一种废弃食用菌培养基成型活性炭的制备方法与流程
本发明涉及活性炭制备，属于炭材料领域，涉及一种废弃食用菌培养基成型活性炭的制备方法，具体适用于利用农林废弃物制备具有较高比表面积的活性炭。
背景技术：
随着中国食用菌产业的迅速发展，我国废弃食用菌培养基越来越多。据统计，2015年全国产生的废弃食用菌培养基数量高达400万吨，目前对于这些废弃菌棒却没有合理的应用，大多干燥后直接燃烧或者直接丢弃，这种处理方式不仅浪费了废弃菌棒中剩余的纤维素和木质素等具有利用价值的物质，还会造成极大的环境污染。
以生物质为原料制备的活性炭有发达的孔隙结构、巨大的比表面积和丰富的表面官能团，所以具有较好的吸附性能，可用于吸附气体、溶液中的有机物与无机物、胶体颗粒等，广泛地应用于医药、食品加工、工业三废治理、黄金提取、半导体应用、超级电容器、电池电极材料等方面。制备活性炭的主要原料为有煤炭、木材、果壳和锯屑等碳含量较高的物质，近年来，由于煤炭资源的枯竭、木材的紧缺，如何利用废弃的生物质资源制备活性炭成为了大家研究的重点。
因此，本发明提出了一种废弃食用菌培养基成型活性炭的制备方法，旨在合理利用废弃食用菌培养基，减小由于废弃食用菌培养基处理不当带来的环境污染，同时找出一种适于制备活性炭的废弃生物质，实现合理处理废弃食用菌培养基和利用价格低廉的废弃生物质资源生产活性炭的双重目的，所用食用菌培养基为秸秆、木屑、籽壳等生物质。
技术实现要素：
本发明针对上述存在的问题，提供了一种废弃食用菌培养基成型活性炭及其制备方法
本发明为实现上述目的，采取以下技术方案予以实现:
一种废弃食用菌培养基成型活性炭，所述活性炭的比表面积为500-3000m2/g，孔径在1-10nm。
本发明的另一目的在于提供上述废弃食用菌培养基成型活性炭的制备方法，包括以下步骤：
(1)将废弃食用菌培养基干燥后粉碎；
(2)在氮气保护下，于高温管式炉中将废弃食用菌培养基粉末以10-20℃/min的速度升温至400-800℃热解炭化0.5-2小时，冷却至室温后将炭化产物取出；
(3)将热解炭化产物与活化剂按照活化剂比热解炭质量比1:1-4:1混和后于去离子水中溶解，浸渍10-48小时后完全烘干；优选所述活化剂为磷酸铵、磷酸二氢铵、磷酸、氢氧化钾、氢氧化钠、氯化锌、氯化钾中的任一种；
(4)在氮气保护下，将浸渍炭以2-10℃/min的速度升温至600-1000℃后，活化0.5-3小时，冷却至室温后将活化炭取出，用去离子水浸泡10-36小时后用0.5-2mol/L盐酸溶液浸泡10-36小时，去离子水洗至中性后过滤，过滤后放置于烘箱中60-150℃烘干至恒重，得到废弃食用菌培养基活性炭。
(5)先将羧甲基纤维素钠作为粘结剂与去离子水配制出质量分数为2％-15％的羧甲基纤维素钠胶水，再将羧甲基纤维素钠胶水与废弃食用菌培养基活性炭按照1.5:1-3.5:1的比例充分搅拌，得到活性炭胶泥。
(6)用压力机以2-15MPa压力将活性炭胶泥压制成型，放置于烘箱中60-150℃烘干5-15小时。
本发明的有益效果如下：
本发明提供了一种废弃食用菌培养基成型活性炭的制备方法，所述活性炭具有较高的比表面积(500-3000m2/g)，孔径在1-10nm。
本发明提供了一种通过新的原料(废弃食用菌培养基)生产活性炭的方法，有效的缓解了目前主要的活性炭制备原料短缺的情况。
本发明提供了一种新的废弃食用菌培养基的资源化利用的方法，有效的对废弃食用菌培养基进行了处理，有利于解决废弃食用菌培养基不当处理带来的污染。
附图说明
图1实施例1扫描电镜图。
图2实施例2扫描电镜图。
图3实施例3扫描电镜图。
图4实施例4扫描电镜图。
