以泥炭复配玉米秸秆为原料制备的粉末活性炭及制备方法_2

文档序号:8521687阅读:来源:国知局
将滤渣烘干即为脱灰后的泥炭和玉米秸杆原料;
[0022]4)配置碳酸钠或氢氧化钾溶液作为活化剂;
[0023]5)将步骤3的泥炭和玉米秸杆原料先混合复配,之后与活化剂溶液混合,搅拌均匀后,常温下浸渍;
[0024]6)将浸渍的泥炭和玉米稻杆原料烘干,以10°C /min升温至500_550°C,同步炭化和活化;
[0025]7)冷却后取出产物,先用lmol/L盐酸清洗,再用水洗pH至中性,烘干、筛分得到粉末活性炭。
[0026]本发明提供的制备上述粉末活性炭的方法,其步骤是:
[0027]I)将泥炭洗净,筛分,烘干,冷却后粉碎;
[0028]2)将玉米秸杆置于烘箱中烘干,冷却后粉碎,加入至正乙烷浸渍后,水洗,真空干燥后,得到去掉表面杂质的玉米秸杆粉末;
[0029]3)将泥炭和玉米秸杆分别放进氢氧化钠溶液中混合煮沸,反应完成后过滤,洗涤至中性,将滤渣烘干即为脱灰后的泥炭和玉米秸杆原料;
[0030]4)配置碳酸钠溶液或氢氧化钾溶液净作为活化剂;
[0031]5)将步骤3的泥炭和玉米秸杆原料先混合复配,之后与活化剂溶液混合,搅拌均匀后,常温下浸渍;
[0032]6)将浸渍的泥炭和玉米稻杆原料烘干,以10°C /min升温至500_550°C,同步炭化和活化;
[0033]7)冷却后取出产物,先用lmol/L盐酸清洗,再用水洗pH至中性,烘干、筛分得到粉末活性炭。
[0034]所述的方法,其中,步骤I中泥炭筛分是去除含有沙粒状的固体物及各种杂物。
[0035]所述的方法,其中,泥炭为低洼地中纤维植物形成的纯天然有机质泥炭土原料。
[0036]所述的方法,其中,步骤2是每1g玉米秸杆加入正乙烷50ml。
[0037]所述的方法,其中,步骤3中的氢氧化钠溶液浓度为2mol/L。
[0038]所述的方法,其中,步骤5中泥炭与玉米秸杆混合复配的原料质量比为2:1。
[0039]所述的方法,其中,步骤5中碳酸钠或氢氧化钾的用量为混合复配后的泥炭和玉米秸杆质量的1/4。
[0040]所述的方法,其中,步骤6中的同步炭化和活化是将烘干的泥炭和玉米秸杆原料放于坩祸中压实,盖上盖子,升温至500-550 °C热处理。
[0041]本发明的粉末活性炭可以用作去除废水中重金属与有机污染物的催化剂载体。
[0042]本发明具有以下显著特点和有益效果:
[0043]1、本发明原料(泥炭,玉米秸杆)廉价易得,来源广泛,生产工艺简单,容易操作,制作的活性炭吸附能力强,制作过程无污染,同时充分利用了农业资源,可持续发展;
[0044]2、本发明首次利用泥炭复配玉米秸杆为原料制备粉末活性炭材料并应用于水处理中有机污染物的去除研宄,得出了较好的结果;
[0045]3、充分利用低成本资源与废弃物,为去除水中有机污染物的吸附剂制备材料提供了新的原材料,解决了低成本原材料难寻的问题,避免和减少了盲目焚烧秸杆造成的大气污染问题。
【附图说明】
[0046]图1是本发明制备粉末活性炭的流程示意图。
【具体实施方式】
[0047]复配活性炭是指将两种或两种以上活性炭制备原料按一定比例混合加工成具有新特性的活性炭。本发明分别以无水碳酸钠和氢氧化钾为活化剂,通过化学活化和高温热解制备了泥炭-秸杆复配活性炭,研宄了复配比,活化剂量、温度等各试验条件对复配活性炭样品性能等的影响。为泥炭和玉米秸杆的综合利用以及高性能活性炭的制备工艺提供参考。
[0048]本发明提供的利用两种原料复配制备高活性粉末活性炭的方法中,玉米秸杆复配至泥炭原料中制备活性炭,给泥炭少的含碳量提供了补充,同时也合理利用了秸杆农业废弃物,减少了其燃烧等对环境造成的危害,还为低成本活性炭的制备提供了新的原材料。
