專(zhuān)利名稱：一種植物小桐子種殼制備活性炭的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及木質(zhì)原料制作的活性炭技術(shù)領(lǐng)域，更具體涉及一種 用植物小桐子的種殼制備活性炭的方法。該活性炭廣泛用于工業(yè)、化 工、醫(yī)藥、化妝品等行業(yè)。
背景技術(shù)：
小桐子Jafrap/ ac"rcasL種子、樹(shù)皮、葉、根和乳汁中含有多 種成分的生物藥源,可提取制作生物醫(yī)藥和生物農(nóng)藥。其種子加工后 的油餅蛋白質(zhì)含量較高,脫毒后可制作生物飼料，未脫毒的可制作優(yōu) 質(zhì)的有機(jī)生物肥。培育小桐子能源林,利用其種子提煉生物柴油是小 桐子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要方向[Wang Y(王巖)，Nong ZL(龍者啉)，Chen ZY(禾呈治英).Utilization of/atr。pAa Ckscas L. "anEnergy Plant" for Biodtesel。 /o〃J77a_7 0i^7力wi ^r丄5bi(安徽農(nóng)業(yè)科學(xué))2007， 35(2): 426—427， 429]近年來(lái)，由科技部和聯(lián)合國(guó)開(kāi)發(fā)署共同開(kāi)展 綠色扶貧項(xiàng)目，此植物已經(jīng)在中國(guó)石漠化最為嚴(yán)重的貴州、四川、云 南等一些地區(qū)試種成功，以其果實(shí)為原料，加工制取生物柴油，替代 日益緊缺的石油能活性炭具有豐富的內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)和較高的比表面積，是一種優(yōu)良 的吸附材料。其物理、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，耐酸堿，能經(jīng)受水濕、高溫及高壓，不溶于水和有機(jī)溶劑，使用失效后容易再生，是一種循環(huán)經(jīng)濟(jì)型材 料?；钚蕴康闹苽湓鲜謴V泛，主要分為木質(zhì)類(lèi)和煤質(zhì)類(lèi)原料。木 質(zhì)類(lèi)原料主要有果殼、農(nóng)作物秸稈及紙漿廢液等;煤質(zhì)類(lèi)原料主要有 褐煤、無(wú)煙煤、焦炭煤及石油、石油瀝青焦等。其中煤和椰子殼已經(jīng) 成為目前制造活性炭最常用的原料。特別是近十幾年來(lái)，由于環(huán)境、 資源、價(jià)格等問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外一直在大力研究開(kāi)發(fā)、制備不同用途的活 性炭。目前，國(guó)內(nèi)外制備活性炭的方法有物理活化法和化學(xué)活化法，物 理活化方法的工藝為原料--粉碎一炭化一粉碎一加熱t(yī)活化一洗滌一干燥一活性炭H20， C02化學(xué)活化法的工藝為原料一粉碎+活化劑一混合反應(yīng)一干燥一炭化一粉碎一加熱活 化一洗滌一干燥一活性炭近幾年，制備工藝條件改進(jìn)提高了活性炭的吸附性能,使其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。在20世紀(jì)70年代前，活性炭在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用主要集中 于制糖、制藥和味精工業(yè)；20世紀(jì)80年代后，擴(kuò)展到水處理和環(huán)保等 行業(yè)，如成型活性炭被用作凈水機(jī)中過(guò)濾芯的主要材料及活性炭雕 像、壁畫(huà)、屏風(fēng)等成為室內(nèi)裝飾用工藝品等；20世紀(jì)90年代，除以上 領(lǐng)域外，擴(kuò)大到溶劑回收、食品飲料提純、空氣凈化、脫硫、載體、 醫(yī)藥、黃金提取、半導(dǎo)體應(yīng)用等領(lǐng)域。資料顯示(CaoDapeng，Wu J iangzhong. Modeling the selectivity of activatedcaxbons forefficient separation of hydrogen and carbon dioxide* Cax2bon， 2005; 43 (7) : 1364—1370。柴國(guó)梁.國(guó)內(nèi)外活性炭工業(yè)分析.