/T 12496.8-1999《木質活性炭試驗方法-碘吸附值的測定》和GB/T 12496. 10-1999《木質活性炭試驗方法-亞甲基藍吸附值的測定》測定。
3)採用XL30W/TNMP型電子掃描顯微鏡(SEM)分析活性炭表面形態；採用北京金埃譜科技公司生產的V-Sorb X800比表面積及孔徑測試儀在液氮溫度77K條件下測定吸脫附等溫線，得到其孔徑分布。
表I所示結果表明該活性炭有較大的比表面積和較高的中孔率(中孔比例達 73. 18%)，說明其吸附性能優良。
該實施例製得的產品的電鏡掃描圖如圖I和圖2所示。由圖I可以看出產品表面的炭孔道分布均勻，而且相鄰孔道之間的孔壁較薄，有利於形成較大的比表面積；圖2顯示了圖I中孔壁的內部結構形態，可以看到大中孔的孔壁上存在著非常豐富的微孔結構，且排列均勻有序，從這種大孔套微孔的結構形態可知該產品活性炭具有極強的吸附性能。
實施例18
該實施例與實施例13不同之處在於磷酸溶液的質量濃度為70%，最終得到質量為6. 84g、碘吸附值為1069. 85mg/g、亞甲基藍吸附值為255mg/g的活性炭。
實施例19
該實施例與實施例13不同之處在於磷酸溶液的質量濃度為80%，最終得到質量為6. 75g、碘吸附值為1101. 7164mg/g、亞甲基藍吸附值為225mg/g的活性炭。
權利要求
1.一種長柄扁桃核殼活性炭的製備方法，其特徵在於，方法的步驟如下 步驟一,將粉碎後的長柄扁桃核殼浸泡於質量濃度為30%-80%的磷酸溶液中並置於100-110°C條件下使磷酸浸潰到長柄扁桃核殼中，得到浸潰有磷酸的長柄扁桃核殼；其中，長柄扁桃核殼與磷酸的質量比為1 :(0. 5-2. 5)； 步驟二，將浸潰有磷酸的長柄扁桃核殼於300-700°C的無氧條件下或300-700°C的缺氧條件下活化處理1-3. 5h，得到活化料； 步驟三，將活化料清洗至PH為6-7後進行乾燥即得長柄扁桃核殼活性炭。
2.如權利要求I所述的長柄扁桃核殼活性炭的製備方法，其特徵在於，所述粉碎後的長柄扁桃核殼的粒度為l_2mm。
3.如權利要求I所述的長柄扁桃核殼活性炭的製備方法，其特徵在於，方法的步驟如下 步驟(一)，將粉碎後的長柄扁桃核殼浸泡於質量濃度為60%的磷酸溶液中並置於105°C條件下使磷酸浸潰到長柄扁桃核殼中，得到浸潰有磷酸的長柄扁桃核殼；其中，長柄扁桃核殼與磷酸的質量比為1 2 ； 步驟(二)，將浸潰有磷酸的長柄扁桃核殼於400°C的無氧條件下活化處理2h，得到活化料； 步驟(三)，將活化料清洗至PH為6-7後進行乾燥即得長柄扁桃核殼活性炭。
全文摘要
本發明公開了一種長柄扁桃核殼活性炭的製備方法。首先採用一定濃度的磷酸溶液對粉碎後的長柄扁桃核殼進行擴孔處理，接著將擴孔處理後的殼料進行活化處理，最後對活化料進行清洗調節pH值至中性，乾燥後即得長柄扁桃核殼活性炭。本發明的方法簡單，加工時間短，所製備的活性炭具有優良的吸附性能。
文檔編號C01B31/12GK102923703SQ20121044127
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月7日 優先權日2012年11月7日
發明者劉永軍, 楊丹, 張弛, 張應龍 申請人:西安建築科技大學