本发明涉及生物质化工领域，尤其涉及一种生物活性炭的生产方法。
背景技术：
活性炭是一种优良的吸附材料，广泛应用于制药、化工、食品、冶金等各个领域。
传统方法一般采用木材、椰子壳、果核、甘蔗渣、优质煤等作为生产原料，由于优质煤成本高，所以更为经济的生产方法多采用植物纤维原料，传统方法主要有以下几个缺点：
植物纤维原料其中包含木质素、纤维素、半纤维素三大组分，并含灰分等杂质，其中木质素、纤维素中碳含量高，其也为制备活性炭的重要组成，但半纤维素组分对制备活性炭有抑制作用，尤其是影响活化效果。大多数植物原料中半纤维素组分含量都超过20%，若将原料未经处理（仍含大量半纤维素）的情况下直接用于生产活性炭，则产品活化效果不佳，最终影响产品质量；
除了质量极好的木材原料（针叶木、阔叶木等木材）外，植物纤维原料中一般含较多灰分，但原料中灰分含量会直接影响活性炭产品中灰分含量，如果采用高品质木材制备活性炭，成本极高；若采用成本较低的植物纤维原料（如椰子壳、果核、甘蔗渣等），则往往灰分含量较高，若未经处理直接生产活性炭，则产品中灰分含量也会较高；
植物纤维原料中，木质素与纤维素结构互相交联，联系紧密，若在活化前未能将两者结构进行适当分散，则由于木质素的影响，产出的活性炭产品比表面积往往会较小，吸附效果不佳，但若将其中的木质素完全分离出来，又“浪费”了木质素，因为木质素碳含量很高，本身也是制备活性炭很好的原料，所以将纤维素与木质素分离到一个合适的程度，既能保证活性炭产品比表面积大，也能尽可能的确保高得率，一直是一个难题。
另外部分生产方法中，需要额外加入粘土、水性聚氨酯树脂、氯化锌等复杂的活化剂或催化剂，生产成本进一步增加的同时，也为活性炭中引入了复杂的化学物质，致使后期净化难度增加，同时由于试剂回收困难，带来环境污染，因此需要进行有效的改进。
技术实现要素：
本发明的目的是为了解决现有技术中的产品活化效果不好、产品质量不好、后期净化难度增加的缺陷，而提出的一种生物活性炭的生产方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
本发明公开了一种生物活性炭的生产方法，具体步骤如下：
（1）、向蒸煮溶剂内加入催化剂，并添加植物纤维原料进行蒸煮处理；
（2）、蒸煮完成后进行固液分离，得到处理后的植物纤维，将植物纤维洗涤至弱酸性；
（3）、在200℃的条件下将植物纤维干燥至水分含量20%以内；
（4）、在400~600°c的条件下，对纤维原料进行炭化，炭化时间为10~30min，获得炭化物；
（5）、加入活化剂，将活化剂与碳化物混合并粉碎，在700~900℃的条件下进行活化，活化时间为30~120min；
（6）、采用去离子水洗涤至ph值为5~7，在200℃条件下干燥3-10min，冷却至室温，得到产品。
作为优选，所述的步骤（1）中，所述的植物纤维原料采用硬木、软木、灌木、禾本科中的一种或多种的任意比例的组合，所述的硬木采用桉木或杨木中的一种或者至少两种的混合物，所述的灌木采用沙柳、玫瑰秆、杜鹃秆、小檗中的一种或者至少两种的混合物，所述的软木采用松木，所述的禾本科采用竹、稻草、麦秸、玉米杆、芦苇、甘蔗渣中的一种或者至少两种的混合物。
作为优选，所述的步骤（1）中，所述的蒸煮溶剂采用甲酸、乙酸、正丁酸、异丁酸中的一种或多种任意比例的组合。
作为优选，所述的步骤（1）中，所述的催化剂采用无机酸、过氧化氢中的一种或二者的任意比例的组合，所述催化剂的质量是绝干植物纤维原料的质量的0.01~10%。
作为优选，所述的步骤（1）中，蒸煮的压力为常压蒸煮，所述蒸煮的温度为70~200℃，蒸煮的时间为10~600min。
作为优选，所述的步骤（1）中，所述蒸煮的温度为90~150℃。
作为优选，所述的步骤（1）中，蒸煮的时间为50~300min。
作为优选，所述的步骤（2）中，将植物纤维洗涤至ph值为3~6.5。
作为优选，所述的步骤（2）中，分离得到的液体可进行蒸发回收做试剂，并可将其中的半纤维素与木质素提取作为副产物。
作为优选，所述的步骤（5）中，所述的活化剂与纤维的质量比为1：1~6：1。
作为优选，所述的步骤（5）中，所述的活化剂采用koh。
与现有技术相比，本发明提供了一种生物活性炭的生产方法，具备以下有益效果：
