利用向日葵秸稈制備活性炭方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種利用向日葵秸稈制備活性炭方法，是將向日葵秸稈粉碎過80目篩，再與氯化鋅，碳酸銨，紅土混合均勻，然后利用粉體造粒機(jī)造粒，干燥后轉(zhuǎn)入回轉(zhuǎn)爐中煅燒而得。本發(fā)明制備的活性炭具有比表面積大及吸附能力高的特點(diǎn)，對(duì)亞甲基藍(lán)、甲基紫等陽離子染料及重金屬離子，如銅離子，鉛離子，鎘離子，鎳離子等均具有很好的吸附性能，因此，可用于染料廢水、重離子廢水等工業(yè)廢水的處理。另外，本發(fā)明的制備中，向日葵秸稈粉碎后直接造粒，不需要任何處理，不僅簡(jiǎn)化了制備工藝，減少了三廢物質(zhì)排放，同時(shí)大大降低了活性炭的制備成本。
【專利說明】利用向日癸結(jié)軒制備活性灰方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種活性炭的制備方法，尤其涉及一種利用向日葵秸桿制備活性炭方法，屬于吸附材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]活性炭是由含炭為主的物質(zhì)為原料，經(jīng)高溫炭化和活化制得的疏水性吸附劑?；钚蕴亢写罅课⒖祝哂芯薮蟮谋缺砻娣e，能有效地去除色度、臭味，可去除二級(jí)出水中大多數(shù)有機(jī)污染物和某些無機(jī)物，包含某些有毒的重金屬?；钚蕴康闹饕煞譃樘?，并含少量氧、氫、硫、氮、氯等元素。普通活性炭的比表面積在500~1700m2/g間。具有很強(qiáng)的吸附性能，為用途極廣的一種工業(yè)吸附劑。
[0003]傳統(tǒng)的活性炭制備原料為煤炭、木材及椰殼，這幾種原料因來源有限或生長周期過長,生產(chǎn)出的活性炭成本較高。
[0004]目前文獻(xiàn)報(bào)道的利用向日葵秸桿制備活性炭的方法，《生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)》2011，20(2): 353-358p報(bào)道了 “磷酸活化活性炭對(duì)Cu2+的吸附特征研究”。該文以向日葵秸桿為原料，經(jīng)磷酸活化制得活性炭，并研究了向日葵秸桿基活性炭對(duì)銅離子的吸附性能。結(jié)果表明，溶液PH值為5~6時(shí)活性炭對(duì)Cu2+的去除效果最好；向50mL170mg·L-1的溶液中加入0.5 g活性炭，溫度為45°C、吸附時(shí)間為Ih時(shí)，對(duì)Cu2+的去除率可達(dá)98.3%。但是，該文主要以磷酸處理為主，磷酸的用量非常大(秸桿與磷酸的質(zhì)量比達(dá)到了 1: 1.8)，不僅浪費(fèi)了磷酸資源，增加了活性炭的成本，活性炭的吸附量不是很高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種利用向日葵秸桿制備活性炭的方法。
[0006]一、活性炭的制備
本發(fā)明制備活性炭的方法，是將向日葵秸桿粉碎過80目篩，與氯化鋅、碳酸銨、紅土混合均勻，利用粉體造粒機(jī)造粒，在100~120°C下干燥至恒重后轉(zhuǎn)入回轉(zhuǎn)爐中，于600~750°C下煅燒1.5~2.5h，即得活性炭產(chǎn)品。
[0007]上述氯化鋅的添加量為稻桿質(zhì)量的2%~5%,碳酸銨的添加量為稻桿質(zhì)量的1%~5%，紅土的添加量為秸桿質(zhì)量的10%~15%。
[0008]二、活性炭的結(jié)構(gòu)表征
1、掃描電鏡表征:圖1為本發(fā)明制備的活性炭的掃描電鏡圖。從活性炭的電鏡照片可以看出，秸桿和紅土較好的分散在一起，達(dá)到了實(shí)驗(yàn)預(yù)期目標(biāo)。
[0009]2、紅外譜圖表征:圖2為本發(fā)明制備的活性炭的紅外譜圖。在圖2中未發(fā)現(xiàn)新的化學(xué)鍵產(chǎn)生，由此可以說明本發(fā)明的材料是各原料物理混合的產(chǎn)物。
[0010]3、氮?dú)馕矫摳綔y(cè)試:孔徑為4.783~9.056nm,比表面積為1809~2036m2/g。
[0011]三、活性炭的吸附性能1、對(duì)有機(jī)染料的吸附
1.1測(cè)定方法:在250 mL錐形瓶中放入濃度為1200mg/L的亞甲基藍(lán)(甲基紫)溶液100mL，添加一定量的活性炭，30°C下吸附6h，靜置，取其上層溶液經(jīng)過濾，用紫外分光光度計(jì)在665 nm下測(cè)定其相應(yīng)的吸光度，由吸光度計(jì)算剩余有機(jī)物的濃度進(jìn)而得到吸附量。
