专利名称：一种长柄扁桃核壳活性炭的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种活性炭的制备方法，特别涉及利用长柄扁桃核壳制备活性炭的方法。
背景技术：
活性炭是一种多孔性含碳材料，其内部具有十分发达的孔隙结构和巨大的比表面积，广泛地应用于污水处理和空气净化工程中。随着工业化进程的推进，活性炭的应用领域更加宽广。目前，在一些食品生产(如糖类，果汁，食醋，油类等)过程中会产生酚类化合物，它们与食品的颜色，粘性，气味密切相关，但是当酚类化合物的浓度过高时会发生氧化反应，降低产品的品质，而利用活性炭吸附去除酚类化合物可以保持食品稳定性，延长食品的保存期限。此外活性炭还可以作为催化剂载体，电池电极，制作电容器的材料，同时作为吸附剂在生物医学方面也得到应用。传统的活性炭以大多以木材、煤等为原料采用常规物理方法或者化学方法经过炭化活化两个阶段烧制而成。所得活性炭比表面积一般为800-1000m2/g，以微孔(<2nm)为主，也包含少量的中孔(2-50nm)和大孔(>50nm),适用于吸附分子量较小的杂质。而食品脱色，生物医学等工程中需要的活性炭主要用于吸附去除分子量较大的有机分子，因此传统的活性炭已经不能满足这些领域的需求。长柄扁桃(Amygdatus)又名巴丹杏，俗称“野樱桃”或“毛樱桃”，系蔷薇科扁桃属落叶灌木，曾广泛分布于陕北、内蒙古、甘肃等地区，而后由于沙漠淹没和人为破坏濒临灭绝。该树种树身矮小，根系发达，其主根入地可达10多米，具有适应性强、耐旱耐寒、抗病虫等优点，是荒山造林和治沙造林的先锋树种。目前，陕北地区大面积推广种植长柄扁桃，在果实的加工后期中，经常采用焚烧的手段对核壳进行处理，显然造成资源的大大浪费和环境污染，而本专利将长柄扁桃核壳回收利用制备活性炭，在解决上述问题的同时带来了附加经济效益。已经有研究用硬质果壳制备吸附性能较高的颗粒脱色活性炭，如公开号为CN101054176A的中国专利申请公开的“颗粒脱色活性炭及其制备方法”虽然采用了物理化学活化法制得了性能较好的颗粒活性炭，但是活化时间长达8-12h，能源消耗大。
发明内容
本发明目的是提供一种长柄扁桃核壳活性炭的制备方法。所制备的活性炭的碘吸附值、亚甲基蓝吸附值、比表面积和中孔率明显高于普通活性炭，具备较强的吸附性能。为此，本发明提供的长柄扁桃核壳活性炭的制备方法为步骤一，将粉碎后的长柄扁桃核壳浸泡于质量浓度为30%_80%的磷酸溶液中并置于100-110°c条件下使磷酸浸溃到长柄扁桃核壳中，得到浸溃有磷酸的长柄扁桃核壳；其中，长柄扁桃核壳与磷酸的质量比为1 (O. 5-2. 5)；步骤二，将浸溃有磷酸的长柄扁桃核壳于300-700°C的无氧条件下或300-700°C的缺氧条件下活化处理1-3. 5h，得到活化料；步骤三，将活化料清洗至PH为6-7后进行干燥即得长柄扁桃核壳活性炭。优选的，上述长柄扁桃核壳粉料的粒度为l_2mm。优选的，上述方法的具体步骤如下步骤(一)，将粉碎后的长柄扁桃核壳浸泡于质量浓度为60%的磷酸溶液中并置于105°C条件下使磷酸浸溃到长柄扁桃核壳中，得到浸溃有磷酸的长柄扁桃核壳；其中，长柄扁桃核壳与磷酸的质量比为1 :2 ;步骤(二)，将浸溃有磷酸的长柄扁桃核壳于400°C的无氧条件下活化处理2h，得到活化料；步骤(三)，将活化料清洗至PH为6-7后进行干燥即得长柄扁桃核壳活性炭。与现有技术相比，本发明的方法具有如下特点(I)采用磷酸活化法对原料表面进行扩孔处理，即通过磷酸在长柄扁桃核壳原料中的分散和催化降解使得原料的部分生物质热分解形成气体逸出进而可以保证制备出具有较大比表面积、吸附性能优良的高中孔活性炭。(2)采用本发明的方法制备活性碳的产率均高达45%以上。(3)本发明的方法操作简单、工艺时间短且制备的活性炭吸附性能优良。
以下结合附图
与具体实施方式
