專利名稱：活性荻炭的制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種濕地植物--荻的活性炭制備工藝，屬于活性荻炭的制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
活性炭是一種由含碳材料制成的外觀呈黑色、內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)、比表面積大，吸附能力強(qiáng)的一類微晶質(zhì)碳素材料，是一種常用的吸附劑或催化劑載體，廣泛應(yīng)用于幾乎所有的國民經(jīng)濟(jì)部門和人們的日常生活。
活性炭的生產(chǎn)一般分為兩個過程，第一步，炭化，將原料在170℃至600℃的溫度下干燥，同時將其有機(jī)組織炭化；第二步，活化，將第一步已炭化好的炭化料送入反應(yīng)爐中，與活化劑和水蒸氣反應(yīng)，完成其活化過程，制成成品。
活性炭的一項(xiàng)重要來源是植物類原料，如木屑。雖用木材作原料制備的活性炭質(zhì)量較好，但由于近年來樹木的亂砍亂伐，再加之包裝、建筑、裝修、一次性衛(wèi)生用具等每年也要消耗掉大量木材，而木材資源再生速度很慢，少則幾年，多則十幾年或幾十年，故造成我國木材資源短缺的現(xiàn)狀。另外，木質(zhì)活性炭的炭化溫度比較高，采用化學(xué)活化法炭化活化時有部分活化劑進(jìn)入大氣，回收活化劑時使用揮發(fā)性鹽酸，兩者對大氣均有一定程度污染；采用氣體活化法時因耐火材料和木炭的傳熱系數(shù)小，易造成管內(nèi)物料溫度不均，活化不一致而影響產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。所以，用其他原料代替木材研制開發(fā)活性炭的制備工藝具有廣闊的應(yīng)用前景。
荻是一種多年生草本植物，形狀象蘆葦，地下莖蔓延，葉子長形，紫色花穗，生長在水邊，是一種常見的濕地植物，尚未引起人們的重視。對該植物的開發(fā)性研究也未見報(bào)道。實(shí)際上，荻的莖桿即可用作制備活性炭的原料。同木質(zhì)活性炭相比，活性荻炭具有更大的比表面積等許多優(yōu)點(diǎn)，有很強(qiáng)的實(shí)用性和開發(fā)價(jià)值。目前，還沒有用荻制取活性炭的制備工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對以濕地植物--荻為原料制取活性炭技術(shù)，提供一種能夠制取活性荻炭的制備工藝。
本發(fā)明的活性荻炭的制備工藝包括以下步驟(1)取荻的莖進(jìn)行破碎和篩選，得到0.5--1.1cm的細(xì)微荻莖粉末；(2)炭化，將荻莖粉末在隔絕空氣的條件下加熱干餾進(jìn)行脫氣處理，先控制在270-290℃產(chǎn)生脫水、脫酸分解反應(yīng)，再加熱到320-380℃之間炭化，4-5小時后，形成具有一定初始孔隙的三維立體結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物；(3)對上述產(chǎn)物進(jìn)行活化，采用氣體活化法，以水蒸汽或二氧化碳為活化劑；在650--700℃高溫下將上述產(chǎn)物與水蒸汽或CO2發(fā)生反應(yīng)約3-4小時，冷卻后經(jīng)過洗滌、脫水、干燥、磨碎和篩選，成為粉末狀活性荻炭。
上述第(3)步中對產(chǎn)物進(jìn)行的活化也可采用化學(xué)活化法，用氯化鋅或磷酸為活化劑，先將制取的荻莖粉末干燥至水分低于30％，再與氯化鋅濃溶液或磷酸均勻混合，在300--370℃下加熱炭化，然后加熱到600-700℃約2-3小時；冷卻后，經(jīng)過洗滌、脫水、干燥、磨碎和篩選，成為粉末狀活性炭。
本發(fā)明的制備工藝能夠制取活性荻炭，制取的活性荻炭同木質(zhì)活性炭相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)成本低，組織中礦物質(zhì)含量豐富，孔隙多，比表面積大，具有較強(qiáng)的吸附能力；可廣泛用于除去水中的污染物、脫色、過濾凈化液體、氣體，以及對空氣的凈化處理，廢氣回收等許多方面。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1本發(fā)明的工藝流程如附圖