[0012]1.2測(cè)試結(jié)果:對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附量可達(dá)到800~1000mg/g，甲基紫的吸附量可達(dá)到 950 ~1100mg/g。
[0013]2、對(duì)Cu2+的吸附性能
2.1測(cè)定方法:稱取一定量的活性炭置于250 ml錐形瓶中，加入100 ml濃度為200mg/L的CuSO4溶液，在30°C恒溫水浴鍋中振蕩3 h。振蕩結(jié)束后，取溶液10 ml離心，取上清液利用原子吸收測(cè)試儀進(jìn)行檢測(cè)。
[0014]2.2測(cè)試結(jié)果:對(duì)Cu2+的吸附量不低于197mg/g。
[0015]3、對(duì)Pb2+的吸附性能
3.1測(cè)定方法:稱取一定量的活性炭置于250 ml錐形瓶中，加入100 ml濃度為200mg/L Pb (NO3)2溶液，在30°C恒溫水浴鍋中振蕩3 h。振蕩結(jié)束后，取溶液10 ml離心，取上清液利用原子吸收測(cè)試儀進(jìn)行檢測(cè)。
[0016]2.2測(cè)試結(jié)果:對(duì)Pb2+的吸附量不低于120 mg/g。
[0017]4、對(duì)Cd2+的吸附性能
4.1測(cè)定方法:稱取一定量的活性炭置于250 ml錐形瓶中，加入100 ml濃度為50mg/L Cd (NO3)2溶液，在30·°C恒溫水浴鍋中振蕩I h。振蕩結(jié)束后，取溶液10 ml離心，取上清液利用原子吸收測(cè)試儀進(jìn)行檢測(cè)。
[0018]4.2測(cè)試結(jié)果:對(duì)Cd2+的吸附量不低于35 mg/g。
[0019]5、對(duì)Ni2+的吸附性能
5.1測(cè)定方法:稱取一定量的活性炭置于250 ml錐形瓶中，加入100 ml濃度為200mg/L NiSO4溶液，在30°C恒溫水浴鍋中振蕩I h。振蕩結(jié)束后，取溶液10 ml離心，取上清液利用原子吸收測(cè)試儀進(jìn)行檢測(cè)。
[0020]5.2測(cè)試結(jié)果:對(duì)Ni 2+的吸附量不低于98 mg/g。
[0021]上述實(shí)驗(yàn)表明，本發(fā)明制備的活性炭具有比表面積大、孔容及吸附能力高的特點(diǎn)，對(duì)亞甲基藍(lán)、甲基紫等陽離子染料及重金屬離子銅離子，鉛離子，鎘離子及鎳離子等均具有很好的吸附性能，因此，可用于染料廢水、重離子廢水等工業(yè)廢水的處理。另外，制備過程中，向日葵秸桿粉碎后直接造粒，不需要任何處理，不僅簡(jiǎn)化了制備工藝，減少了三廢物質(zhì)排放，同時(shí)大大降低了活性炭的制備成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明制備的活性炭的掃描電鏡圖；
圖2為本發(fā)明制備的活性炭的紅外譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面通過【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明活性炭的制備和吸附性能作進(jìn)一步的說明。
[0024]實(shí)施例1:稱取1000kg向日葵秸桿(包括外層硬殼)，用粉碎機(jī)粉碎，過80目篩，與20kg氯化鋅，IOkg碳酸銨及IOOkg紅土混合,在粉體混合機(jī)中混合均勻后利用粉體造粒機(jī)造粒；再將所造顆粒在100~120°C下干燥至恒重后轉(zhuǎn)入回轉(zhuǎn)爐中，于600°C下煅燒2.0h,即得活性炭產(chǎn)品。
[0025]活性炭產(chǎn)品的比表面積為1935m2/g，孔徑為8.365nm。
[0026]對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附量可達(dá)到869 mg/g ο對(duì)甲基紫的吸附量可達(dá)到978 mg/g。對(duì)Cu2+吸附量達(dá)到197 mg/g。對(duì)Pb2+的吸附量達(dá)到120 mg/g。對(duì)Cd 2+的吸附量達(dá)到35 mg/go對(duì)Ni 2+的吸附量達(dá)至Li 98 mg/g O
[0027]實(shí)施例2:稱取1000kg向日葵秸桿(包括外層硬殼)，用粉碎機(jī)粉碎，過80目篩，與30kg氯化鋅,20kg碳酸銨及IlOkg紅土混合,在粉體混合機(jī)中混合均勻后利用粉體造粒機(jī)造粒；再將所造顆粒在100~120°C下干燥至恒重后轉(zhuǎn)入回轉(zhuǎn)爐中，于650°C下煅燒2.0h,即得活性炭產(chǎn)品。
[0028]活性炭產(chǎn)品的比表面積為2036m2/g，孔徑為4.783nm。
