專利名稱：以文冠果子殼制備顆粒活性炭及工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種活性炭及工藝方法，尤其是涉及一種以文冠果子殼制備顆?；钚蕴考肮に嚪椒ā?br> 背景技術(shù)：
吸附是分離和凈化過程的一種重要技術(shù)，在諸多吸附材料中，活性炭因其大的吸附能力和低廉的成本而得到了最為廣泛的應(yīng)用。廣泛應(yīng)用于化工、環(huán)保、食品與制藥、催化劑載體和電極材料等領(lǐng)域。內(nèi)蒙古自治區(qū)是文冠果的主產(chǎn)地區(qū)，加工利用文冠果子殼等剩余物，使其變廢為寶，對(duì)文冠果的綜合利用和建設(shè)節(jié)約型社會(huì)具有重要的意義。文冠果(Xanthoceras sorbifolia Bunge)系無患子科文冠果屬的木本油料作物， 為我國特有樹種，原產(chǎn)我國北方黃土高原，野生，具有抗旱、耐寒、耐瘠薄、耐鹽堿等特點(diǎn)，在我國北方數(shù)省區(qū)有人工種植，主要用于防風(fēng)固沙。我國古書《救荒本草》記載文冠果種仁味甘可食。文冠果種仁含油60%以上，油中富含14種不飽和脂肪酸，是質(zhì)量上乘的食用油， 榨油后的油渣含豐富的蛋白質(zhì)，是優(yōu)質(zhì)飼料，文冠果種仁油也可作為工業(yè)用油和藥用，也是生產(chǎn)生物柴油的優(yōu)質(zhì)原料。而文冠果子殼約占文冠果籽重量的30%以上，那么合理利用文冠果子殼資源，以提高其應(yīng)用價(jià)值。然而，迄今為止，文冠果子殼等廢棄之物，尚未被開發(fā)利用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有原料廣泛、污染少、易再生、生產(chǎn)成本低、化學(xué)穩(wěn)定性好、吸附性能好可以規(guī)模化生產(chǎn)力的以文冠果子殼制備顆?；钚蕴康墓に嚪椒?。本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提供一種由上述方法制備的以文冠果子殼制備的顆?；钚蕴俊１景l(fā)明的第一個(gè)目的由如下技術(shù)方案實(shí)施以文冠果子殼制備顆?；钚蕴康墓に嚪椒?，其包括有如下步驟將文冠果種子殼進(jìn)行粉碎，過篩的預(yù)處理之后干燥，用磷酸溶液將預(yù)處理之后并干燥的文冠果種子殼粉碎物進(jìn)行酸浸，然后進(jìn)行炭化、活化，漂洗干燥過篩精制則為黑色粉末活性炭，即得成品。以文冠果子殼制備顆粒活性炭的工藝的優(yōu)選方法，其包括有如下步驟(1)將文冠果種子殼進(jìn)行粉碎，過篩的預(yù)處理之后干燥，再粉碎過篩，選取20-60 目的顆粒，得文冠果種子殼粉碎物，置恒溫電熱干燥箱中干燥，使文冠果種子殼粉碎物水分含量降至10%以下；將預(yù)處理后的文冠果子殼顆粒放入粉碎機(jī)內(nèi)進(jìn)一步粉碎，將文冠果子殼粉碎后過篩，選取60-120目的文冠果子殼顆粒；(2)酸浸取質(zhì)量百分比濃度為60% -90%的磷酸溶液，將步驟(1)中的文冠果種子殼粉碎物與配制好的質(zhì)量百分比濃度為60% -90%的磷酸溶液反復(fù)攪拌揉壓，使混合均勻，其中所述文冠果種子殼粉碎物與所述配制好的質(zhì)量百分比濃度為60% -90%的磷酸溶液的固液比，按質(zhì)量體積比為1.5 1-2. 5 1 ；
3
(3)炭化、活化酸浸后的文冠果種子殼先在200_230°c下干燥箱中加熱炭化 10-1 ;然后放入電阻爐中將溫度調(diào)高至400°C -50(TC，進(jìn)入活化階段，文冠果種子殼活性炭的活化時(shí)間控制在90-150min ；(4)漂洗、干燥、過篩得成品將活性炭取出，加清水反復(fù)洗滌，使PH值為5-7 ；將濕活性炭置100-120°C干燥箱中干燥，使活性炭的含水率降低至10%以下，并粉碎，過篩后得到成品文冠果子殼顆?；钚蕴?，裝入密封袋內(nèi)。在所述步驟(1)中在干燥箱中干燥要求恒溫，且溫度為90-110°C。本發(fā)明的第二個(gè)目的由如下技術(shù)方案實(shí)施一種以文冠果子殼制備顆粒活性炭的工藝方法所制得的文冠果子殼顆?；钚蕴?。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于以文冠果子殼制備活性炭原料充足，原料來自文冠果生物柴油的加工剩余物，使其變廢為寶；以文冠果子殼為原料，磷酸溶液活化工藝制備活性炭制備工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本降低、污染少、炭活化溫度低；磷酸活化法制備文冠果子殼活性炭比表面積大，吸附性能好。


