本發(fā)明屬于活性炭制備的領域,具體來說涉及一種以玉米芯為原料的活性炭制備方法。
背景技術:活性炭是由含炭物質(zhì)作原料,經(jīng)高溫炭化和活化制備的疏水性多孔炭質(zhì)材料,具有特殊微晶結構、發(fā)達孔隙結構、巨大比表面積和較強吸附能力,能有效地去除色度、臭味以及大多數(shù)有機污染物和某些無機物,目前已廣泛用于化學工業(yè)、食品加工、醫(yī)藥、國防、農(nóng)業(yè)等領域,尤其在環(huán)境保護中扮演著重要的角色,并且具有良好的發(fā)展前景??啡┰怯衩仔?、花生殼、甘蔗渣、棉籽殼等生物質(zhì)類物質(zhì)以及農(nóng)副產(chǎn)品加工下腳料高溫水解生產(chǎn)糠醛(呋喃甲醛)產(chǎn)生的固體廢棄物。我國的糠醛生產(chǎn)原料以玉米芯為主,每生產(chǎn)1t糠醛產(chǎn)生12t以上的糠醛廢渣,每年排放糠醛廢渣約3000萬噸,如不妥善處理,不僅會對環(huán)境造成污染,經(jīng)濟上還會產(chǎn)生巨大的浪費。糠醛渣的主要成分為纖維素、木質(zhì)素,是制備活性炭的極好原料。因此利用糠醛渣為原料生產(chǎn)活性炭,既可以解決廢渣的污染問題,又能降低活性炭的生產(chǎn)成本,具有明顯的經(jīng)濟效益和社會效益?;钚蕴康闹苽湟话惴譃閮刹剑旱谝徊绞窃谟醒鯒l件下含碳原料的高溫炭化;第二步是焦炭的活化,又分為物理法及化學法。通常認為,炭化是一連串的物質(zhì)分解和聚合等反應,主要分為400℃以下的一次分解反應,400℃-700℃的碳氧鍵斷裂反應,700℃-1000℃的脫氧反應等三個反應階段。無論原料是芳香族分子物質(zhì)還是鏈狀分子物質(zhì),經(jīng)過炭化過程后得到縮合苯環(huán)平面狀分子而形成三維網(wǎng)狀結構的炭化物。活化是制備活性炭的關鍵步驟,是活性炭成孔、豐富表面基團、擴大表面積及燒去無序碳的過程?;罨瘻囟群突罨瘯r間對炭表面含氧基團的種類和數(shù)量有著直接影響,從而影響著炭的性能。
技術實現(xiàn)要素:針對現(xiàn)有技術的不足之處,本發(fā)明的目的是提出一種以玉米芯為原料制備活性炭的方法。本發(fā)明的另一目的是提出用所述方法制備得到的產(chǎn)物。實現(xiàn)本發(fā)明上述目的的技術方案為:一種以玉米芯為原料制備活性炭和糠醛的方法,包括步驟:1)原料要求:玉米芯粉碎至粒徑在15mm~20mm,作為原料;2)加酸混合:粉碎了的玉米芯和質(zhì)量濃度為10~15%的硫酸溶液混合,硫酸溶液的用量與玉米芯質(zhì)量比為0.20~0.29:1;3)汽提水解:將水蒸氣與玉米芯和硫酸混合物接觸進行水解,水蒸氣溫度172℃~175℃,水解時間1.5~2h;4)糠醛收集:汽提水解和壓力排渣過程中收集含有糠醛的蒸汽,冷凝、蒸餾獲得糠醛產(chǎn)品;經(jīng)水解后的玉米芯和硫酸混合物即為糠醛渣;5)糠醛渣浸漬:KOH溶液與糠醛渣按照質(zhì)量比1:1混合,室溫下浸漬5h;6)浸漬糠醛渣烘干:浸漬后的糠醛渣烘干至無游離水狀態(tài);7)直接活化:烘干后的糠醛渣分兩段活化,先在500℃下活化30min,再在800℃下活化1h得到固體。其中,所述步驟1)中玉米芯的含水量為5~8%。本發(fā)明采用農(nóng)業(yè)廢棄物—玉米芯為原料,可以大量收購。收購后一般放置5~30天,通過自然風干獲得含水量5~8%的玉米芯。步驟2)中,硫酸溶液與玉米芯的質(zhì)量單位可以是kg/kg、g/g或斤/斤,或其他本領域技術人員公知的質(zhì)量單位。其中,...