本发明涉及的是一种油茶壳原料生产低灰分活性炭和还原糖方法，具体地说是一种从油茶壳中提取还原糖及用酸解后的固体剩余物制备低灰分活性炭的方法。属于化工反应技术领域。
背景技术：
油茶树是世界四大木本油料之一，它是中国特有的一种纯天然高级油料。主要集中在浙江、江西、湖南、广西四省；油茶壳作为加工油茶果实的副产品，每年的总产量可达200万吨，而大部分地区只是将油茶果和种子榨油，油茶果壳则被丢弃。油茶壳中的半纤维素含量丰富，半纤维素水解可以得到木糖和少量的六碳糖。可这些丰富的资源却没有得到充分利用，造成了极大的资源浪费和经济损失。按木糖的应用领域不同，一般有食品级木糖和原料级木糖。食品级木糖可作为糖尿病人和肥胖症患者的甜味剂。原料级木糖的主要用途是作为生产木糖醇和糠醛的原料和生产糖苷类物质。目前，木糖是通过玉米芯为原料来制备，产生大量的糠醛渣等。因此，发展油茶壳制备木糖尤为必要，在制备木糖的同时产生的固体废弃物可以用来制备低灰分的活性炭。其优点不言而喻，既减少了资源浪费，也使得其更为经济有效的利用。
活性炭由于其具有较大的比表面积，微孔发达，脱色力强，孔隙结构较大，能有效吸附液体中颜色较大的各种物质。其应用范围广泛，尤其在制药领域。主要用于制药过程中溶液的脱色和吸附溶液中的杂质与小分子重金属，能有效的吸附药水中的色素，并且降低药水的杂质，而不影响药水的其它成分浓度和药性。目前，活性炭的制备原料主要为木屑、稻草、各种木材、泥炭等含有纤维素的材料。
蒋应梯等以油茶壳为原料，用微波加热法制备活性炭。其最优工艺得到的活性炭灰分为4.6~5.2%(蒋应梯等，生物质化学工程 vol. 45No. 2 Mar. 2011)。故其缺点较为明显：由于油茶壳中灰分含量较高，所以制得的活性炭产品的灰分含量要比木屑原料制的活性炭要高。随着油茶壳的经济实用价值，已经引起了广泛的关注。一种油茶壳综合利用方法（201310271691.4）、一种从油茶壳中提取天然抗氧化物质的方法（201110151448.X）、一种基于油茶壳提取物还原氧化石墨烯制备石墨烯的方法（201510035357.8）等一系列专利已经陆续发表。
技术实现要素：
本发明提出的是一种油茶壳原料生产低灰分活性炭和还原糖方法，其目的是为了解决现有技术中的活性炭灰分含量高及其高值化利用半纤维素的问题，本发明提供了一种新的制备还原糖和低灰分活性炭的方法。使用酸性溶液制备还原糖，所得固体剩余产物制备低灰分的活性炭。本发明既解决了油茶壳灰分高的问题，又得到了较高应用价值的木糖。
本发明的技术解决方案：一种油茶壳原料生产低灰分活性炭和还原糖方法，包括以下工艺步骤：
步骤1：将油茶壳、溶剂加入反应器中，形成反应体系。在一定温度和惰性气体保护下，反应0-10h；
步骤2：将反应产物抽滤分离固体和液体，还原糖溶解于液体中。将得到的固体洗至中性，干燥；
步骤3：用化学法活化干燥后的固体，保持24h后，于炭化炉中活化，得到炭化料，将活化料洗涤至滤液pH等于5-8，50-300℃干燥，得到活性炭；
所述的油茶壳粒度为0.01-10mm；
所述的酸性溶液的质量浓度为0.01%-10%；
所述的酸性溶液有硫酸、盐酸、硝酸、甲酸、醋酸、草酸、磷酸二氢钠、硫酸氢钠、亚硫酸氢钠、硫酸氢钾、亚硫酸氢钾的水溶液；
所述的固体产物在炭化炉中，在400-1000℃环境下活化0.001-100h；
所述的化学法包括用KH2PO4、KOH、ZnCl2和H3PO4溶液活化，物理法包括用水蒸气、空气、二氧化碳、烟道气高温活化，化学法活化溶液的质量分数为5-80%；
所述的还原糖，主要为五碳糖和六炭糖，包括木糖、阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖、甘露糖。
