專(zhuān)利名稱(chēng)：一種活性炭的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及活性炭的制備，尤其涉及一種利用禽類(lèi)羽毛制備微孔活性炭的方法。
背景技術(shù)：
活性炭由于具有高度發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)、巨大的內(nèi)比表面積和優(yōu)良的吸附性能而受到大量的關(guān)注。此外，其也因使用溫度范圍廣，耐酸堿，吸附性強(qiáng)，可以再生，性能穩(wěn)定等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于制藥、化工、食品、加工、冶金工業(yè)、農(nóng)業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域。目前，我國(guó)生產(chǎn)活性炭的碳源主要來(lái)自于木質(zhì)(果殼)和煤質(zhì)兩類(lèi)，一方面，我國(guó)果殼資源有限，果殼類(lèi)活性炭的收率較低；我國(guó)同時(shí)又是少林國(guó)家，有些地區(qū)采用成片砍伐林木制取活性炭，已經(jīng)造成該地區(qū)的森林破環(huán)，水土流失，因而，生產(chǎn)活性炭只能采用林業(yè)加 工廢料。另一方面，雖然我國(guó)煤炭資源比較豐富，煤炭產(chǎn)量居世界首位，但是用于生產(chǎn)活性炭的低灰分、弱粘結(jié)類(lèi)型的資源也并不多，就目前的開(kāi)采而言，也沒(méi)有做到分類(lèi)型開(kāi)發(fā)，若干年后，煤質(zhì)活性炭原料緊張的狀況也是不可避免的。另外，由木質(zhì)和煤質(zhì)作碳源制備活性炭時(shí)需要經(jīng)過(guò)物理或化學(xué)活化。化學(xué)活化是以ZnCl2, Κ0Η,，H3PO4, HNO3等為活化劑，與炭材料混合后在500-90(TC、常壓條件下直接活化制備活性炭。由于化學(xué)活化對(duì)設(shè)備腐蝕性大，污染環(huán)境，且其制備的活性炭中易殘留化學(xué)藥品，因此其應(yīng)用受到限制；物理活化是用CO2,H20，空氣等氧化性氣體作為活化劑，在常壓、700-100(TC下與炭材料發(fā)生反應(yīng)制備多孔炭材料。因?yàn)橐蕾?lài)氧化碳原子形成孔隙結(jié)構(gòu)，故物理活化具有活化收率低，且活化溫度較高等缺點(diǎn)。綜上所述，在不活化的條件下，開(kāi)發(fā)利用可再生資源制備活性炭很有必要。禽類(lèi)羽毛作為一種廢棄資源，全球每年產(chǎn)量可達(dá)數(shù)億噸，尤其在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中，大規(guī)模的家禽養(yǎng)殖產(chǎn)生了大量的禽類(lèi)羽毛廢物。對(duì)于這些可利用價(jià)值低的廢棄禽類(lèi)羽毛被大量棄置于環(huán)境中，不但污染水、氣環(huán)境，而且導(dǎo)致蒼蠅、病毒滋生，給人類(lèi)健康帶來(lái)威脅。隨著禽流感的流行，禽類(lèi)羽毛也有傳播疾病的危險(xiǎn)。在我國(guó)，對(duì)廢棄禽類(lèi)羽毛資源的利用中，約109Γ20%主要用于制備動(dòng)物飼料，利用率和利用價(jià)值都不高，而另外大部分都沒(méi)有被充分利用。因此，開(kāi)發(fā)以禽類(lèi)羽毛為原料生產(chǎn)活性炭的新工藝，意義重大。

發(fā)明內(nèi)容
下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作如下闡述。具體說(shuō)明如下本發(fā)明所使用的禽類(lèi)羽毛原料資源豐富，且成本低廉，采用禽類(lèi)羽毛作為原料，通過(guò)將禽類(lèi)羽毛在一定溫度下炭化，提供一種微孔炭材料新的制備方法。以禽類(lèi)羽毛為碳源，既能緩解廢棄禽類(lèi)羽毛對(duì)環(huán)境造成的污染，又能充分利用廢棄資源，變廢為寶，具有良好的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益和綜合利用價(jià)值。本發(fā)明的目的是提供一種微孔活性炭的制備方法。本發(fā)明所提供的制備微孔活性炭的方法包括以下步驟I)將廢棄禽類(lèi)羽毛洗凈，烘干；
