至40 °C，離心脫水至固含量為不低于65%，離心速率為5000轉(zhuǎn)/分鐘，獲得棕褐色粘稠不透明液體即為生物質(zhì)基可發(fā)性漿料，檢測(cè)其黏度為3890 mpa.S，固體含量 66.80%，ρΗ=6.5。
[0022](4)依次向步驟3獲得的生物質(zhì)基可發(fā)性漿料中加入質(zhì)量占生物質(zhì)基可發(fā)性漿料質(zhì)量5%的丙三醇、質(zhì)量占生物質(zhì)基可發(fā)性漿料質(zhì)量2%的吐溫-80、質(zhì)量占生物質(zhì)基可發(fā)性漿料質(zhì)量3%的偶氮二甲酰胺、質(zhì)量占生物質(zhì)基可發(fā)性漿料質(zhì)量2.4%的正戊烷、質(zhì)量占生物質(zhì)基可發(fā)性漿料質(zhì)量1.2%的碳酸氫銨、質(zhì)量占生物質(zhì)基可發(fā)性漿料質(zhì)量0.6%的碳酸氫鈉和質(zhì)量占生物質(zhì)基可發(fā)性漿料質(zhì)量2.5%的氯化銨，以150?200轉(zhuǎn)/分鐘的速率攪拌均勻后，倒入模具中，置于80°C環(huán)境下發(fā)泡固化15 min，然后在100°C下干燥熟化30 min，獲得炭化前驅(qū)體；
(5)將炭化前驅(qū)體置于井式爐中于250°C炭化30 min，冷卻至室溫后，移入高溫管式爐中，在氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下，以10°C /min升溫速率升溫至600°C，于600°C活化4 h后停止加熱，待活化產(chǎn)物隨爐冷卻后取出，以去離子水和0.5 mol/L的鹽酸溶液交替清洗活化產(chǎn)物至洗出液為中性，然后將活化產(chǎn)物置于73±2°C的真空干燥箱中干燥8 h，制得大顆粒泡沫炭。
[0023]圖1為本實(shí)施例獲得的大顆粒泡沫炭掃描電鏡圖，采用ULTRA1000真密度儀測(cè)量該大顆粒泡沫炭的開(kāi)孔率為85%，以JW-BK400比表面微孔分析儀測(cè)量該大顆粒泡沫炭的比表面積為3.17 m2/g，以HY-0580微機(jī)控制電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)量其泡沫炭壓縮強(qiáng)度為3.59MPa0
[0024]以國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)HJ 535-2009所規(guī)定的水質(zhì)氨氮的測(cè)定納氏試劑分光光度法的測(cè)定，本實(shí)施例獲得的大顆粒泡沫炭吸附磷酸根離子能力是5.43 mg/g，吸附銨根離子能力是13.44 mg/g ο
[0025]實(shí)施例3
一種利用玉米芯制備大顆粒泡沫炭的方法，具體步驟如下:
(1)將玉米芯干燥至含水量低于12%，然后粉碎至90目；
(2)將650g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的磷酸溶液加入反應(yīng)釜，開(kāi)啟攪拌器，緩慢加入300 g玉米芯，酸催化進(jìn)行原位縮聚反應(yīng)40 min ；
(3)向反應(yīng)釜中加入100g預(yù)羥甲基脲改性淀粉膠粘劑，升溫至80°C，反應(yīng)60 min，然后降溫至40°C，離心脫水至固含量為70%，所獲得棕褐色粘稠不透明液體即為生物質(zhì)基可發(fā)性漿料，檢測(cè)其黏度為4530 mpa.S，固體含量71.35%，pH=6.0。
[0026](4)依次向步驟3獲得的生物質(zhì)基可發(fā)性漿料中加入質(zhì)量占生物質(zhì)基可發(fā)性漿料質(zhì)量9%的丙三醇、3.6%的0P-10、6%的偶氮二甲酰胺、6%的正戊烷、1%的碳酸氫銨、1.2%的碳酸氫鈉、2.5%的六次甲基四胺和2.5%的磷酸銨，以150?200轉(zhuǎn)/分鐘的速率攪拌均勻后，倒入自制模具中，置于80°C環(huán)境下發(fā)泡固化30 min，然后在110°C下干燥熟化20 min,獲得炭化前驅(qū)體；