对本发明作进一步详细说明。 图I是实施例17所得产品的400倍电镜扫描图；图2是实施例17所得产品的2000倍电镜扫描图。
具体实施例方式实施例I :该实施例的长柄扁桃核壳活性碳的制备方法如下I)将筛选的15g长柄扁桃核壳原料粉碎至粒度为l_2mm ；2)将粉碎后的长柄扁桃核壳浸泡于质量浓度为50%的磷酸溶液中并置于105°C烘箱中处理24h,得到浸溃有磷酸的长柄扁桃核壳；其中，长柄扁桃核壳与磷酸的质量比为I 1. 5 ；3)将浸溃有磷酸的长柄扁桃核壳于300°C、无氧条件下活化处理2h，得到活化料；4)将活化料用纯水反复清洗至PH=6_7，烘干至恒重，得到质量为7. 73g、碘吸附值为780. 18mg/g、亚甲基蓝吸附值为180mg/g的长柄扁桃核壳活性炭。实施例2 该实施例与实施例I不同之处在于活化处理温度为400°C，最终得到质量为6. 84g、碘吸附值为1005. 18mg/g、亚甲基蓝吸附值为240mg/g的长柄扁桃核壳活性炭。实施例3:该实施例与实施例I不同之处在于活化处理温度为500°C，最终得到质量为6. 59g、碘吸附值为915. 03mg/g,、亚甲基蓝吸附值为225mg/g的活性炭。实施例4
该实施例与实施例I不同之处在于活化处理温度为600°C，最终得到质量为6. 62g、碘吸附值为835. 97mg/g、亚甲基蓝吸附值为225mg/g的活性炭。实施例5 该实施例与实施例I不同之处在于活化处理温度为700°C，最终得到质量为6. 50g、碘吸附值为725. 705mg/g、亚甲基蓝吸附值为225mg/g的活性炭。实施例6 该实施例与实施例2不同之处在于活化处理时间为Ih,最终得到质量为6. 91g、碘吸附值为886. 67mg/g、亚甲基蓝吸附值为240mg/g的活性炭。实施例7 该实施例与实施例2不同之处在于活化处理时间为I. 5h,最终得到质量为6. 91g、碘吸附值为906. 17mg/g、亚甲基蓝吸附值为240mg/g的活性炭。实施例8:该实施例与实施例2不同之处在于活化处理时间为2. 5h,最终得到质量为6. 90g、碘吸附值为1000. 42mg/g、亚甲基蓝吸附值为255mg/g的活性炭。实施例9 该实施例与实施例2不同之处在于活化处理时间为3h,最终得到质量为6. 87g、碘吸附值为921. 43mg/g、亚甲基蓝吸附值为270mg/g的活性炭。实施例10 该实施例与实施例2不同之处在于活化处理时间为3. 5h,最终得到质量为6. 90g、碘吸附值为921. 86mg/g、亚甲基蓝吸附值为270mg/g的活性炭。实施例11 该实施例与实施例2不同之处在于长柄扁桃核壳与纯磷酸的质量比为1:0. 5，最终得到质量为7. 16g、碘吸附值为798. 05mg/g、亚甲基蓝吸附值为90mg/g的活性炭。实施例12 该实施例与实施例2不同之处在于长柄扁桃核壳与纯磷酸的质量比为1:1，最终得到质量为7. 03g、碘吸附值为942. 85mg/g、亚甲基蓝吸附值为225mg/g的活性炭。实施例13 该实施例与实施例2不同之处在于长柄扁桃核壳与纯磷酸的质量比为1:2，最终得到质量为6. 92g、碘吸附值为1013. 38mg/g、亚甲基蓝吸附值为255mg/g的活性炭。实施例14 该实施例与实施例2不同之处在于长柄扁桃核壳与纯磷酸的质量比为1:2. 5，最终得到质量为6. 90g、碘吸附值为997. 09mg/g、亚甲基蓝吸附值为270mg/g的活性炭。实施例15 该实施例与实施例13不同之处在于磷酸溶液的质量浓度为30%，最终得到质量为7. 05g、碘吸附值为945. 16mg/g、亚甲基蓝吸附值为240mg/g的活性炭。实施例16 该实施例与实施例13不同之处在于磷酸溶液的质量浓度为40%，最终得到质量为7. 02g、碘吸附值为946. 50mg/g、亚甲基蓝吸附值为240mg/g的活性炭。实施例17
