一种夏威夷果壳活性炭及其微波加热制备方法技术

本发明专利技术提供一种夏威夷果壳活性炭及其微波加热制备方法，所述制备方法为以新疆夏威夷果壳为原料，加入活化剂后，在N2保护下进行微波加热，制得夏威夷果壳活性炭，本发明专利技术采用的微波法制备，同时实现炭化和活化工艺，即缩短了制备时间，又节省了能源，从而降低制备活性炭的成本，是一种经济高效的制备方法，以夏威夷果壳为原料，不仅充分利用农业废弃物，并且减少了环境污染，是一种新疆生物资源的开发与可持续利用，是夏威夷果壳活性炭的工业化生产基础，本方法设备投资少，操作简单，并生成高比表面积活性炭，制备周期短，能耗低，易于实现规模化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于活性炭制备领域，具体涉及一种夏威夷果壳活性炭及其微波加热制备方法。
技术介绍
本专利技术以夏威夷果壳为原料制备活性炭，夏威夷果主要种植于我国云南，具有重要的食用价值，但是大量的夏威夷果壳被丢弃或者焚烧掉，造成了资源的浪费和环境的污染。随着国内外环境保护力度的加强，用于水处理、脱色及气体吸附分离的活性炭产品市场需求将会大幅度增加，市场上大部分活性炭产品都是以煤或木材为原料，而这些都是不可再生资源，本专利技术探究出微波法制备夏威夷果壳基活性炭工艺，希望可以通过制备活性炭的方法来有效利用废弃的资源，这样不仅能够解决废弃物所带来的污染，更作为一种廉价的资源被有效的开发利用，具有良好的发展前景。目前，制备活性炭常用的传统加热方式，比如专利200610123444.X报导了以无烟煤为原料，KOH为活化剂制备的一种高比表面积的煤基活性炭，该制备方法要在600~880oC下耗时2~5小时完成；专利201210246423.2采用以板栗壳为原料，氯化锌为活化剂获得具有较高吸附性能的板栗壳活性炭，也需要在300~550oC下反应60~90分钟进行，然而传统加热方式反应过程时间长，生产成本高，耗能大，不能满足工业生产的需求。微波技术作为一种新兴的加热技术，不仅能够极大地提高一些化学反应速率、减少反应时间、简化后处理程序，而且微波加热具有高效性、节能性、整体性和均匀性、操作方便性等特点。故微波加热作为新型加热技术已开始应用于活性炭制备领域，更高效的制备炭质材料。然而，目前报道的微波法制备活性炭的原料绝大多数以生物质材料或农业废弃物，比如马来西亚的Foo等人以开心果皮，南瓜子壳，香蕉皮，工业固体废物等为原料，用微波法制备活性炭；中国湖南的李小明等人则以花生壳为原料，在磷酸溶液中浸泡，然后在微波装置中炭化、活化得到高吸附性能的活性炭；然而用微波法制备夏威夷果壳活性炭的研究鲜见报道。鉴于此，本专利技术选取新疆夏威夷果壳为原料，以KOH为活化剂，用微波加热法对其同时进行炭化和活化工艺，通过控制制备条件，制备夏威夷果壳活性炭，具有良好的经济效益和应用前景。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供一种夏威夷果壳活性炭的微波加热制备方法，所述制备方法为以新疆夏威夷果壳为原料，加入活化剂后，在N2保护下进行微波加热，制得夏威夷果壳活性炭；进一步地，所述制备方法包括：S1：选取新疆夏威夷果壳并进行粉碎和过筛；S2：将活化剂和粉碎好的夏威夷果壳按质量比为0.5-3.0混匀；S3：将活化剂与原料置于微波装置中，在N2保护下，进行微波辐照反应；S4：设定微波功率300-700W，微波时间为10-15分钟条件下，同时进行炭化和活化工艺；S5：将产物洗涤至中性，干燥，研磨，得夏威夷果壳活性炭；进一步地，所述S1中粉碎和过筛后的夏威夷果壳粉为100~200目；进一步地，所述S3中的活化剂为KOH；进一步地，所述S1中选取的新疆夏威夷果壳为新疆夏威夷果食用或加工后的外壳废弃物；进一步地，所述S5中洗涤至中性是指待活性炭材料冷却后用HCl洗涤，再用蒸馏水洗涤至滤液呈中性；进一步地，一种夏威夷果活性炭，所述夏威夷果活性炭为上述S1-S5制备的粉末状活性炭