1、通过步骤（1）的处理，纤维原料中大部分半纤维素被溶出至液体体系中，不再对下一步的活化造成抑制，对活化效果的影响大大降低；
2、通过步骤（2）的处理，纤维原料中木质素与纤维素的复杂交联结构被打破，大部分木质素已从纤维原料内部析出，其中，一部分进入至溶液体系中，同时，另一部分析出后附着在纤维外表层，形成了纤维素与木质素的“复合物”，此为一种特殊的附着形态，此种复合物由于木质素的存在，用于生产活性炭时，可大大增加了活性炭的得率，同时，由于木质素已不再与纤维素形成复杂交联结构，所以由此生产的活性炭具有很大的比表面积，吸附能力强；
3、此方法用到的预处理试剂为有机酸，皆可通过蒸发浓缩的方式得到回收利用，方法环保，成本低；
4、加入koh作为活化剂，其中的k离子有助于催化活化反应的快速进行，使得生产时间短，但本方法中使用koh的方法与传统方法不一样的点在于，在本方法步骤（2）中，纤维洗涤后仍保持弱酸性，一方面减少洗涤用水，另一方面，在后续活化时添加的koh可恰好对弱酸性的纤维起到部分中和作用，为后续活化后纤维的洗涤进一步减少了压力。
附图说明
图1为本发明提出的一种生物活性炭的生产方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
参照图1，本发明公开了一种生物活性炭的生产方法，具体步骤如下：
（1）、向蒸煮溶剂内加入催化剂，并添加植物纤维原料进行蒸煮处理；
（2）、蒸煮完成后进行固液分离，得到处理后的植物纤维，将植物纤维洗涤至弱酸性；
（3）、在200℃的条件下将植物纤维干燥至水分含量20%以内；
（4）、在400~600°c的条件下，对纤维原料进行炭化，炭化时间为10~30min，获得炭化物；
（5）、加入活化剂，将活化剂与碳化物混合并粉碎，在700~900℃的条件下进行活化，活化时间为30~120min；
（6）、采用去离子水洗涤至ph值为5~7，在200℃条件下干燥3-10min，冷却至室温，得到产品。
作为优选，所述的步骤（1）中，所述的蒸煮溶剂采用甲酸、乙酸、正丁酸、异丁酸中的一种或多种任意比例的组合。
作为优选，所述的步骤（1）中，所述的催化剂采用无机酸、过氧化氢中的一种或二者的任意比例的组合，所述催化剂的质量是绝干植物纤维原料的质量的0.01~10%。
作为优选，所述的步骤（1）中，蒸煮的压力为常压蒸煮，所述蒸煮的温度为70~200℃，蒸煮的时间为10~600min。
作为优选，所述的步骤（1）中，所述的植物纤维原料采用硬木、软木、灌木、禾本科中的一种或多种的任意比例的组合，所述的硬木采用桉木或杨木中的一种或者至少两种的混合物，所述的灌木采用沙柳、玫瑰秆、杜鹃秆、小檗中的一种或者至少两种的混合物，所述的软木采用松木，所述的禾本科采用竹、稻草、麦秸、玉米杆、芦苇、甘蔗渣中的一种或者至少两种的混合物。
作为优选，所述的步骤（1）中，所述蒸煮的温度为90~150℃。
作为优选，所述的步骤（1）中，蒸煮的时间为50~300min。
作为优选，所述的步骤（2）中，将植物纤维洗涤至ph值为3~6.5。
作为优选，所述的步骤（2）中，分离得到的液体可进行蒸发回收做试剂，并可将其中的半纤维素与木质素提取作为副产物。
作为优选，所述的步骤（5）中，所述的活化剂与纤维的质量比为1：1~6：1。
作为优选，所述的步骤（5）中，所述的活化剂采用koh。
实施例1
本发明公开了一种生物活性炭的生产方法，具体步骤如下：
（1）、向蒸煮溶剂内加入催化剂，并添加植物纤维原料进行蒸煮处理；
（2）、蒸煮完成后进行固液分离，得到处理后的植物纤维，将植物纤维洗涤至弱酸性；
（3）、在200℃的条件下将植物纤维干燥至水分含量18%；
（4）、在500°c的条件下，对纤维原料进行炭化，炭化时间为15min，获得炭化物；
（5）、加入活化剂，将活化剂与碳化物混合并粉碎，在800℃的条件下进行活化，活化时间为75min；
（6）、采用去离子水洗涤至ph值为6，在200℃条件下干燥7min，冷却至室温，得到产品。
所述的步骤（1）中，所述的植物纤维原料采用桉木。
所述的步骤（1）中，所述的蒸煮溶剂采用甲酸。
所述的步骤（1）中，所述的催化剂采用无机酸，所述催化剂的质量是绝干植物纤维原料的质量的5%。
所述的步骤（1）中，蒸煮的压力为常压蒸煮，所述蒸煮的温度为180℃，蒸煮的时间为400min。