圖1為本發(fā)明文冠果子殼活性炭的制備工藝圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例1-3文冠果子殼活性炭的亞甲基藍(lán)脫色率對(duì)比圖。圖3為本發(fā)明堿性品紅吸附量隨時(shí)間的變化曲線圖。圖4為本發(fā)明實(shí)施例1-3的文冠果子殼活性炭碘值吸附量對(duì)比圖。
具體實(shí)施方案實(shí)施例1 如圖1所示，一種以文冠果子殼制備顆粒活性炭的工藝方法由如下步驟組成(1)將文冠果種子殼進(jìn)行粉碎，過篩的預(yù)處理之后干燥，再粉碎過篩，選取20目的顆粒，得文冠果種子殼粉碎物，置恒溫電熱干燥箱中干燥，在干燥箱中干燥要求恒溫，且溫度為90°C。使文冠果種子殼粉碎物水分含量降至10%以下；將預(yù)處理后的文冠果子殼顆粒放入粉碎機(jī)內(nèi)進(jìn)一步粉碎，將文冠果子殼粉碎后過篩，選取60目的文冠果子殼顆粒；(2)酸浸取質(zhì)量百分比濃度為60%的磷酸溶液，將步驟(1)中的文冠果種子殼粉碎物與配制好的質(zhì)量百分比濃度為60%的磷酸溶液反復(fù)攪拌揉壓，使混合均勻，加速磷酸溶液向文冠果子殼內(nèi)部的滲透。其中所述文冠果種子殼粉碎物與所述配制好的質(zhì)量百分比濃度為60%的磷酸溶液按固液比質(zhì)量體積比為1.5 1混合攪拌。(3)炭化、活化酸浸后的文冠果種子殼先在200°C下干燥箱中加熱炭化IOh ；然后放入電阻爐中將溫度調(diào)高至400°C，進(jìn)入活化階段，文冠果種子殼活性炭的活化時(shí)間控制在 90min ；(4)漂洗、干燥、過篩得成品將活性炭取出，加清水反復(fù)洗滌，使PH值為5 ；將濕活性炭置100°c干燥箱中干燥，使活性炭的含水率降低至10%以下，并粉碎，過篩后得到成品文冠果子殼顆?；钚蕴?，裝入密封袋內(nèi)。實(shí)施例2 如圖1所示，一種以文冠果子殼制備顆?；钚蕴康墓に嚪椒ㄓ扇缦虏襟E組成(1)將文冠果種子殼進(jìn)行粉碎，過篩的預(yù)處理之后干燥，再粉碎過篩，選取60目的顆粒，得文冠果種子殼粉碎物，置恒溫電熱干燥箱中干燥，在干燥箱中干燥要求恒溫，且溫度為110°c。使文冠果種子殼粉碎物水分含量降至10%以下；將預(yù)處理后的文冠果子殼顆粒放入粉碎機(jī)內(nèi)進(jìn)一步粉碎，將文冠果子殼粉碎后過篩，選取120目的文冠果子殼顆粒；(2)酸浸取質(zhì)量百分比濃度為90%的磷酸溶液，將步驟(1)中的文冠果種子殼粉碎物與配制好的質(zhì)量百分比濃度為90%的磷酸溶液反復(fù)攪拌揉壓，使混合均勻，加速磷酸溶液向文冠果子殼內(nèi)部的滲透。其中所述文冠果種子殼粉碎物與所述配制好的質(zhì)量百分比濃度為90%的磷酸溶液的按固液比質(zhì)量體積比為2. 5 1混合攪拌均勻。(3)炭化、活化酸浸后的文冠果種子殼先在230°C下干燥箱中加熱炭化12h ；然后放入電阻爐中將溫度調(diào)高至500°C，進(jìn)入活化階段，文冠果種子殼活性炭的活化時(shí)間控制在 150min ；(4)漂洗、干燥、過篩得成品將活性炭取出，加清水反復(fù)洗滌，使PH值為7 ；將濕活性炭置120°C干燥箱中干燥，使活性炭的含水率降低至10%以下，并粉碎，過篩后得到成品文冠果子殼顆?；钚蕴?，裝入密封袋內(nèi)。實(shí)施例3 如圖1所示，一種以文冠果子殼制備顆?；钚蕴康墓に嚪椒ㄓ扇缦虏襟E組成(1)將文冠果種子殼進(jìn)行粉碎，過篩的預(yù)處理之后干燥，再粉碎過篩，選取40目的顆粒，得文冠果種子殼粉碎物，置恒溫電熱干燥箱中干燥，在干燥箱中干燥要求恒溫，且溫度為100°C。