图5实施例5扫描电镜图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种废弃食用菌培养基成型活性炭制备方法，用于提供一种具有特殊微孔、介孔结构、具备优异吸附性能的活性炭，且能够避免环境污染和资源浪费。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，列出以下实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。进一步以下实施例可选自一批废弃食用菌培养基。
实施例1
一种废弃食用菌培养基成型活性炭制备方法，属于化学活化法，包括以下步骤:
(1)将废弃食用菌培养基干燥后粉碎，过40目筛，获得废弃食用菌培养基粉末；
(2)在氮气保护下，将废弃食用菌培养基粉末以20℃/min的速度升温至500℃热解炭化1小时，冷却至室温后将炭化产物取出；
(3)将热解炭化产物与活化剂按照活化剂比热解炭质量比2:1混合后于去离子水中溶解，在80℃，130r/min转速下于恒温摇床中浸渍24小时；
(4)将浸渍溶液置于烘箱中，在105℃下干燥至恒重；
(5)在氮气保护下，于高温管式炉中将浸渍炭以5℃/min的速度升温至800℃后，活化1小时，冷却至室温后将活化炭取出，用去离子水浸泡24小时后用0.5mol/L盐酸溶液浸泡24小时，去离子水洗至中性后过滤烘干，得到废弃食用菌培养基活性炭。
(6)先将羧甲基纤维素钠作为粘结剂与去离子水配制出质量分数为8％的羧甲基纤维素钠胶水，再将羧甲基纤维素钠胶水与废弃食用菌培养基活性炭按照1.5:1的比例充分搅拌，得到活性炭胶泥。
(7)用压力机以10MPa压力将活性炭胶泥压制成型，放置于烘箱中105℃烘干10小时。
其中活化剂优选为KOH。
上述化学活化处理后得到的最终产品，比表面积为1600m2/g。扫描电镜图见图1。
实施例2
一种废弃食用菌培养基成型活性炭制备方法，属于化学活化法，包括以下步骤:
(1)将废弃食用菌培养基干燥后粉碎，过40目筛，获得废弃食用菌培养基粉末；
(2)在氮气保护下，于高温管式炉中将废弃食用菌培养基粉末以20℃/min的速度升温至500℃热解炭化1小时，冷却至室温后将炭化产物取出；
(3)将热解炭化产物与活化剂按照活化剂比热解炭质量比3:1混合后于去离子水中溶解，在80℃，130r/min转速下于恒温摇床中浸渍24小时；
(4)将浸渍溶液置于烘箱中，在105℃下干燥至恒重；
(5)在氮气保护下，将浸渍炭以5℃/min的速度升温至800℃后，活化0.5小时，冷却至室温后将活化炭取出，用去离子水浸泡24小时后用0.5mol/L盐酸溶液浸泡24小时，去离子水洗至中性后过滤烘干，得到废弃食用菌培养基活性炭。
(6)先将羧甲基纤维素钠作为粘结剂与去离子水配制出质量分数为8％的羧甲基纤维素钠胶水，再将羧甲基纤维素钠胶水与废弃食用菌培养基活性炭按照2:1的比例充分搅拌，得到活性炭胶泥。
(7)用压力机以10MPa压力将活性炭胶泥压制成型，放置于烘箱中105℃烘干10小时。
其中活化剂优选为KOH。
上述化学活化处理后得到的最终产品，比表面积为1500m2/g。扫描电镜图见图2。
实施例3
一种废弃食用菌培养基成型活性炭制备方法，属于化学活化法，包括以下步骤:
(1)将废弃食用菌培养基干燥后粉碎，过40目筛，获得废弃食用菌培养基粉末；
(2)在氮气保护下，于高温管式炉中将废弃食用菌培养基粉末以20℃/min的速度升温至700℃热解炭化1小时，冷却至室温后将炭化产物取出；
(3)将热解炭化产物与活化剂按照活化剂比热解炭质量比3:1混合后于去离子水中溶解，在80℃，130r/min转速下于恒温摇床中浸渍24小时；