所示?；钚暂短康闹苽涔に嚨牧鞒虨槠扑楹秃Y選—碳化—用氣體活化法或者是化學(xué)活化法進(jìn)行活化—洗滌、脫水、干燥—制成產(chǎn)品。具體步驟為(1)截取荻的莖進(jìn)行高度的破碎和篩選，得到0.5--1.10cm的細(xì)微粉末；(2)炭化，將粉末在隔絕空氣的條件下加熱干餾以減少其中的非碳成分，先控制在270-290℃，產(chǎn)生脫水、脫酸等分解反應(yīng)，再加熱到320-380℃，將原料中的-O-鍵破壞，生成H2O、CO、CO2等氣體排出，并形成芳核間的結(jié)合，隨后脫氫，芳核間大量產(chǎn)生直接結(jié)合，形成二維平面結(jié)構(gòu)，同時結(jié)合上-CH2-，形成具有一定初始孔隙的三維立體結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物。
(3)活化，這是制造活性荻炭的關(guān)鍵步驟。本實(shí)施例采用氣體活化法，用水蒸氣或二氧化碳等為活化劑。
氣體活化法是使炭在高溫下與氣體發(fā)生反應(yīng)，將碳化物表面侵蝕，形成微孔發(fā)達(dá)的構(gòu)造，同時將附著在碳表面的有機(jī)物除去，形成各種功能基團(tuán)，如羰基、羧基等，增強(qiáng)炭的活性。常用的氣體為高溫的水蒸氣(或CO2)，反應(yīng)溫度650-700℃，此時碳和水反應(yīng)生成CO、CO2、H2等氣體排走。
冷卻后，經(jīng)過洗滌、脫水、干燥、磨碎和篩選，成為粉末狀活性荻炭。
實(shí)施例2本實(shí)施例與實(shí)施例1不同之處是采用化學(xué)活化法進(jìn)行活化，用氯化鋅或磷酸等為活化劑。先將原料粉碎、篩選除去雜質(zhì)，干燥至水分低于30％，再與氯化鋅濃溶液或磷酸均勻混合(其配比通過所需孔徑大小分布確定)，在300-370℃下加熱炭化，然后加熱到600-700℃(溫度低于用水蒸氣活化)。由于氯化鋅和磷酸的吸水性很強(qiáng)，可使原料中的氫和氧主要以水蒸氣(而不是碳?xì)浠衔?的形式釋出，較少生成焦油狀有機(jī)物(后者會覆蓋在炭表面而降低其質(zhì)量)。冷卻后，經(jīng)過洗滌(回收氯化鋅或磷酸)、脫水、干燥、磨碎和篩選，成為粉末狀活性荻炭。
權(quán)利要求
1.一種活性荻炭的制備工藝，其特征是包括以下步驟(1)取荻的莖進(jìn)行破碎和篩選，得到0.5-1.1cm的細(xì)微荻莖粉末；(2)炭化，將荻莖粉末在隔絕空氣的條件下加熱干餾進(jìn)行脫氣處理，先控制在270-290℃產(chǎn)生脫水、脫酸分解反應(yīng)，再加熱到320-380℃之間炭化，4-5小時后，形成具有一定初始孔隙的三維立體結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物；(3)對上述產(chǎn)物進(jìn)行活化，采用氣體活化法，以水蒸汽或二氧化碳為活化劑；在650--700℃高溫下將上述產(chǎn)物與水蒸汽或CO2發(fā)生反應(yīng)約3-4小時，冷卻后經(jīng)過洗滌、脫水、干燥、磨碎和篩選，成為粉末狀活性荻炭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活性荻炭的制備工藝，其特征在于所述第(3)步中對產(chǎn)物進(jìn)行的活化采用化學(xué)活化法，用氯化鋅或磷酸為活化劑，先將制取的荻莖粉末干燥至水分低于30％，再與氯化鋅濃溶液或磷酸均勻混合，在300--370℃下加熱炭化，然后加熱到600-700℃約2-3小時；冷卻后，經(jīng)過洗滌、脫水、干燥、磨碎和篩選，成為粉末狀活性荻炭。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種活性荻炭的制備工藝，包括以下步驟(1)取荻的莖進(jìn)行破碎和篩選，得到0.5－1.1cm的細(xì)微荻莖粉末；(2)炭化，將荻莖粉末在隔絕空氣的條件下加熱干餾進(jìn)行脫氣處理，先控制在270－290℃產(chǎn)生脫水、脫酸分解反應(yīng)，再加熱到320－380℃之間炭化，4－5小時后，形成具有一定初始孔隙的三維立體結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物；(3)對上述產(chǎn)物進(jìn)行活化，冷卻后，經(jīng)過洗滌、脫水、干燥、磨碎和篩選，成為粉末狀活性炭。本發(fā)明的制備工藝能夠制取活性荻炭，制取的活性荻炭同木質(zhì)活性炭相比，組織中礦物質(zhì)含量豐富，孔隙多，比表面積大，具有較強(qiáng)的吸附能力；可廣泛用于除去水中的污染物、脫色、過濾凈化液體、氣體以及對空氣的凈化處理。
文檔編號C01B31/12GK101054175SQ20071001552
公開日2007年10月17日 申請日期2007年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月16日
發(fā)明者張建, 聶瑋, 張成祿, 史倩倩 申請人:山東大學(xué)