该实施例与实施例13不同之处在于磷酸溶液的质量浓度为60%，最终得到活性炭的特点见表I。
表I
指标长柄扁桃核冗；活性炭得率％16. 16碘吸附值mg/g1073. 68亚甲基蓝吸附值mg/g255比表面积m2/g1740. 14总孔容 cm3/gI. 38中孔孔容cm3/g1.01微孔孔容cm3/gO. 005
表I中各指标的检测方法如下
I)得率计算公式为P得* =m活性炭产品/m原料X 100% ；
2)活性炭碘吸附值、亚甲基蓝吸附值分别按照GB/T 12496.8-1999《木质活性炭试验方法-碘吸附值的测定》和GB/T 12496. 10-1999《木质活性炭试验方法-亚甲基蓝吸附值的测定》测定。
3)采用XL30W/TNMP型电子扫描显微镜(SEM)分析活性炭表面形态；采用北京金埃谱科技公司生产的V-Sorb X800比表面积及孔径测试仪在液氮温度77K条件下测定吸脱附等温线，得到其孔径分布。
表I所示结果表明该活性炭有较大的比表面积和较高的中孔率(中孔比例达 73. 18%)，说明其吸附性能优良。
该实施例制得的产品的电镜扫描图如图I和图2所示。由图I可以看出产品表面的炭孔道分布均匀，而且相邻孔道之间的孔壁较薄，有利于形成较大的比表面积；图2显示了图I中孔壁的内部结构形态，可以看到大中孔的孔壁上存在着非常丰富的微孔结构，且排列均匀有序，从这种大孔套微孔的结构形态可知该产品活性炭具有极强的吸附性能。
实施例18
该实施例与实施例13不同之处在于磷酸溶液的质量浓度为70%，最终得到质量为6. 84g、碘吸附值为1069. 85mg/g、亚甲基蓝吸附值为255mg/g的活性炭。
实施例19
该实施例与实施例13不同之处在于磷酸溶液的质量浓度为80%，最终得到质量为6. 75g、碘吸附值为1101. 7164mg/g、亚甲基蓝吸附值为225mg/g的活性炭。
权利要求
1.一种长柄扁桃核壳活性炭的制备方法，其特征在于，方法的步骤如下 步骤一,将粉碎后的长柄扁桃核壳浸泡于质量浓度为30%-80%的磷酸溶液中并置于100-110°C条件下使磷酸浸溃到长柄扁桃核壳中，得到浸溃有磷酸的长柄扁桃核壳；其中，长柄扁桃核壳与磷酸的质量比为1 :(0. 5-2. 5)； 步骤二，将浸溃有磷酸的长柄扁桃核壳于300-700°C的无氧条件下或300-700°C的缺氧条件下活化处理1-3. 5h，得到活化料； 步骤三，将活化料清洗至PH为6-7后进行干燥即得长柄扁桃核壳活性炭。
2.如权利要求I所述的长柄扁桃核壳活性炭的制备方法，其特征在于，所述粉碎后的长柄扁桃核壳的粒度为l_2mm。
3.如权利要求I所述的长柄扁桃核壳活性炭的制备方法，其特征在于，方法的步骤如下 步骤(一)，将粉碎后的长柄扁桃核壳浸泡于质量浓度为60%的磷酸溶液中并置于105°C条件下使磷酸浸溃到长柄扁桃核壳中，得到浸溃有磷酸的长柄扁桃核壳；其中，长柄扁桃核壳与磷酸的质量比为1 2 ； 步骤(二)，将浸溃有磷酸的长柄扁桃核壳于400°C的无氧条件下活化处理2h，得到活化料； 步骤(三)，将活化料清洗至PH为6-7后进行干燥即得长柄扁桃核壳活性炭。
全文摘要
本发明公开了一种长柄扁桃核壳活性炭的制备方法。首先采用一定浓度的磷酸溶液对粉碎后的长柄扁桃核壳进行扩孔处理，接着将扩孔处理后的壳料进行活化处理，最后对活化料进行清洗调节pH值至中性，干燥后即得长柄扁桃核壳活性炭。本发明的方法简单，加工时间短，所制备的活性炭具有优良的吸附性能。
文档编号C01B31/12GK102923703SQ20121044127
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月7日 优先权日2012年11月7日
发明者刘永军, 杨丹, 张弛, 张应龙 申请人:西安建筑科技大学