(4)将浸渍溶液置于烘箱中，在105℃下干燥至恒重；
(5)在氮气保护下，将浸渍炭以5℃/min的速度升温至800℃后，活化1小时，冷却至室温后将活化炭取出，用去离子水浸泡24小时后用0.5mol/L盐酸溶液浸泡24小时，去离子水洗至中性后过滤烘干，得到废弃食用菌培养基活性炭。
(6)先将羧甲基纤维素钠作为粘结剂与去离子水配制出质量分数为8％的羧甲基纤维素钠胶水，再将羧甲基纤维素钠胶水与废弃食用菌培养基活性炭按照2:1的比例充分搅拌，得到活性炭胶泥。
(7)用压力机以10MPa压力将活性炭胶泥压制成型，放置于烘箱中105℃烘干10小时。
其中活化剂优选为KOH。
上述化学活化处理后得到的最终产品，比表面积为1150m2/g。扫描电镜图见图3。
实施例4
一种废弃食用菌培养基成型活性炭制备方法，属于化学活化法，包括以下步骤:
(1)将废弃食用菌培养基干燥后粉碎，过40目筛，获得废弃食用菌培养基粉末；
(2)在氮气保护下，于高温管式炉中将废弃食用菌培养基粉末以20℃/min的速度升温至500℃热解炭化1小时，冷却至室温后将炭化产物取出；
(3)将热解炭化产物与活化剂按照活化剂比热解炭质量比2:1混合后于去离子水中溶解，在80℃，130r/min转速下于恒温摇床中浸渍24小时；
(4)将浸渍溶液置于烘箱中，在105℃下干燥至恒重；
(5)在氮气保护下，将浸渍炭以5℃/min的速度升温至700℃后，活化1小时，冷却至室温后将活化炭取出，用去离子水浸泡24小时后用0.5mol/L盐酸溶液浸泡24小时，去离子水洗至中性后过滤烘干，得到废弃食用菌培养基活性炭。
(6)先将羧甲基纤维素钠作为粘结剂与去离子水配制出质量分数为8％的羧甲基纤维素钠胶水，再将羧甲基纤维素钠胶水与废弃食用菌培养基活性炭按照2:1的比例充分搅拌，得到活性炭胶泥。
(7)用压力机以10MPa压力将活性炭胶泥压制成型，放置于烘箱中105℃烘干10小时。
其中活化剂优选为KOH。
上述化学活化处理后得到的最终产品，比表面积为1350m2/g。扫描电镜图见图4。
实施例5
一种废弃食用菌培养基活性炭制备方法，属于化学活化法，包括以下步骤:
(1)将废弃食用菌培养基干燥后粉碎，过40目筛，获得废弃食用菌培养基粉末；
(2)在氮气保护下，于高温管式炉中将废弃食用菌培养基粉末以20℃/min的速度升温至500℃热解炭化1小时，冷却至室温后将炭化产物取出；
(3)将热解炭化产物与活化剂按照活化剂比热解炭质量比2:1混合后于去离子水中溶解，在80℃，130r/min转速下于恒温摇床中浸渍24小时；
(4)将浸渍溶液置于烘箱中，在105℃下干燥至恒重；
(5)在氮气保护下，将浸渍炭以10℃/min的速度升温至800℃后，活化1小时，冷却至室温后将活化炭取出，用去离子水浸泡24小时后用0.5mol/L盐酸溶液浸泡24小时，去离子水洗至中性后过滤烘干，得到废弃食用菌培养基活性炭。
(6)先将羧甲基纤维素钠作为粘结剂与去离子水配制出质量分数为8％的羧甲基纤维素钠胶水，再将羧甲基纤维素钠胶水与废弃食用菌培养基活性炭按照2:1的比例充分搅拌，得到活性炭胶泥。
(7)用压力机以10MPa压力将活性炭胶泥压制成型，放置于烘箱中105℃烘干10小时。
其中活化剂优选为KOH。
上述化学活化处理后得到的最终产品，比表面积为1300m2/g。扫描电镜图见图5。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
- 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞！