专利名称：一种利用山核桃外蒲壳制备高品质活性炭的方法
技术领域：
本发明涉及一种利用山核桃外蒲壳制备高品质活性炭的方法，属于材料制备领域。
背景技术：
山核桃在全国分布范围较小，主要分布在浙江西北山区及安徽东南山区，其中60%分布在浙江省临安市境内。据初步统计，临安市境内年产山核桃15000-30000吨左右，由此产生的山核桃外蒲壳约为45000-90000吨。山核桃外蒲壳中含一种生物碱，具有较强碱性，且不易腐烂，每年山核桃采摘后所遗弃的山核桃外蒲壳均对当地生态环境造成严重污染。目前无论是山上堆放还是集中专用场地堆放均无法解决日益增加的山核桃外蒲壳固废处理，每年临安市均投入大量人力物力和资金均未获得良好的效果。本发明正是利用山核桃外蒲壳作为原料，生产高比表面积活性炭，在一定程度上解决了长期困扰山核桃外蒲··壳环境污染的难题。制备活性炭的原料十分广泛，主要分为煤质和木质原料。煤质原料主要有无烟煤、烟煤、褐煤及石油浙青、石油焦等；木质原料主要指果壳、农作物秸杆、椰子壳、核桃壳、油棕壳、及纸浆废液等。制备方法主要是化学活化法和物理活化法。物理活化法是将原料先进行炭化然后在600-1200°C下对炭化物进行活化，该法常用的活化性气体是水蒸气和二氧化碳。物理活化法工艺特点是活化温度高(一般在1000°C左右)、活化时间长(几十小时以上)、设备投资大、能耗高。而且活性炭的得率低，但对环境污染较小，故一般在工业上很少采用该方法合成活性炭。化学活化法是将原料与化学药品以一定比例混合、浸溃一段时间后，在惰性气体保护下将炭化和活化同时进行的一种制备方式，实质是化学试剂镶嵌入炭颗粒内部结构中作用而开创出丰富的微孔。常用的活化剂有碱金属、碱土金属的氢氧化物和一些酸。与物理活化法相比，化学活化法的工艺特点是操作大大简化，活化温度降低，时间缩短，能耗降低，并且可通过选择不同活化剂制得具有特殊孔径结构的活性炭。该方法的优点是不同活化剂及其用量可制得孔径分布及表面化学性质不同的活性炭，可以获得高品质活性炭，且得率高。中国发明专利200710069706的专利“一种煤参杂山核桃基超级活性炭的制备方法”，专利CN200610049742. 9的专利“山核桃壳成炭方法及炭装置”，都是局限于以山核桃壳为原料，比其数倍多的山核桃蒲壳仍然被乱堆放，严重污染环境；中国发明CN200810121864. 3的专利“一种利用废弃山核桃外果皮制备活性炭的方法”是用山核桃外果皮为原料，氯化锌浸溃的方法制备活性炭，其性能尚未能满足高品质活性炭的需求。
发明内容
本发明的目的是解决山核桃外蒲壳对生态环境造成严重污染的问题，并针对现有活性炭技术的不足，提供一种利用山核桃蒲壳制备高品质活性炭的方法。
本发明的一种利用山核桃外蒲壳制备高品质活性炭的方法，其特征在于包括以下具体步骤I)将山核桃外蒲壳户外自然风干、晒干，在粉碎机中粉碎，粉末过200 600目。2)将步骤I)山核桃蒲壳粉末在氮气保护下炭化，炭化的温度为500 800°C，炭化时间为O. 5 2小时。3)将步骤2)炭化料与碳酸钠混合均匀后在氮气保护下活化，炭化料与氢氧化钾的重量比为I : I I : 10，活化温度为800 1000°C，活化时间为O. 5 2小时。4)待步骤3)所得产物冷却后用稀盐酸和醋酸清洗，再用蒸馏水清洗至洗液pH值为6 7，在130°C下烘干即得到高比表面积活性炭产品。作为优选所述山核桃蒲壳粉末最佳粒度为过400目。作为优选步骤2)最佳炭化温度为650°C。作为优选步骤2)最佳炭化时间为I. O小时。作为优选步骤3)炭化料与氢氧化钾的最佳重量比为I : 6。作为优选步骤3)最佳活化温度为900°C。作为优选步骤3)最佳活化时间为I. 5小时。作为优选步骤2)、3)的升温速率为10°C /min。作为优选步骤4)的稀盐酸的浓度为O. 2mol/L。作为优选步骤4)的醋酸的浓度为I. OmoI/Lο本发明将解决山核桃外蒲壳对当地环境污染，节约治理成本，为维护生态环境做出巨大贡献。随着国民经济各行业对高比表面积活性炭产品需求的加大，将会产生良好的经济效益和社会效益。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明进行详细描述，以便更好地理解本发明的目的、特点和优点。虽然本发明是结合该具体的实施例进行描述，但并不意味着本发明局限于所描述的具体实施例。相反，对可以包括在本发明权利要求中所限定的保护范围内的实施方式进行的替代、改进和等同的实施方式，都属于本发明的保护范围。实施例I :本发明涉及一种利用山核桃外蒲壳制备高品质活性炭的方法，该方法包括以下步骤I)将山核桃外蒲壳户外自然风干、晒干，在粉碎机中粉碎，粉末过200目。2)将步骤I)山核桃蒲壳粉末在氮气保护下炭化，炭化的温度为500°C，炭化时间为O. 5小时。3)将步骤2)炭化料与碳酸钠混合均匀后在氮气保护下活化，炭化料与碳酸钠的重量比为I : 2，活化温度为800°C，活化时间为O. 5小时。·
4)待步骤3)所得产物冷却后用稀盐酸清洗，再用蒸馏水清洗至洗液pH值为6 7，在130°C下烘干即得到高品质活性炭产品。制备出来的山核桃蒲壳活性炭的比表面积为1436m2/g，得率为42.4%，灰分为I. 87%，铁含量为O. 017%，重金属含量为O. 0016%。
实施例2 本发明涉及一种利用山核桃外蒲壳制备高品质活性炭的方法，该方法包括以下步骤 I)将山核桃外蒲壳户外自然风干、晒干，在粉碎机中粉碎，粉末过300目。2)将步骤I)山核桃外蒲壳粉末在氮气保护下炭化，炭化的温度为700°C，炭化时间为I. 5小时。3)将步骤2)炭化料与碳酸钠混合均匀后在氮气保护下活化，炭化料与碳酸钠的重量比为I : 3,活化温度为900°C,活化时间为I小时。4)待步骤3)所得产物冷却后用稀盐酸和醋酸清洗，再用蒸馏水清洗至洗液pH值为6 7，在130°C下烘干即得到高品质活性炭产品。制备出来的山核桃蒲壳活性炭的比表面积为1692m2/g，得率为45. 5%，灰分为I. 43%，铁含量为O. 012%，重金属含量为O. 0012%。实施例3 本发明涉及一种利用山核桃外蒲壳制备高品质活性炭的方法，该方法包括以下步骤I)将山核桃外蒲壳户外自然风干、晒干，在粉碎机中粉碎，粉末过400目。2)将步骤I)山核桃外蒲壳粉末在氮气保护下炭化，炭化的温度为600°C，炭化时间为I小时。3)将步骤2)炭化料与碳酸钠混合均匀后在氮气保护下活化，炭化料与碳酸钠的重量比为I : 4,活化温度为900°C,活化时间为I小时。4)待步骤3)所得产物冷却后用稀盐酸和醋酸清洗，再用蒸馏水清洗至洗液pH值为6 7，在130°C下烘干即得到高品质活性炭产品。制备出来的山核桃蒲壳活性炭的比表面积为1830m2/g，得率为43. 5%，灰分为O. 93%，铁含量为O. 007%，重金属含量为O. 0015%。实施例4 本发明涉及一种利用山核桃外蒲壳制备高品质活性炭的方法，该方法包括以下步骤I)将山核桃外蒲壳户外自然风干、晒干，在粉碎机中粉碎，粉末过500目。2)将步骤I)山核桃外蒲壳粉末在氮气保护下炭化，炭化的温度为600°C，炭化时间为I小时。3)将步骤2)炭化料与碳酸钠混合均匀后在氮气保护下活化，炭化料与碳酸钠的重量比为I : 5，活化温度为1000°C，活化时间为2小时。4)待步骤3)所得产物冷却后用稀盐酸和醋酸清洗，再用蒸馏水清洗至洗液pH值为6 7，在130°C下烘干即得到高品质活性炭产品。制备出来的山核桃蒲壳活性炭的比表面积为1676m2/g，得率为39.8%，灰分为
O.73%，铁含量为O. 008%，重金属含量为O. 0018%。实施例5:本发明涉及一种利用山核桃外蒲壳制备高品质活性炭的方法，该方法包括以下步骤
I)将山核桃外蒲壳户外自然风干、晒干，在粉碎机中粉碎，粉末过600目。2)将步骤I)山核桃外蒲壳粉末在氮气保护下炭化，炭化的温度为600°C，炭化时间为I小时。3)将步骤2)炭化料与碳酸钠混合均匀后在氮气保护下活化，炭化料与碳酸钠的重量比为I : 6，活化温度为800°C，活化时间为I. 5小时。4)待步骤3)所得产物冷却后用稀盐酸和醋酸反复清洗，再用蒸馏水清洗至洗液pH值为6 7，在130°C下烘干即得到高品质活性炭产品。制备出来的山核桃蒲壳活性炭的比表面积为1742m2/g，得率为42. 2%，灰分为
I.56%，铁含量为O. 016%，重金属含量为O. 0017%。实施例6 I)将山核桃外蒲壳户外自然风干、晒干，在粉碎机中粉碎，粉末过400目。2)将步骤I)山核桃外蒲壳粉末在氮气保护下炭化，炭化的温度为600°C，炭化时间为I小时。3)将步骤2)炭化料与碳酸钠混合均匀后在氮气保护下活化，炭化料与碳酸钠的重量比为I : 6,活化温度为900°C,活化时间为I小时。4)待步骤3)所得产物冷却后用稀盐酸和醋酸清洗，再用蒸馏水清洗至洗液pH值为6 7，在130°C下烘干即得到高品质活性炭产品。制备出来的山核桃外蒲壳活性炭的比表面积为2030m2/g，得率为43. 1%，灰分为O. 53%，铁含量为O. 006%，重金属含量为O. 0012%。实施例7 I)将山核桃外蒲壳户外自然风干、晒干，在粉碎机中粉碎，粉末过400目。2)将步骤I)山核桃外蒲壳粉末在氮气保护下炭化，炭化的温度为600°C，炭化时间为I小时。3)将步骤2)炭化料与碳酸钠混合均匀后在氮气保护下活化，炭化料与碳酸钠的重量比为I : 6，活化温度为900°C，活化时间为I. 5小时。4)待步骤3)所得产物冷却后用稀盐酸和醋酸清洗，再用蒸馏水清洗至洗液pH值为6 7，在130°C下烘干即得到高品质活性炭产品。制备出来的山核桃外蒲壳活性炭的比表面积为2370m2/g，得率为41. 7%，灰分为
O.23%,铁含量为O. 003%，重金属含量为O. 001 %。实施例8 I)将山核桃外蒲壳户外自然风干、晒干，在粉碎机中粉碎，粉末过400目。2)将步骤I)山核桃外蒲壳粉末在氮气保护下炭化，炭化的温度为600°C，炭化时间为I. 2小时。3)将步骤2)炭化料与碳酸钠混合均匀后在氮气保护下活化，炭化料与碳酸钠的重量比为I : 6，活化温度为900°C，活化时间为2. O小时。4)待步骤3)所得产物冷却后用稀盐酸和醋酸清洗，再用蒸馏水清洗至洗液pH值为6 7，在130°C下烘干即得到高品质活性炭产品。制备出来的山核桃外蒲壳活性炭的比表面积为2010m2/g，得率为42. 1%，灰分为
O.38%，铁含量为O. 005%，重金属含量为O. 0016%。
权利要求
1.一种利用山核桃外蒲壳制备高品质活性炭的方法，其特征在于该方法包括以下步骤 1)将山核桃外蒲壳放置于户外自然晒干、风干，在粉碎机中粉碎，粉末过200-600目。
2)将步骤I)山核桃外蒲壳粉末在氮气保护下炭化，炭化的温度为500 800°C，炭化时间为O. 5 2小时。
3)将步骤2)炭化料与碳酸钠混合均匀后在氮气保护下活化，炭化料与碳酸钠的重量比为I : I I : 10，活化温度为800 1000°C，活化时间为O. 5 2小时。
4)待步骤3)所得产物冷却后分别用稀盐酸和醋酸清洗，再用蒸馏水清洗至洗液pH值为6 7，在130°C下烘干即得到高品质活性炭产品。
2.如权利要求I所述的一种利用山核桃外蒲壳制备高品质活性炭的方法，其特征在于所述山核桃外蒲壳粉末最佳粒度为过400目。
3.如权利要求I所述的一种利用山核桃外蒲壳制备高品质活性炭的方法，其特征在于其中步骤2)最佳炭化温度为650°C。
4.如权利要求I所述的一种利用山核桃外蒲壳制备高品质活性炭的方法，其特征在于其中步骤2)最佳炭化时间为I. O小时。
5.如权利要求I所述的一种利用山核桃外蒲壳制备高品质活性炭的方法，其特征在于其中步骤3)炭化料与碳酸钠的最佳重量比为I : 6。
6.如权利要求I所述的一种利用山核桃外蒲壳制备高比表面积活性炭的方法，其特征在于其中步骤3)最佳活化温度为900°C。
7.如权利要求I所述的一种利用山核桃外蒲壳制备高品质活性炭的方法，其特征在于其中步骤3)最佳活化时间为I. 5小时。
8.如权利要求I所述的一种利用山核桃外蒲壳制备高品质活性炭的方法，其特征在于其中步骤2)、3)的升温速率为10°C /min。
9.如权利要求I所述的一种利用山核桃外蒲壳制备高品质活性炭的方法，其特征在于其中步骤4)的稀盐酸的浓度为O. 2mol/L,醋酸浓度为I. Omol/L。
全文摘要
本发明涉及一种利用山核桃外蒲壳制备高品质活性炭的方法，本发明在处理有污染的农业固体废弃物的同时实现其资源化，变“废”为“宝”，解决了山核桃外蒲壳大量乱堆积、严重污染环境的问题。本发明制备方法的具体步骤为废弃山核桃外蒲壳用粉碎机粉碎至一定粒度，在500～800℃下炭化0.5～2小时；将炭化料与碳酸钠按1∶1～1∶10的重量比混合，在800～1000℃下活化0.5～2小时；待活化料冷却后用稀盐酸和醋酸反复清洗，最后用蒸馏水清洗至洗液pH值为6～7，在130℃下烘干即得到高品质活性炭产品，其比表面积在1500～2500m2/g，其灰分在0.3％-2％，铁含量在0.003％-0.02％，重金属含量在0.002％以下。
文档编号C01B31/10GK102923701SQ201210464009
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月12日 优先权日2012年11月12日
发明者洪波, 徐靖才, 金顶峰, 彭晓领, 金红晓, 王新庆, 葛洪良 申请人:中国计量学院