上 海化工，2006; 31 ( 9 ) 46—50)擁有發(fā)達(dá)孔結(jié)構(gòu)的成型活性炭在 一定條件下可以替代多孔陶瓷，作為催化劑載體;球形活性炭具有很 好的生物相容性被用作血液灌流器中重要的吸附劑;德國(guó)、美國(guó)、以 色列等國(guó)利用球形活性炭的動(dòng)態(tài)飽和吸附特性和可多次重復(fù)再生特 性合作開(kāi)發(fā)出新型織物，且已被用于制造全身型透氣式防護(hù)服、抗皺 內(nèi)衣、飛行服和消毒衣等；目前通用的幾種吸附劑中，活性炭是很好的 貯氣吸附劑，高比表面積活性炭的內(nèi)部基本上都是微孔，對(duì)小分子氣 體具有很強(qiáng)的吸附能力，所以在吸附存儲(chǔ)氣體燃料、變壓吸附分離氣 體以及城市天然氣管網(wǎng)調(diào)峰等方面都得到了應(yīng)用。本世紀(jì)活性炭的應(yīng)用領(lǐng)域繼續(xù)擴(kuò)大，特別是水處理和氣體吸附儲(chǔ) 存方面應(yīng)用更多更廣。工業(yè)的蓬勃發(fā)展，世界人口的增長(zhǎng)、生活條件 的改善、環(huán)境保護(hù)意識(shí)的加強(qiáng)以及水資源的緊缺，都將剌激活性炭工 業(yè)的發(fā)展，活性炭將會(huì)有更大的市場(chǎng)。目前，有關(guān)利用小桐子種殼制作活性炭的研究報(bào)道仍少見(jiàn)，未來(lái) 中，大批量的小桐子種子分離種仁后留有l(wèi)/2的種殼，如何提高小桐子的附加值是科研工作者目前急需解決的問(wèn)題。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的是在于提供了一種用植物小桐子的種殼制備活性炭 的方法，方法易行，操作簡(jiǎn)便。小桐子的種子經(jīng)分離種仁后，剩下的種殼經(jīng)化學(xué)方法處理，制備活性炭，該活性炭的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的表觀密度、 粒度分布、碘值等達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，小桐子制備的活性炭能廣泛用于工 業(yè)、食品、醫(yī)藥，環(huán)境衛(wèi)生等行業(yè)，為能源植物轉(zhuǎn)化為生物柴油后， 其附加物的綜合利用，開(kāi)發(fā)一條新的應(yīng)用途徑。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)措施 一種用植物小桐子的種殼制備活性炭的方法，其步驟如下A、分離小桐子種子的種仁與種殼，將種殼粉碎至0-850Mm (能過(guò) 2號(hào)篩，太細(xì)炭化溫度不易掌握)，裝到三角瓶，將濃度15。/。(v/v)的 氯化鋅(ZnCl)向1000ml容量瓶稱量150g的氯化鋅，加水至1000ml 后混勻。倒入三角瓶，倒入量為殼粉氯化鋅(ZnCl)溶液，其重 量比為l: 5-10.混合均勻。B、將三角瓶置超聲器里超聲30-60分鐘，靜置20-30小時(shí)，濾掉 溶劑，剩下的渣置入烘箱中烘干，烘箱設(shè)置溫度為80-100°C，時(shí)間為 6-10小時(shí)。C、烘干的濾渣置入馬福爐中炭化，炭化溫度為400-550 。C， 保持時(shí)間為30-60分鐘冷卻到常溫15-25 °(:后取出即為黑色的粗碳 粉，用粉碎機(jī)粉碎后，過(guò)5號(hào)篩，使其粒度控制在850-250to.D、用80-100 ^C熱水洗滌2-4次后濾去廢水，將碳粉在80-100 ° C的烘箱里烘烤6-8小時(shí)，至水分重量低于碳粉重量的10%&八)，即為 活性炭。該活性炭的各項(xiàng)性能指標(biāo)測(cè)試結(jié)果如下木質(zhì)活性炭表觀密度的測(cè)定(按GB/T 12496. l-1999測(cè)定)，為0. 4221-0. 5362g/ml木質(zhì)活性炭粒度分布的測(cè)定(按GB/T 12496. 2-1999測(cè)定)為90-95%。木質(zhì)活性炭灰分含量的測(cè)定(按GB/T 12496. 3-1999測(cè)定)為《3-7%木質(zhì)活性炭水分含量的測(cè)定(按GB/T 12496.4-1999測(cè)定)為《6 8%木質(zhì)活性炭強(qiáng)度的測(cè)定(按GB/T 12496.6-1999測(cè)定)為>75-90% 木質(zhì)活性炭PH值的測(cè)定(按GB/T 12496. 7-1999測(cè)定)為4-7 木質(zhì)活性炭碘值的測(cè)定(按GB/T 12496.8-1999測(cè)定)為> 500 700mg/g本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)在國(guó)家能源戰(zhàn)略需求和逐步占據(jù)國(guó)際生物能源研究前沿中。