使文冠果種子殼粉碎物水分含量降至10%以下；將預(yù)處理后的文冠果子殼顆粒放入粉碎機(jī)內(nèi)進(jìn)一步粉碎，將文冠果子殼粉碎后過篩，選取90目的文冠果子殼顆粒；(2)酸浸取質(zhì)量百分比濃度為75%的磷酸溶液，將步驟(1)中的文冠果種子殼粉碎物與配制好的質(zhì)量百分比濃度為75%的磷酸溶液反復(fù)攪拌揉壓，使混合均勻，加速磷酸溶液向文冠果子殼內(nèi)部的滲透。其中所述文冠果種子殼粉碎物與所述配制好的質(zhì)量百分比濃度為75%的磷酸溶液按固液比質(zhì)量體積比為2.0 1混合攪拌均勻。(3)炭化、活化酸浸后的文冠果種子殼先在210°C下干燥箱中加熱炭化Ilh ；然后放入電阻爐中將溫度調(diào)高至450°C，進(jìn)入活化階段，文冠果種子殼活性炭的活化時(shí)間控制在 120min ；(4)漂洗、干燥、過篩得成品將活性炭取出，加清水反復(fù)洗滌，使PH值為6 ；將濕活性炭置110°C干燥箱中干燥，使活性炭的含水率降低至10%以下，并粉碎，過篩后得到成品文冠果子殼顆?；钚蕴浚b入密封袋內(nèi)。實(shí)驗(yàn)例4 通過上述本發(fā)明實(shí)施例所制得的活性炭，所得的活性炭進(jìn)行亞甲基藍(lán)脫色率、堿性品紅吸附量和碘值三個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，衡量磷酸方法制備的文冠果子殼活性炭的性能。4.1亞甲基藍(lán)脫色率準(zhǔn)確吸取濃度為5mg/L的亞甲藍(lán)溶液20mL于250mL錐形瓶中，置電爐上加熱至 900C。用分析天平準(zhǔn)確稱取文冠果子殼活性炭0. 02g,將實(shí)施例1、2和3所制得的活性炭分別倒入錐形瓶中，攪拌20min后取下。將錐形瓶內(nèi)的溶液冷卻，取上清液在分光光度計(jì)上， 以ICM比色皿測(cè)定670nm處吸光度。然后按下式計(jì)算脫色率。計(jì)算方法為脫色率(％ ) = (A0-A)A0X 100%Atl-處理前亞甲藍(lán)溶液的吸光度A-處理后的亞甲藍(lán)溶液吸光度在最大吸收波長為670nm處測(cè)得濃度為5mg/L亞甲藍(lán)溶液吸光度Atl為0. 7447，對(duì)亞甲藍(lán)溶液進(jìn)行脫色，并計(jì)算脫色率，如圖2所示。4. 2堿性品紅吸附量配制300mg/l的堿性品紅溶液，依次分別加入實(shí)施例1、2和3稱好的0. 04g文冠果子殼活性炭中，每隔5分鐘放入恒溫振蕩器中振蕩，溫度設(shè)定為30°C，測(cè)定堿性品紅吸附量。如圖3可知文冠果子殼活性炭對(duì)堿性品紅的吸附量變化曲線比較穩(wěn)定，隨著時(shí)間的延長而增加，在同一時(shí)間內(nèi)隨溫度的升高而增加。當(dāng)超過30min時(shí)，文冠果子殼活性炭吸附堿性品紅的吸附量趨于穩(wěn)定，按實(shí)施例2方法制備的活性炭對(duì)堿性品紅的吸附量明顯高于其他實(shí)施組，最高吸附量344. 9348mg/g。4. 3 碘值準(zhǔn)確稱取實(shí)施例1、2和3制備的文冠果子殼活性炭0. IOOOg于錐形瓶中，放入干燥的IOOmL碘量瓶中，準(zhǔn)確加人(1+9滴)鹽酸10. OmL使試樣濕潤，放在電爐上加熱至沸， 微沸30s，冷卻至室溫后，加人50. OmL的0. lmol/L碘標(biāo)準(zhǔn)溶液。立即塞好瓶蓋，在振蕩機(jī)上振蕩15min，迅速過濾到干燥燒杯中。用移液管吸取10. OmL濾液，放人250mL碘量瓶中，加入IOOmL水，用0. lmol/L硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定，在溶液呈淡黃色時(shí)，加2mL淀粉指示劑，繼續(xù)滴定使溶液變成無色，記錄下使用的硫代硫酸鈉體積(如圖4所示)。按下式計(jì)算碘值計(jì)算方法碘值E = 5 (IOC1-VXC2) X 126. 9/m式中C1為碘溶液濃度，V為滴定毫升數(shù)，C2為硫代硫酸鈉的濃度，m為準(zhǔn)確稱取活性炭的克數(shù)。