本发明具有以下优点：
1）工艺简单，生产周期短，并且产物木糖具有较高的收率；
2）利用油茶壳原料生产还原糖所产生的废弃固体来制备活性炭，且活性炭的灰分较低；
3）实现了油茶壳综合利用，生产出高附加值的还原糖和低灰分的优质活性炭（灰分＜1wt%）。
具体实施方式
实施例1
油茶壳原料生产低灰分活性炭和还原糖方法,包括以下工艺步骤：
步骤1：将粉碎的油茶壳、稀硫酸溶液加入反应器中，所述油茶壳与溶剂的质量体积比1:10；
步骤2：在温度100℃，惰性气体保护下，反应2h。反应产物用砂芯漏斗过滤，分离固体相和液相，用DNS法测得液相中还原糖的含量。将分离的固体产物，用去离子水洗至中性，烘干，烘干温度为90℃，得到物料一；
步骤3：用磷酸浸渍烘干后的物料，质量比为1:2，浸渍时间24h。于炭化炉中炭化，活化温度为450-550℃，活化时间为1h。冷却至室温，用去离子水洗至中性，烘干，烘干温度为90℃。即可得到低灰分的活性炭。
结论：实施例1得到的还原糖含量为364.2mg。在活化温度为450℃时，活性炭收率为45.7%。测得碘值984.0mg/g，亚蓝值为109.5mg/g，灰分的质量分数为0.5%。
在活化温度为500℃时，活性炭收率为38.7%。测得碘值1049.0mg/g，亚蓝值为145.5mg/g，灰分的质量分数为0.2%。
在活化温度为550℃时，活性炭收率为31.4%。测得碘值995.8mg/g，亚蓝值为123.0mg/g，灰分的质量分数为0.1%。
实施例2
油茶壳原料生产低灰分活性炭和还原糖方法,包括以下工艺步骤：
步骤1：将粉碎的油茶壳、稀盐酸溶液加入反应器中，通氮气保护形成反应体系，所述油茶壳与溶剂的质量体积比1:40；
步骤2：在温度100℃，惰性气体保护下，反应100min。反应产物用砂芯漏斗过滤，分离固体相和液相，用DNS法测得液相中还原糖的含量。将分离的固体产物，用去离子水洗至中性，烘干，烘干温度为90℃，得到物料一；
步骤3：用磷酸浸渍烘干后的物料，质量比为1:2，浸渍时间24h。于炭化炉中炭化，活化温度为450-550℃，活化时间为1h。冷却至室温，用去离子水洗至中性，烘干，烘干温度为90℃。即可得到低灰分的活性炭。
结论：实施例2得到还原糖的质量为304.81mg。活性炭的碘值为919mg/g，亚蓝值为253.5mg/g，灰分为0.2%。
实施例3
油茶壳原料生产低灰分活性炭和还原糖方法,包括以下工艺步骤：
步骤1：将粉碎的油茶壳、质量分数为0.5%的磷酸二氢钠溶液加入反应器中，通氮气保护形成反应体系，所述油茶壳与溶剂的质量体积比1:10；
步骤2：在温度120℃，惰性气体保护下，反应6h。反应产物用砂芯漏斗过滤，分离固体相和液相，用DNS法测得液相中还原糖的含量。将分离的固体产物，用去离子水洗至中性，烘干，烘干温度为90℃，得到物料一；
步骤3：用磷酸浸渍烘干后的物料，质量比为1:2，浸渍时间24h。于炭化炉中活化，活化温度为450-550℃，活化时间为1h。冷却至室温，用去离子水洗至中性，烘干，烘干温度为90℃。即可得到低灰分的活性炭。
结论：实施例3在温度120℃，反应时间6h，还原糖的收率为53.37%。
实施例4
油茶壳原料生产低灰分活性炭和还原糖方法,包括以下工艺步骤：
步骤1：将粉碎的油茶壳与磷酸按质量比1:2 浸渍24h；
步骤2：放入炭化炉中活化，活化温度为450-550℃，活化时间为1h；
步骤3：冷却至室温，用去离子水洗至中性，烘干，烘干温度为90℃。
结论：实施例4中得到的活性炭，测得其碘值为1077.9mg/g,其亚蓝值为150mg/g，其灰分的质量分数为3.9%。