能源 植物一小桐子目前最具發(fā)展?jié)摿Γ笈康男⊥┳臃N子經(jīng)提取油脂 后，將留有l(wèi)/2的渣，小桐子的種子經(jīng)分離種仁后，剩下的種殼經(jīng)化 學(xué)方法處理，制備活性炭，該活性炭的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)表觀密度、粒度分 布、碘值等達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，能廣泛用于工業(yè)、食品、醫(yī)藥，環(huán)境衛(wèi)生 等行業(yè)，為能源植物轉(zhuǎn)化為生物柴油后，其附加物的綜合利用，開(kāi)發(fā) 一條新的應(yīng)用途徑。該方法比中國(guó)目前主要采用的物理活化工藝所制備活性炭的比 表面積大，吸附性能要好，應(yīng)用范圍更廣。該方法所提供的工藝其設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低；操作人員易掌握。所使用的設(shè)備及制備方法簡(jiǎn)單易行。
具體實(shí)施方式
一種用植物小桐子的種殼制備活性炭的方法，其步驟如下A、分離小桐子種子的種仁與種殼，將種殼粉碎至350或450或580 或680或760或850Wn (能過(guò)2號(hào)篩，太細(xì)了炭化溫度不易掌握).稱量 lkg的殼份裝到三角瓶，將濃度為15%的氯化鋅(ZnCl)，按5-10L的 量倒入三角瓶，不斷攪拌混合均勻。B、將三角瓶置超聲器里超聲30或40或46或54或60分鐘，靜置20 或24或28或30小時(shí)，濾掉溶劑，剩下的渣置入烘箱中烘干，烘箱設(shè)置 溫度為80或84或88或93或97或100。C，時(shí)間為8或9或10或11或12小時(shí)。C、 烘干的濾渣置入馬福爐中炭化，炭化溫度為400或420或446 或488或510或520或550 。C，保持時(shí)間為30或40或50或65或75或82或 90分鐘，冷卻到常溫后取出即為黑色的粗碳粉，并將其粉碎至50或100 或250或300Wn。D、 用5或6或7或8或9或10L; 80或85或90或95或100 。C的熱水 分別洗滌2或3或4次后濾去廢水，將碳粉在80或84或88或92或96或100 。C的烘箱里烘烤8或9或10或ll或12小時(shí)，至水分重量低于碳粉重量的 10%(v/v)，即為活性炭。
權(quán)利要求
1、一種用植物小桐子的種殼制備活性炭的方法，其步驟如下A、分離小桐子種子的種仁與種殼，將種殼粉碎至0-850μm，裝到三角瓶，將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％v/v的ZnCl2倒入三角瓶，倒入量為殼粉∶ZnCl溶液的重量比為1∶5-10.混合均勻；B、將三角瓶置超聲器里超聲30-60分鐘，靜置20-30小時(shí)，濾掉溶劑，剩下的渣置入烘箱中烘干，烘箱設(shè)置溫度為80-100℃，時(shí)間為6-10小時(shí)；C、烘干的濾渣置入馬福爐中炭化，炭化溫度為400-550℃，保持時(shí)間為30-60分鐘，冷卻到常溫后取出即為黑色的粗碳粉，并將其粉碎至250-850μm；D、用80-100℃熱水洗滌2-4次后濾去廢水，將碳粉在80-100℃的烘箱里烘烤6-8小時(shí)，至水分小于碳粉的10％v/v，即為活性炭。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用植物小桐子的種殼制備活性炭的方法，其步驟是A.分離小桐子種子的種仁與種殼，將種殼粉碎至，裝到三角瓶，將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％的ZnCl₂倒入三角瓶，倒入量為殼粉ZnCl溶液，混合均勻；B.將三角瓶置超聲器里超聲，靜置，濾掉溶劑，剩下的渣置入烘箱中烘干；C.烘干的濾渣置入馬福爐中炭化，炭化溫度為400-550℃，保持一定時(shí)間為，冷卻到常溫后取出即為黑色的粗碳粉，并將其粉碎至；D.用80-100℃熱水洗滌后濾去廢水，將碳粉在烘箱里烘烤，至水分小于碳粉的10％，為活性炭。本發(fā)明方法易行，操作簡(jiǎn)便，制備的活性炭達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，廣泛用于工業(yè)、食品、醫(yī)藥，環(huán)境衛(wèi)生等行業(yè)。
文檔編號(hào)C01B31/08GK101597055SQ20091006224
公開(kāi)日2009年12月9日 申請(qǐng)日期2009年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月26日
發(fā)明者曉 袁, 萍 袁 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院武漢植物園