一种柚子皮基活性炭的制备方法及其在脱除二氧化碳中乙烷的应用

本发明属于化工气体分离领域，具体涉及一种柚子皮基活性炭的制备方法及其在脱除二氧化碳中乙烷的应用。

背景技术：

1、二氧化碳(co2)捕集、利用与封存(ccus)是目前最有效的应对全球气候变化的关键技术之一，其对二氧化碳减排的贡献可达到10％以上。co2的排放主要来源于工业流程中煤、石油等化石燃料燃烧产生的烟道气，和化工生产过程中产生的工业废气。而烟道气和废气中除了含有co2，还含有h2s、so2、nox和c2h6等污染物。在co2分离净化工业面临的实际问题中，需要脱除微量c2h6的范围在3ppm-100ppm之间，才能达到食品级应用的标准。

2、常见的脱除方法有低温蒸馏法、膜分离法、催化燃烧法、吸附分离法。吸附法由于原料成本低、工艺流程简洁和使用能耗低等优点，被认为是最有前途的脱附方法之一。例如：中国专利文献cn 113577981 a制备了一种含氧微孔活性炭用于乙烷的选择性吸附，该方法为将生物质炭与koh研磨混合、于氮气氛围活化后得到所述含氧微孔活性炭。将所述含氧微孔活性炭与含有乙烷的混合物接触，完成对乙烷的选择性吸附。中国专利文献cn114192103 a通过对硅胶表面修饰碱金属离子，提高微孔数量、微孔孔容和比表面积，改变硅胶对乙烷的吸附量。

3、对比各种吸附材料，活性炭由于具有孔结构发达、比表面积较大和化学稳定性强等优点，被广泛应用于气体的吸附。与传统的煤基活性炭不同，生物质活性炭原料来源广泛、价格低廉、可再生性强并且污染较低，是用于活性炭吸附的优良原料。因此，如果对柚子皮这种生物质资源进行合理利用，不仅符合绿色经济发展的理念，而且还会缓解因柚子皮随意丢弃引起的环境污染问题。目前，资源丰富的柚子皮因具有经济性和环保性，已经成为备受关注的制备生物质吸附材料之一。

4、由于二氧化碳与乙烷性质相似，不易深度脱除，影响精制二氧化碳的品质。目前大多数脱c2h6的吸附剂只能在和c2h6性质差异较大的氮气(n2)中脱除c2h6，目前尚无价格低廉，可适用在二氧化碳中脱除c2h6的工业化应用吸附剂。

技术实现思路

1、本发明解决的是在co2中脱除低浓度c2h6的问题，提供了一种柚子皮基活性炭的制备方法及其在脱除二氧化碳中乙烷的应用，使用cucl2活化炭化的柚子皮，得到柚子皮基活性炭。所得柚子皮基活性炭制备工艺简单，价格低廉，适用于高浓度co2气氛脱c2h6。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种柚子皮基活性炭的制备方法，包括如下步骤：

4、(1)预处理：将柚子皮洗净烘干粉碎，过筛；

5、(2)将naoh溶于去离子水中，形成碱溶液；

6、(3)将柚子皮放入碱溶液中浸渍，取出后干燥，之后放入管式炉进行炭化，得到炭化的柚子皮；

7、(4)将炭化的柚子皮放入cucl2水溶液中进行浸渍，取出后干燥；

8、(5)浸渍得到的样品平铺在管式炉中进行活化，得到柚子皮基活性炭。

9、步骤(1)中，柚子皮烘干温度为90-100℃，烘干时间为12-24h。

10、步骤(1)中，过筛的目数为100目以下。

11、步骤(2)中，碱溶液中naoh质量分数为2％-30％。

12、步骤(3)中炭化温度为400-600℃，炭化时间为1-4h。

13、步骤(4)中，cucl2水溶液的浓度为0.1-2mol/l。

14、步骤(4)中浸渍时间为2-15h，浸渍温度为10-60℃，进一步地，浸渍时间为8-11h，浸渍温度为20-60℃。

15、步骤(4)中炭化的柚子皮与cucl2水溶液的质量比为1：5-1：25。

16、步骤(5)中活化温度为450-850℃。活化过程为通入惰性气体，置换空气，以5-10℃/min的速率升温至活化温度450-850℃，并恒温活化1-7h，继续通惰性气体降温至90-150℃。

17、本发明还提供所述柚子皮基活性炭在脱除二氧化碳中乙烷的应用。

18、脱除条件：常温、常压、co2/c2h6流量为10-50ml/min，二氧化碳气体中的乙烷体积分数为100-1000ppm。

19、本发明的有益效果：

20、(1)本发明使用cucl2活化炭化的柚子皮制备柚子皮基活性炭吸附剂，比表面积相对较高，具有丰富的吸附位点(如含氧官能团)。可以实现在co2中吸附脱除低浓度c2h6，脱c2h6效果显著，穿透吸附量达39.40μg/g，脱c2h6精度小于0.1ppm。

21、(2)本发明制备的柚子皮基活性炭利用率高，可以再生使用，利用成本低，经济效益高，适合规模化应用。

技术特征：

1.一种柚子皮基活性炭的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的一种柚子皮基活性炭的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，碱溶液中naoh质量分数为2％-30％。

3.如权利要求1所述的一种柚子皮基活性炭的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，cucl2水溶液的浓度为0.1-2mol/l。

4.如权利要求1所述的一种柚子皮基活性炭的制备方法，其特征在于：步骤(4)中浸渍时间为2-15h，浸渍温度为10-60℃。

5.如权利要求1所述的一种柚子皮基活性炭的制备方法，其特征在于：步骤(4)中炭化的柚子皮与cucl2水溶液的质量比为1：5-1：25。

6.如权利要求1所述的一种柚子皮基活性炭的制备方法，其特征在于：步骤(5)中活化温度为450-850℃。活化过程通入惰性气体。

7.一种权利要求1所述方法得到的柚子皮基活性炭在脱除二氧化碳中乙烷的应用。

8.如权利要求7所述柚子皮基活性炭在脱除二氧化碳中乙烷的应用，其特征在于：脱除条件为常温、常压，co2/c2h6流量为10-50ml/min，乙烷体积分数为100-1000ppm。

技术总结
本发明提供一种柚子皮基活性炭的制备方法及其在脱除二氧化碳中乙烷的应用，制备方法包括将柚子皮炭化，使用CuCl<subgt;2</subgt;活化炭化的柚子皮，得到柚子皮基活性炭。柚子皮基活性炭可以实现在CO<subgt;2</subgt;中吸附脱除低浓度C<subgt;2</subgt;H<subgt;6</subgt;，脱C<subgt;2</subgt;H<subgt;6</subgt;效果显著，穿透吸附量达39.40μg/g，脱C<subgt;2</subgt;H<subgt;6</subgt;精度小于0.1ppm。本发明制备的柚子皮基活性炭利用率高，成本低，经济效益高，适合规模化应用。

技术研发人员：张永春,陈月红,陈绍云
受保护的技术使用者：大连理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13