(5)將炭化前驅(qū)體置于井式爐中于150°C炭化30 min，產(chǎn)物冷卻至室溫后，移入高溫管式爐中，在氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下，以10°C /min升溫速率加熱至500°C并于500°C活化4 h，待活化產(chǎn)物隨爐冷卻后取出，以去離子水、0.5 mol/L鹽酸溶液交替清洗直至洗出液為中性，然后將活化產(chǎn)物在73±2°C的真空干燥箱中干燥8 h后，制得大顆粒泡沫炭。
[0027]圖2為本實(shí)施例獲得的大顆粒泡沫炭掃描電鏡圖，大顆粒泡沫炭的開(kāi)孔率90 %，比表面積達(dá)4.25 m2/g，泡沫炭壓縮強(qiáng)度為2.18 MPa,泡沫炭吸附磷酸根離子能力是8.65mg/g，吸附錢(qián)根離子能力是15.21 mg/g ο
[0028]對(duì)實(shí)施例1、2獲得的大顆粒泡沫炭進(jìn)行壓縮強(qiáng)度測(cè)試，將泡沫炭制備成長(zhǎng)寬各2cm，高Icm的方狀體，在壓縮速率為5mm/min的萬(wàn)能力學(xué)試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行強(qiáng)度測(cè)試，結(jié)果如圖3所示，由圖3可知，大顆粒泡沫炭的壓縮強(qiáng)度可達(dá)3.5 MPa，說(shuō)明大顆粒泡沫炭具有良好的壓縮強(qiáng)度。
[0029]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，如在具體實(shí)施過(guò)程中，表面活性劑除含有丙三醇外，還可以包括吐溫-80、0P-10、或它們的混合物；固化劑也可以可以為氯化銨、六次甲基四胺、磷酸銨的一種或多種，這些這些改進(jìn)和潤(rùn)飾均可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明之目的，也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種利用玉米芯制備大顆粒泡沫炭的方法，其特征在于，具體步驟如下: Ca)將玉米芯干燥至含水量低于12%，粉碎成60-90目的玉米芯粉末； (b)將玉米芯粉末與催化劑按質(zhì)量比6:13-15均勻混合，30-50°C溫度下，以150-180轉(zhuǎn)/分鐘的速率攪拌反應(yīng)30-40 min ； (c)加入膠粘劑，所加入膠粘劑與玉米芯粉末質(zhì)量比為1-1.5:3，升溫至80°C反應(yīng)60min，然后冷卻至40°C，離心脫水至反應(yīng)液中固含量不低于65%，獲得生物質(zhì)基可發(fā)性漿料； Cd)將步驟c獲得的生物質(zhì)基可發(fā)性漿料以及表面活性劑、發(fā)泡劑、固化劑加入反應(yīng)釜，攪拌均勻后倒入模具，80°C發(fā)泡固化15-30 min，然后100_110°C干燥熟化20-30 min，獲得炭化前驅(qū)體； 其中，所加入表面活性劑質(zhì)量為生物質(zhì)基可發(fā)性漿料質(zhì)量的7-12.6%，所加入發(fā)泡劑質(zhì)量為生物質(zhì)基可發(fā)性漿料質(zhì)量的7.2-14.2%，所加入固化劑質(zhì)量為生物質(zhì)基可發(fā)性漿料質(zhì)量的 2.5-5% ； Ce)將步驟d獲得的炭化前驅(qū)體置于井式爐中，150-350°C下炭化20-60 min，然后移入高溫管式爐中，氮?dú)夥諊?，?0°C /min的升溫速率升溫置500-600°C，活化4 h后，將產(chǎn)物冷卻至室溫，即獲得活化產(chǎn)物； (f)以去離子水和0.1-0.5 mol/L的鹽酸溶液交替清洗活化產(chǎn)物至洗出液為中性，然后將產(chǎn)物置于73±2°C真空干燥8 h，即獲得所述大顆粒泡沫炭； 其中，所述催化劑為20%硫酸、20%磷酸或它們等質(zhì)量的混合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用玉米芯制備大顆粒泡沫炭的方法，其特征在于，步驟c所述膠粘劑為預(yù)羥甲基脲改性淀粉膠粘劑，該預(yù)羥甲基脲改性淀粉膠粘劑是這樣獲得的:向反應(yīng)釜中加入玉米淀粉和蒸餾水，配制成濃度為40%的玉米淀粉乳液，然后升溫至60°C，加入占玉米淀粉質(zhì)量0.1%的硫酸亞鐵和占玉米淀粉質(zhì)量6%的過(guò)氧化氫，反應(yīng)30 