所述的步骤（2）中，将植物纤维洗涤至ph值为5。
所述的步骤（2）中，分离得到的液体可进行蒸发回收做试剂，并可将其中的半纤维素与木质素提取作为副产物。
所述的步骤（5）中，所述的活化剂与纤维的质量比为1：1。
所述的步骤（5）中，所述的活化剂采用koh。
实施例2
本发明公开了一种生物活性炭的生产方法，具体步骤如下：
（1）、向蒸煮溶剂内加入催化剂，并添加植物纤维原料进行蒸煮处理；
（2）、蒸煮完成后进行固液分离，得到处理后的植物纤维，将植物纤维洗涤至弱酸性；
（3）、在200℃的条件下将植物纤维干燥至水分含量16%；
（4）、在600°c的条件下，对纤维原料进行炭化，炭化时间为30min，获得炭化物；
（5）、加入活化剂，将活化剂与碳化物混合并粉碎，在700℃的条件下进行活化，活化时间为120min；
（6）、采用去离子水洗涤至ph值为5，在200℃条件下干燥10min，冷却至室温，得到产品。
所述的步骤（1）中，所述的植物纤维原料采用甘蔗渣。
所述的步骤（1）中，所述的蒸煮溶剂采用乙酸。
所述的步骤（1）中，所述的催化剂采用过氧化氢，所述催化剂的质量是绝干植物纤维原料的质量的0.01%。
所述的步骤（1）中，蒸煮的压力为常压蒸煮，所述蒸煮的温度为70℃，蒸煮的时间为600min。
所述的步骤（2）中，将植物纤维洗涤至ph值为6.5。
所述的步骤（2）中，分离得到的液体可进行蒸发回收做试剂，并可将其中的半纤维素与木质素提取作为副产物。
所述的步骤（5）中，所述的活化剂与纤维的质量比为3：1。
所述的步骤（5）中，所述的活化剂采用koh。
实施例3
本发明公开了一种生物活性炭的生产方法，具体步骤如下：
（1）、向蒸煮溶剂内加入催化剂，并添加植物纤维原料进行蒸煮处理；
（2）、蒸煮完成后进行固液分离，得到处理后的植物纤维，将植物纤维洗涤至弱酸性；
（3）、在200℃的条件下将植物纤维干燥至水分含量17%；
（4）、在420°c的条件下，对纤维原料进行炭化，炭化时间为13min，获得炭化物；
（5）、加入活化剂，将活化剂与碳化物混合并粉碎，在750℃的条件下进行活化，活化时间为59min；
（6）、采用去离子水洗涤至ph值为7，在200℃条件下干燥3min，冷却至室温，得到产品。
所述的步骤（1）中，所述的植物纤维原料采用麦秸。
所述的步骤（1）中，所述的蒸煮溶剂采用正丁酸。
所述的步骤（1）中，所述的催化剂采用过氧化氢，所述催化剂的质量是绝干植物纤维原料的质量的0.09%。
所述的步骤（1）中，蒸煮的压力为常压蒸煮，所述蒸煮的温度为99℃，蒸煮的时间为500min。
所述的步骤（2）中，将植物纤维洗涤至ph值为4.5。
所述的步骤（2）中，分离得到的液体可进行蒸发回收做试剂，并可将其中的半纤维素与木质素提取作为副产物。
所述的步骤（5）中，所述的活化剂与纤维的质量比为3：1。
所述的步骤（5）中，所述的活化剂采用koh。
实施例4
本发明公开了一种生物活性炭的生产方法，具体步骤如下：
（1）、向蒸煮溶剂内加入催化剂，并添加植物纤维原料进行蒸煮处理；
（2）、蒸煮完成后进行固液分离，得到处理后的植物纤维，将植物纤维洗涤至弱酸性；
（3）、在200℃的条件下将植物纤维干燥至水分含量17%；
（4）、在600°c的条件下，对纤维原料进行炭化，炭化时间为10min，获得炭化物；
（5）、加入活化剂，将活化剂与碳化物混合并粉碎，在900℃的条件下进行活化，活化时间为120min；
（6）、采用去离子水洗涤至ph值为5，在200℃条件下干燥10min，冷却至室温，得到产品。
所述的步骤（1）中，所述的植物纤维原料采用芦苇。
所述的步骤（1）中，所述的蒸煮溶剂采用异丁酸。
所述的步骤（1）中，所述的催化剂采用无机酸，所述催化剂的质量是绝干植物纤维原料的质量的7%。
所述的步骤（1）中，蒸煮的压力为常压蒸煮，所述蒸煮的温度为180℃，蒸煮的时间为200min。
所述的步骤（2）中，将植物纤维洗涤至ph值为6.5。
所述的步骤（2）中，分离得到的液体可进行蒸发回收做试剂，并可将其中的半纤维素与木质素提取作为副产物。
所述的步骤（5）中，所述的活化剂与纤维的质量比为4：1。
所述的步骤（5）中，所述的活化剂采用koh。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。