[0049]本发明泥炭复配玉米秸杆为原料制备粉末活性炭的方法包含有洗涤/筛分、烘干/粉碎、脱灰、炭化/活化、酸洗/干燥等本领域的主要常规工序,其主要特征在于:
[0050]1、制备粉末活性炭的泥炭原料为黑褐色粉末有植物根茎残体的泥炭。其含水量为61.0% ;有机物总量为76.0% ;腐殖酸含量为15?30% ;灰分量为16.6% ;pH 4.8。
[0051]2、制备粉末活性炭的方法,包括有以下步骤:
[0052]I)取一定量泥炭原料加净水洗涤,作筛分,去除含有沙粒状的固体物及各种杂物,之后放入设置温度为110°C的烘箱,烘干24h取出,冷却后于坩祸中粉碎,使之便于浸渍,备用;
[0053]2)将一定量玉米秸杆置于80°C烘箱中烘干24h,自然冷却后将秸杆粉碎,加入至正乙烷,浸渍Ih后,用去离子水洗净,真空干燥后,得到去掉表面杂质的玉米秸杆粉末;
[0054]3)将步骤I得到的泥炭和步骤2得到的秸杆分别放进一定浓度氢氧化钠溶液中混合煮沸lh,反应完成后过滤,洗涤至中性,将滤渣烘干即为脱灰后的泥炭和玉米秸杆原料;
[0055]4)配置碳酸钠溶液或氢氧化钾溶液作为活化剂,按需要进行稀释使用;
[0056]5)将步骤3得到的泥炭和秸杆原料按照一定的质量比例混合复配,之后与一定浓度活化剂溶液混合,搅拌均匀后,常温下浸渍12h,110°C下烘干12h ;
[0057]6)同步炭化活化法,将步骤5得到的浸渍混合物样品转放于坩祸中压实,盖上盖子,放入高温无氧马弗炉中,升温至500?550°C,热处理2h,待马弗炉冷却至常温之后取出;
[0058]7)取出热解后的产物均用lmol/L盐酸清洗去除多余活化物,再用去离子水清洗PH至中性,然后放入烘箱中于110°C烘干,筛分得到粉末活性炭,放入干燥皿中备用。
[0059]上述方案中,将玉米秸杆用去离子水洗净,烘干,粉碎和过50目筛后,加入至正乙烷,其中每1g玉米秸杆加入正乙烷50ml,浸渍Ih后,用去离子水洗净,真空干燥后,得到去掉表面杂质的玉米秸杆粉末。
[0060]上述方案中,泥炭与玉米秸杆复配为原料的质量比为2:1。
[0061]上述方案中,碳酸钠与氢氧化钾的用量为步骤3所得干燥泥炭复配玉米秸杆质量的 1/4。
[0062]上述方案中,脱灰处理是通过对两种复配的原料进行碱溶液清洗的方法洗去生物质中的无机物,可以去除生物质中大部分以粒子形式存在的溶于水的灰分(K、Na等),还能显著提高活性炭性能。
[0063]上述方案中,同时进行炭化和活化处理,其热处理温度以10°C /min的升温程序升温至500?550°C,维持2h,待马弗炉自然冷却至常温之后取出。
[0064]本发明所述的泥炭原料为黑褐色粉末有植物根茎体的草炭,其含水量为61.0% ;有机物总量为76.0% ;腐殖酸含量为15?30% ;灰分含量为16.6% ;pH 4.8。泥炭是一种廉价易得、吸附性好的吸附质,有机质含量高,纤维含量丰富,疏松多孔,通气透水性好,含有氨基酸,腐殖酸和氮磷钾等多种养分,是植物和微生物的优良生长载体。玉米秸杆废弃物的合理利用,不仅可以解决废弃物的处置,还可以减少其燃烧等对环境造成的危害。玉米秸杆主要由纤维素、半纤维素和木质素构成,结构复杂,稳定性好,因此桔杆是制备活性炭较优原料。以其为原料制备活性炭,既避免盲目焚烧秸杆造成的大气污染问题,也为活性炭的制备提供新的原材料。
[0065]本发明利用低成本的资源泥炭与零成本的玉米秸杆复配为原料,通过对原材料的洗涤/作筛,去除了含有沙粒状的固体物及各种杂物,而且进一步进行了脱灰处理。将所得原料放入烘箱,烘干并于坩祸中粉碎,然后将配置
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