min ;然后升溫至90±2°C，調(diào)節(jié)pH=3.0，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的聚乙稀醇，反應(yīng)60 min ;再以氫氧化鈉調(diào)節(jié)反應(yīng)液pH為8.5，反應(yīng)20 min ;加入多聚甲醛，反應(yīng)30 min ;然后以甲酸調(diào)節(jié)反應(yīng)液PH為6.0，加入尿素反應(yīng)20 min，即獲得所述預(yù)羥甲基脲改性淀粉膠粘劑； 其中，玉米淀粉、聚乙烯醇、尿素、多聚甲醛質(zhì)量比依次為12.5:1:5:4。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述利用玉米芯制備大顆粒泡沫炭的方法，其特征在于，步驟d所述表面活性劑中至少含有丙三醇。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述利用玉米芯制備大顆粒泡沫炭的方法，其特征在于，步驟d所述表面活性劑中還含有吐溫-80或0P-10，它們與丙三醇的質(zhì)量比為1:2.5。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述利用玉米芯制備大顆粒泡沫炭的方法，其特征在于，步驟d所述發(fā)泡劑至少包括質(zhì)量比依次為1:0.8-1:0.2-0.4的偶氮二甲酰胺、正戊烷和碳酸氫銨。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述利用玉米芯制備大顆粒泡沫炭的方法，其特征在于，步驟d所述發(fā)泡劑還包括碳酸氫鈉，其與偶氮二甲酰胺的質(zhì)量比為1:5。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述利用玉米芯制備大顆粒泡沫炭的方法，其特征在于，步驟d所述固化劑為氯化銨、六次甲基四胺、磷酸銨的一種或它們的混合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述利用玉米芯制備大顆粒泡沫炭的方法，其特征在于，步驟d所述固化劑是由等質(zhì)量的六次甲基四胺和磷酸銨混合而成。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種利用玉米芯制備大顆粒泡沫炭的方法，具體如下：將玉米芯干燥后粉碎成玉米芯粉末，然后與催化劑混合后反應(yīng)30-40min；加入膠粘劑反應(yīng)60min，然后冷卻、脫水，獲得生物質(zhì)基可發(fā)性漿料；加入表面活性劑、發(fā)泡劑、固化劑混合后倒入模具，發(fā)泡固化15-30min，干燥熟化20-30min，獲得炭化前驅(qū)體；然后150-350℃下炭化20-60min，500-600℃活化4h，將活化產(chǎn)物洗至中性，干燥后即獲得大顆粒泡沫炭；本發(fā)明以農(nóng)林剩余物生物質(zhì)材料玉米芯作為泡沫炭基料，降低了石油基化工產(chǎn)品消耗，實(shí)現(xiàn)了低值農(nóng)業(yè)廢棄物的高值化，所制備的泡沫炭開(kāi)孔率高、比表面積大、吸附能力強(qiáng)，可替代傳統(tǒng)活性炭應(yīng)用于污染水體凈化等環(huán)境工程領(lǐng)域。
【IPC分類(lèi)】C01B31-02
【公開(kāi)號(hào)】CN104843670
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510207787
【發(fā)明人】孫恩惠, 黃紅英, 孫豐文, 常志州, 武國(guó)峰, 靳紅梅, 曲萍, 徐躍定
【申請(qǐng)人】江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【公開(kāi)日】2015年8月19日
【申請(qǐng)日】2015年4月28日