[0029]對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附量可達(dá)到1000 mg/g。對(duì)甲基紫的吸附量可達(dá)到1100 mg/g。對(duì)Cu2+吸附量達(dá)到199 mg/g。對(duì)Pb2+的吸附量達(dá)到136 mg/g。對(duì)Cd 2+的吸附量達(dá)到45mg/go對(duì)Ni 2+的吸附量達(dá)至Li 103 mg/g O
[0030]實(shí)施例3:稱取1000kg向日葵秸桿(包括外層硬殼)，用粉碎機(jī)粉碎，過80目篩，與40kg氯化鋅,30kg碳酸銨及120kg紅土混合,在粉體混合機(jī)中混合均勻后利用粉體造粒機(jī)造粒；再將所造顆粒在100~120°C下干燥至恒重后轉(zhuǎn)入回轉(zhuǎn)爐中，于700°C下煅燒1.5h，即得活性炭產(chǎn)品。
[0031]活性炭產(chǎn)品的比表面積為1809m2/g，孔徑為9.056nm。
[0032]對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附量可達(dá)到800mg/g。對(duì)甲基紫的吸附量可達(dá)到950 mg/g。對(duì)Cu2+吸附量達(dá)到197.8 mg/g。對(duì)Pb2+的吸附量達(dá)到127 mg/g。對(duì)Cd 2+的吸附量達(dá)到38mg/g。對(duì)Ni 2+的吸附量達(dá)到115 mg/g。
[0033]實(shí)施例4:稱取1000kg向日葵秸桿(包括外層硬殼)，用粉碎機(jī)粉碎，過80目篩，與50kg氯化鋅,40kg碳酸銨及140kg紅土混合,在粉體混合機(jī)中混合均勻后利用粉體造粒機(jī)造粒；再將所造顆粒在100~120°C下干燥至恒重后轉(zhuǎn)入回轉(zhuǎn)爐中，于750°C下煅燒1.0h,即得活性炭產(chǎn)品。
[0034]活性炭產(chǎn)品的比表面積為1996m2/g，孔徑為7.326nm。
[0035]對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附量可達(dá)到945 mg/g。對(duì)甲基紫的吸附量可達(dá)到1023 mg/g。對(duì)Cu2+吸附量達(dá)到198.2 mg/g。對(duì)Pb2+的吸附量達(dá)到135 mg/g。對(duì)Cd 2+的吸附量達(dá)到38mg/g ο對(duì)Ni 2+的吸附量達(dá)到160 mg/g ο
[0036]實(shí)施例5:稱取1000kg向日葵秸桿(包括外層硬殼)，用粉碎機(jī)粉碎，過80目篩，與20kg氯化鋅,50kg碳酸銨及150kg紅土混合,在粉體混合機(jī)中混合均勻后利用粉體造粒機(jī)造粒；再將所造顆粒在100~120°C下干燥至恒重后轉(zhuǎn)入回轉(zhuǎn)爐中，于750°C下煅燒1.5h，即得活性炭產(chǎn)品。
[0037]活性炭產(chǎn)品的比表面積為2011m2/g，孔徑為8.635 nm。
[0038]對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附量可達(dá)到971mg/g。對(duì)甲基紫的吸附量可達(dá)到1056 mg/g。對(duì)Cu2+吸附量達(dá)到199 mg/g。對(duì)Pb2+的吸附量達(dá)到198 mg/g。對(duì)Cd 2+的吸附量達(dá)到41 mg/go對(duì)Ni 2+的吸附量達(dá)到179 mg/g。
【權(quán)利要求】
1.利用向日葵秸桿制備活性炭方法，是將向日葵秸桿粉碎，過80目篩后與氯化鋅、碳酸銨、紅土混合均勻，再利用粉體造粒機(jī)造粒，干燥至恒重后轉(zhuǎn)入回轉(zhuǎn)爐中，于600~750°C下煅燒1.5~2.5h，即得活性炭產(chǎn)品。
2.如權(quán)利要求1所述利用向日葵秸桿制備活性炭方法，其特征在于:氯化鋅的添加量為向日葵稻桿質(zhì)量的2%~5%。
3.如權(quán)利要求1所述利用向日葵秸桿制備活性炭方法，其特征在于:碳酸銨的添加量為向日葵稻桿質(zhì)量的1%~5%。
4.如權(quán)利要求1所述利用向日葵秸桿制備活性炭方法，其特征在于:紅土的添加量為向日葵稻桿質(zhì)量的10%~15%。
5.如權(quán)利要求1所述利用向日葵秸桿制備活性炭方法，其特征在于:所造干燥是在100~120°C下進(jìn)行。
【文檔編號(hào)】C01B31/08GK103588201SQ201310572446
【公開日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月15日
【發(fā)明者】唐海峰, 韓欣蔚, 周小光 申請(qǐng)人:白銀海博生化科技有限公司