2)將烘干后的羽毛放入管式電阻爐，在一定得溫度下進(jìn)行炭化，研磨后得到炭化產(chǎn)物。所述步驟I)中的廢棄禽類(lèi)羽毛包括雞毛，鴨毛，鵝毛的一種或幾種。所述步驟2)中的炭化，是禽類(lèi)羽毛在惰性氣體保護(hù)下，以I 10°C /min升溫速率，從室溫升至350 520°C，保溫60 240分鐘。本發(fā)明的有益效果是采用廢棄禽類(lèi)羽毛作為單一碳源，在350 520°C炭化，在不用活化的條件下，即可制備微孔活性炭。因此本發(fā)明充分利用了廢棄禽類(lèi)羽毛資源，降低了制備微孔活性炭的材料成本，避免了使用化學(xué)試劑活化對(duì)環(huán)境造成的污染，且炭化溫度低，耗能少，制備的微孔活性炭可廣泛應(yīng)用于制藥、化工、食品、加工、冶金工業(yè)、農(nóng)業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域。所述廢棄禽類(lèi)羽毛包括雞毛，鴨毛，鵝毛等的任意一種或幾種。 所述的惰性氣體為氮?dú)狻?br>

圖I為制備的微孔活性炭透射電鏡圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明實(shí)施例一用清水將羽毛洗滌干凈，在40°C的溫度下烘干；將經(jīng)過(guò)處理的羽毛裝入坩堝，放入管式電阻爐中，在惰性氣體保護(hù)的情況下，以rc /min的升溫速率升溫至350°C，保溫60分鐘，然后降至室溫；將炭化后的羽毛放入研磨罐中，快速研磨30分鐘后，再過(guò)篩(400目)，制得微孔活性炭。計(jì)算活性炭產(chǎn)率(活性炭產(chǎn)率=炭化產(chǎn)物質(zhì)量/炭化前物質(zhì)質(zhì)量)，用氮?dú)馕?脫附儀測(cè)得其比表面積，微孔孔體積和孔徑，結(jié)果見(jiàn)表I。實(shí)施例二 用清水將羽毛洗滌干凈，在60°C的溫度下烘干；將經(jīng)過(guò)處理的羽毛裝入坩堝，放入管式電阻爐中，在惰性氣體保護(hù)的情況下，以5°C /min的升溫速率升溫至380°C，保溫100分鐘，然后降至室溫；將炭化的羽毛放入研磨罐中，快速研磨30分鐘后，再過(guò)篩(400目)，制得微孔活性炭。計(jì)算活性炭產(chǎn)率(活性炭產(chǎn)率=炭化產(chǎn)物質(zhì)量/炭化前物質(zhì)質(zhì)量)，用氮?dú)馕絻x/脫附儀測(cè)得了其比表面積，微孔孔體積和孔徑，結(jié)果見(jiàn)表I。實(shí)施例三用清水將羽毛洗滌干凈，在80°C的溫度下烘干；將經(jīng)過(guò)處理的羽毛裝入坩堝，放入管式爐中，在惰性氣體保護(hù)的情況下，以10°C /min的升溫速率升溫至400°C，保溫150分鐘，然后降至室溫；將炭化的羽毛放入研磨罐中，快速研磨30分鐘后，再過(guò)篩(400目)，制得微孔活性炭。計(jì)算活性炭產(chǎn)率(活性炭產(chǎn)率=炭化產(chǎn)物質(zhì)量/炭化前物質(zhì)質(zhì)量)，用氮?dú)馕?脫附儀測(cè)得了其比表面積，微孔孔體積和孔徑，結(jié)果見(jiàn)表I。
實(shí)施例四用清水將羽毛洗滌干凈，在80°C的溫度下烘干；將經(jīng)過(guò)處理的羽毛裝入坩堝，放入管式爐中，在惰性氣體保護(hù)的情況下，以3°C /min的升溫速率升溫至430°C，保溫180分鐘，然后降至室溫；將炭化的羽毛放入研磨罐中，快速研磨30分鐘后，再過(guò)篩(400目)，制得微孔活性炭。計(jì)算活性炭產(chǎn)率(活性炭產(chǎn)率=炭化產(chǎn)物質(zhì)量/炭化前物質(zhì)質(zhì)量)，用氮?dú)馕?脫附儀測(cè)得了其比表面積，微孔孔體積和孔徑，結(jié)果見(jiàn)表I。實(shí)施例五用清水將羽毛洗滌干凈，在80°C的溫度下烘干；
將經(jīng)過(guò)處理的羽毛裝入坩堝，放入管式爐中，在惰性氣體保護(hù)的情況下，以7°C /min的升溫速率升溫至470°C，保溫200分鐘，然后降至室溫；將炭化的羽毛放入研磨罐中，快速研磨30分鐘后，再過(guò)篩(400目)，制得微孔活性炭。計(jì)算活性炭產(chǎn)率(活性炭產(chǎn)率=炭化產(chǎn)物質(zhì)量/炭化前物質(zhì)質(zhì)量)，用氮?dú)馕?脫附儀測(cè)得了其比表面積，微孔孔體積和孔徑，結(jié)果見(jiàn)表I。實(shí)施例六用清水將羽毛洗滌干凈，在80°C的溫度下烘干；將處理過(guò)的羽毛裝入坩堝，放入管式爐中，在惰性氣體保護(hù)的情況下，以9°C /min的升溫速率升溫至520°C，保溫240分鐘，然后降至室溫；將炭化的羽毛放入研磨罐中，快速研磨30分鐘后，再過(guò)篩(400目)，制得微孔活性炭。計(jì)算活性炭產(chǎn)率(活性炭產(chǎn)率=炭化產(chǎn)物質(zhì)量/炭化前物質(zhì)質(zhì)量)，用氮?dú)馕?脫附儀測(cè)得了其比表面積，微孔孔體積和孔徑，結(jié)果見(jiàn)表I。表I微孔活性炭理化參數(shù)
權(quán)利要求