碘液的濃度由0. lmol/L硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)定。1278.46mg/g。通過評(píng)價(jià)指標(biāo)可以得知實(shí)施例2方法制備的文冠果子殼活性炭具有良好的亞甲基藍(lán)脫色率達(dá)到96. 05% ；對(duì)堿性品紅的吸附量最高為344. 9438mg/g ；碘值的吸附量為 1278. 46mg/g，均符合國家一級(jí)活性炭的碘值標(biāo)準(zhǔn)，高于普通的活性炭的亞甲基藍(lán)脫色率、 堿性品紅吸附量和碘值吸附量。
權(quán)利要求
1.以文冠果子殼制備顆?；钚蕴康墓に嚪椒?，其包括有如下步驟將文冠果種子殼進(jìn)行粉碎，過篩預(yù)處理之后干燥，用磷酸溶液將預(yù)處理之后并干燥的文冠果種子殼粉碎物進(jìn)行酸浸，然后進(jìn)行炭化、活化，漂洗干燥過篩精制則為黑色粉末活性炭，即得成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以文冠果子殼制備顆?；钚蕴康墓に嚪椒ǎ浒ㄓ腥缦虏襟E(1)將文冠果種子殼進(jìn)行粉碎，過篩的預(yù)處理之后干燥，再粉碎過篩，選取20-60目的顆粒，得文冠果種子殼粉碎物，置恒溫電熱干燥箱中干燥，使文冠果種子殼粉碎物水分含量降至10%以下；將預(yù)處理后的文冠果子殼顆粒放入粉碎機(jī)內(nèi)進(jìn)一步粉碎，將文冠果子殼粉碎后過篩，選取60-120目的文冠果子殼顆粒；(2)酸浸取質(zhì)量百分比濃度為60%-90%的磷酸溶液，將步驟(1)中的文冠果種子殼粉碎物與配制好的質(zhì)量百分比濃度為60% -90%的磷酸溶液按固液比質(zhì)量體積比為 1.5 1-2. 5 1混合，反復(fù)攪拌使至均勻；(3)炭化、活化酸浸后的文冠果種子殼先在200-230°C干燥箱中下加熱炭化10-1 ； 然后放入電阻爐中將溫度調(diào)高至400°C --50(TC，進(jìn)入活化階段，文冠果種子殼活性炭的活化時(shí)間控制在90-150min ；(4)漂洗、干燥、過篩得成品將活性炭取出，加清水反復(fù)洗滌，使PH值為5-7；將濕活性炭置100-120°C干燥箱中干燥，使活性炭的含水率降低至10%以下，并粉碎，過篩后得到成品文冠果子殼顆?；钚蕴?，即得成品。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種以文冠果子殼制備顆?；钚蕴康墓に嚪椒ǎ谒霾襟E (1)中在干燥箱中干燥要求恒溫，且溫度為90-110°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的一種以文冠果子殼制備顆?；钚蕴康墓に嚪椒ㄋ频玫奈墓诠託ゎw粒活性炭。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種文冠果子殼顆?；钚蕴考捌渲苽浞椒?。包括有如下步驟(1)將文冠果子殼進(jìn)行粉碎，過篩的預(yù)處理之后干燥再粉碎；(2)酸浸；(3)干燥、活化；(4)漂洗、干燥、過篩得成品活性炭。優(yōu)點(diǎn)在于以文冠果子殼制備活性炭原料充足，原料來自文冠果生物柴油的加工剩余物，使其變廢為寶；以文冠果子殼為原料，磷酸溶液活化工藝制備活性炭制備工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本降低、污染少、易再生、化學(xué)穩(wěn)定性好；磷酸活化法制備文冠果子殼活性炭比表面積大，吸附性能好。
文檔編號(hào)B01J20/20GK102211767SQ20111008446
公開日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2011年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月29日
發(fā)明者丁立軍, 王喜明, 薛振華, 郝一男 申請(qǐng)人:內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)