一种栗子壳基多孔活性炭及其制备方法与流程

本公开属于材料技术及印染废水处理领域，具体是涉及一种栗子壳基多孔活性炭及其制备方法。

背景技术：

这里的陈述仅提供与本公开相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

印染废水主要来源于纺织印刷、皮革、食品等工业生产过程，其有机污染物含量高、色度高、碱性大、水质变化大，是难处理的工业废水之一。而且随着皮革、棉纺等产品需求量日益增加，染料的用量也逐年增加，需处理的印染废水量也随之增大。印染废水对环境最直接的危害是改变水体颜色，从而影响水环境的颜色和水体透明度，影响水生生物光合作用，破坏水体的生态环境，同时有可能产生致癌、致畸和致突变性等影响。

目前对于印染废水的处理方式主要有三种：物理法、化学法和生物处理法。物理法主要包括吸附法、萃取法和膜分离法；化学法主要包括氧化法、光化学法和电化学法；生物法主要包括厌氧和好氧生物处理法。其中吸附法是应用最为广泛的处理方式，吸附法是利用粉末或颗粒状的多孔吸附材料吸附废水中的污染物，可除去印染废水中的色度、悬浮物、胶体及溶解性的有机物。而且吸附法操作简单、成本低且效果好，逐渐成为印染废水处理不可或缺的处理方法。常用的吸附材料有活性炭、高岭土、硅藻土、矿渣、工业炉渣和硅胶等，对于吸附材料的制备和改性研究最具代表性的就是活性炭。

活性炭是由木质、煤质和石油焦等含碳原料经热解活化制备而得，其具有发达的孔隙结构，极大的比表面积，而且其内部的孔隙之间相互连接形成了一个发达的网络系统，从而使得活性炭拥有极大的比表面积，以至于对各种污染物具有良好的吸附去除效果。

发明人发现：随着工业的发展，许多领域都会用到活性炭，从而使得活性炭的需求量越来越大，但随着不可再生能源的日益匮乏，传统的基于木质或煤质的活性炭制备原料受到限制。

技术实现要素：

针对现有技术存在的技术问题，本公开至少一实施例提供了一种栗子壳基多孔活性炭及其制备方法，该活性炭的制备方法原料来源广、制备工艺简单易操作、成本低，适合扩大化生产。

本公开至少一实施例公开了一种栗子壳基多孔活性炭制备方法，该方法包括如下步骤：

步骤一：将栗子壳烘干并研磨后加入氯化锌水溶液中进行浸渍；

步骤二：将浸渍后的混合物烘干后进行活化处理，获得前驱体；

步骤三：用去离子水进行抽滤洗涤除去前驱体上多余的氯化锌后再次烘干得到多孔活性炭。

进一步地，步骤(1)中，所述栗子壳干燥温度为80℃，时间为24h。

进一步地，所述研磨后的栗子壳粉末要过200目标准筛，筛孔径为74μm。

进一步地，氯化锌水溶液中氯化锌的质量分数为25％，氯化锌水溶液与栗子壳粉末的质量比为5-25，浸渍时间为6-36h。

进一步地，步骤(2)中浸渍后的混合物需在80℃下干燥6h以进行烘干。

进一步地，步骤(2)中所述活化处理具体为：将经浸渍、干燥后的混合物置于管式炉中，在n2保护下，以10℃/min的速率升温至450-700℃进行活化，活化时间为30-150min。

进一步地，步骤(3)中所述的除杂具体为：用去离子水对前驱体反复抽滤洗涤5-7次除去前驱体上多余的氯化锌。

进一步地，步骤(3)中烘干的干燥温度为80℃，时间为24h。

本公开至少一实施例还公开了一种栗子壳基多孔活性炭，该活性炭采用上述任一项所述制备方法获得。

本公开至少一实施例还公开了一种印染废水脱色处理系统，该系统包括上述任一项制备方法得到栗子壳基多孔活性炭。

本公开的有益效果如下：

本公开提供的栗子壳基多孔活性炭制备方法，与其它相关技术对比，本发明的多孔活性炭制备方法以农林废弃物中的栗子壳为原料，以氯化锌为活化剂制备栗子壳基多孔活性炭，该多孔活性炭经检测对亚甲基蓝染料具有较强的吸附性能，在印染废水脱色处理中具有广阔的应用前景，而且原料来源广、制备工艺简单易操作、成本低，适合扩大化生产。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1为本公开至少一实施例选取的栗子壳元素分析结果；