1.一種活性炭的制備方法，其特征在于 所使用的原料是禽類(lèi)羽毛， 具體步驟包括 將禽類(lèi)羽毛洗凈，烘干； 將烘干后的羽毛在惰性氣體保護(hù)下，以I 10°c /min的升溫速率，從室溫升至350 520°C，保溫60 240分鐘，再降至室溫，研磨過(guò)篩后得到微孔活性炭。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的活性炭的制備方法，其特征在于所述廢棄禽類(lèi)羽毛包括雞毛，鴨毛，鵝毛等的任意一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的活性炭的制備方法，其特征在于所述的惰性氣體為氮?dú)狻?br> 4.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的活性炭的制備方法，具體包括 用清水將羽毛洗滌干凈，在40°C的溫度下烘干； 將上述處理過(guò)的羽毛裝入坩堝，放入管式電阻爐中，在惰性氣體保護(hù)的情況下，以I0C /min的升溫速率升溫至350°C，保溫60分鐘，然后降至室溫； 將炭化后的羽毛放入研磨罐中，快速研磨30分鐘后，再過(guò)篩(400目)，制得微孔活性炭。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的活性炭的制備方法，具體包括 用清水將羽毛洗滌干凈，在60°C的溫度下烘干； 將上述處理過(guò)的羽毛裝入坩堝，放入管式電阻爐中，在惰性氣體保護(hù)的情況下，以5°C /min的升溫速率升溫至380°C，保溫100分鐘，然后降至室溫； 將炭化的羽毛放入研磨罐中，快速研磨30分鐘后，再過(guò)篩(400目)，制得微孔活性炭。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的活性炭的制備方法，具體包括 用清水將羽毛洗滌干凈，在80°C的溫度下烘干； 將上述處理過(guò)的羽毛裝入坩堝，放入管式爐中，在惰性氣體保護(hù)的情況下，以10°C /min的升溫速率升溫至400°C，保溫150分鐘，然后降至室溫； 將炭化的羽毛放入研磨罐中，快速研磨30分鐘后，再過(guò)篩(400目)，制得微孔活性炭。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的活性炭的制備方法，具體包括 用清水將羽毛洗滌干凈，在80°C的溫度下烘干； 將上述處理過(guò)的羽毛裝入坩堝，放入管式爐中，在惰性氣體保護(hù)的情況下，以3°C /min的升溫速率升溫至430°C，保溫180分鐘，然后降至室溫； 將炭化的羽毛放入研磨罐中，快速研磨30分鐘后，再過(guò)篩(400目)，制得微孔活性炭。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的活性炭的制備方法，具體包括 用清水將羽毛洗滌干凈，在80°C的溫度下烘干； 將上述處理過(guò)的羽毛裝入坩堝，放入管式爐中，在惰性氣體保護(hù)的情況下，以7V /min的升溫速率升溫至470°C，保溫200分鐘，然后降至室溫； 將炭化的羽毛放入研磨罐中，快速研磨30分鐘后，再過(guò)篩(400目)，制得微孔活性炭。
9.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的活性炭的制備方法，具體包括 用清水將羽毛洗滌干凈，在80°C的溫度下烘干； 將上述處理過(guò)的羽毛裝入坩堝，放入管式爐中，在惰性氣體保護(hù)的情況下，以9°C /min的升溫速率升溫至520°C，保溫240分鐘，然后降至室溫；將炭化 的羽毛放入研磨罐中，快速研磨30分鐘后，再過(guò)篩(400目)，制得微孔活性炭。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種活性炭的制備方法，其包括原材料的預(yù)處理過(guò)程和炭化過(guò)程，最后得到微孔活性炭。所述炭化過(guò)程是在常壓、溫度為350～520℃下進(jìn)行的，炭化升溫速率為1～10℃/min。本發(fā)明利用廢棄的禽類(lèi)羽毛作為原材料，為制備微孔炭材料提供一種新的方法，一方面緩解了禽類(lèi)羽毛造成的環(huán)境污染問(wèn)題，充分利用可再生資源；另一方面降低了微孔炭材料的制造成本，且炭化溫度低，降低了炭化過(guò)程的能耗，還避免了使用化學(xué)試劑活化對(duì)環(huán)境造成的污染，具有良好的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益和綜合利用價(jià)值。
文檔編號(hào)C01B31/08GK102838112SQ20121036401
公開(kāi)日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月26日
發(fā)明者曹琪, 王強(qiáng), 敬波, 況皓, 周玲 申請(qǐng)人:湘潭大學(xué)