图2为本公开至少一实施例提供的栗子壳基多孔活性炭的sem图；

图3为本公开至少一实施例提供的栗子壳基多孔活性炭n2吸脱附实验结果；

图4为本公开至少一实施例提供的在不同制备参数(浸渍比、浸渍时间、活化温度、活化时间)下制备的栗子壳基多孔活性炭对亚甲基蓝染料吸附值的变化规律；

图5为本公开实施例1中制备的栗子壳基多孔活性炭的sem图；

图6为本公开实施例2中制备的栗子壳基多孔活性炭的sem图；

图7为本公开实施例1和实施例2中制备的栗子壳基多孔活性炭的氮气吸脱附实验结果。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本公开使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

在本公开的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“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公开和简化描述，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公开的限制。

栗是一种种植范围很广的植物，种质资源也十分丰富，而且栗子作为“干果之王”，具有重要的保健价值，但是栗子壳属于非食用部分，同样也是厨余垃圾之一，据统计栗子的全球产量在2013年已经突破200万吨，产量的提高势必会造成大量的栗子壳需要处理，因此如何实现栗子壳的资源化利用成为减轻垃圾处理负荷的重要途径。而且栗子壳碳元素含量较高，是一种制备活性炭的优选材料，作为一种可再生的能源在材料科学领域有着广阔的应用前景。

所以本公开实施例提供的一种基于栗子壳基多孔活性炭制备方法，该方法主要包括如下步骤：

步骤一：首先选取一些栗子壳对其进行元素分析如图1所示，选取一些碳元素含量较高的栗子壳做准备，将选好待处理的栗子壳烘干并研磨后加入氯化锌水溶液中进行浸渍一段时间形成混合物；

步骤二：将浸渍后的混合物进行烘干，然后进行活化处理，获得前驱体；

步骤三：最后用去离子水进行抽滤洗涤除去前驱体上多余的氯化锌后再次烘干最终得到多孔活性炭，如图2所示为该制备方法得到的一些栗子壳基多孔活性炭的sem图，通过对这些栗子壳进行n2吸脱附实验如图3所示，可以看出具有通过栗子壳制备的活性炭具有较强的吸附性能。

进一步地，上述步骤一中，首先栗子壳进行烘干研磨，具体研磨后的栗子壳粉末的粒径小于74μm，然后需要通过200目标准筛，其中筛孔径为74μm。在进行氯化锌水溶液浸渍的过程中，所述的活化剂氯化锌水溶液质量分数为25％；氯化锌水溶液与栗子壳粉末混合的质量比为5-25；浸渍时间为6-36h，这样能够充分反应。

进一步地，在步骤(2)中，在栗子壳浸渍后得到的混合物在80℃下干燥6h，然后置于管式炉中进行活化，活化温度为450-700℃，氛围气体为氮气；升温速度为10℃/min；活化时间为30-150min后从而获得前驱体。

进一步地，步骤(3)中，利用去离子水通过抽滤洗涤的方法清洗前驱体5-7次将前驱体中多余的氯化锌萃取出来，在80℃下干燥24h即可得到栗子壳基多孔活性炭。

本实施例中通过上述方法制备得到的多孔活性炭相对于基于其它生物制备的活性炭料具有较高的比表面积，通过对亚甲基蓝的吸附实验可得其具有较强的染料吸附性能；如图4所示为在不同制备参数(浸渍比、浸渍时间、活化温度、活化时间)下制备的栗子壳基多孔活性炭对亚甲基蓝染料吸附值的变化规律。

除此之外，通过上述方法得到的多孔活性炭也可以应用到在印染废水脱色处理中，该方法制备工艺简单易操作，提高了生物质废弃物的利用价值，实现了以废治废的目的。

下面以两个具体的制备实施例详细说明一下：

实施例1

制备栗子壳基多孔活性炭

在本实施例中取2g栗子壳研磨后过200目标准筛的栗子壳粉末浸渍于20g质量分数为25％的氯化锌水溶液中，静置27h，然后将浸渍后的混合物在80℃下干燥6h后置于管式炉中进行活化，升温速率为10℃/min，活化温度为600℃，活化时间为90min，活化过程结束后获得前驱体，最后将该前驱体用去离子水抽滤洗涤5-7次后再次在80℃下干燥24h，制得的多孔活性炭sem图如图5所示。

实施例2

制备栗子壳基多孔活性炭

在本实施例中取2g栗子壳研磨后过200目标准筛的栗子壳粉末浸渍于25g质量分数为25％的氯化锌水溶液中，静置24h，然后将混合物在80℃下干燥6h后置于管式炉中进行活化，升温速率为10℃/min，活化温度为600℃，活化时间为75min，活化过程结束后获得前驱体，最后将该前驱体用去离子水抽滤洗涤5-7次后再次在80℃下干燥24h，制得的多孔活性炭sem图如图6所示。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。