；进一步地，所述夏威夷果活性炭的产率为13.00~37.50%，对亚甲基蓝的吸附量在449.76~599.84mg/g；进一步地，所述夏威夷果壳活性炭的最优表面积为1496.05m2/g，总孔容为0.864cm3/g，平均孔径为2.43nm；本专利技术的有益效果如下：1）本专利技术采用的微波法制备，同时实现炭化和活化工艺，即缩短了制备时间，又节省了能源，从而降低制备活性炭的成本，是一种经济高效的制备方法；2）本专利技术以夏威夷果壳为原料，不仅充分利用农业废弃物，并且减少了环境污染，是一种新疆生物资源的开发与可持续利用，是夏威夷果壳活性炭的工业化生产基础；3）本方法设备投资少，操作简单，并生成高比表面积活性炭，制备周期短，能耗低，易于实现规模化生产。附图说明图1为本专利技术夏威夷果壳活性炭的N2吸附-解析曲线；图2为本专利技术夏威夷果壳原料的扫描电镜图；图3为本专利技术夏威夷果壳活性炭扫描电镜图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。相反，本专利技术涵盖任何由权利要求定义的在本专利技术的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本专利技术有更好的了解，在下文对本专利技术的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本专利技术。下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为对本专利技术的限定。下面为本专利技术的举出最佳实施例：如图1-图3所示，一种夏威夷果壳活性炭的微波加热制备方法，所述制备方法为以新疆夏威夷果壳为原料，加入活化剂后，在N2保护下进行微波加热，制得夏威夷果壳活性炭，具体的，所述制备方法包括：S1：选取新疆夏威夷果壳并进行粉碎和过筛，选取的新疆夏威夷果壳为新疆夏威夷果食用或加工后的外壳废弃物，粉碎和过筛后的夏威夷果壳粉为100~200目；S2：将活化剂和粉碎好的夏威夷果壳按质量比为0.5-3.0混匀，所述活化剂为KOH；S3：将活化剂与原料置于微波装置中，在N2保护下，进行微波辐照反应；S4：设定微波功率300-700W，微波时间为10-15分钟条件下，同时进行炭化和活化工艺；S5：将产物洗涤至中性，干燥，研磨，得夏威夷果壳活性炭，所述洗涤至中性是指待活性炭材料冷却后用HCl洗涤，再用蒸馏水洗涤至滤液呈中性。一种夏威夷果活性炭，由上述方法制备而成，所述夏威夷果活性炭为粉末状活性炭，所述夏威夷果活性炭的产率为13.00~37.50%，对亚甲基蓝的吸附量在449.76~599.84mg/g，所述夏威夷果壳活性炭的最优表面积为1496.05m2/g，总孔容为0.864cm3/g，平均孔径为2.43nm。实施例1将1.00g100目的夏威夷果壳和3.00gKOH混匀，置于微波装置中，设定微波功率为500W，微波时间为10分钟，在N2保护下，同时进行炭化和活化工艺，将产物用HCl洗涤，再用蒸馏水洗涤至滤液呈中性，在110oC烘干，得到夏威夷果壳活性炭，产率为19.00%。所得的夏威夷果壳活性炭对亚甲基蓝的吸附量达599.78mg/g。实施例2将1.00g100目的夏威夷果壳和1.00gKOH混匀，置于微波装置中，设定微波功率为500W，微波时间为10分钟，在N2保护下，同时进行炭化和活化工艺，将产物用HCl洗涤，再用蒸馏水洗涤至滤液呈中性，在110oC烘干，得到夏威夷果壳活性炭，产率为37.50%。所得的夏威夷果壳活性炭对亚甲基蓝的吸附量达449.76mg/g。实施例3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种夏威夷果壳活性炭的微波加热制备方法，其特征在于，所述制备方法为以新疆夏威夷果壳为原料，加入活化剂后，在N2保护下进行微波加热，制得夏威夷果壳活性炭。

【技术特征摘要】
1.一种夏威夷果壳活性炭的微波加热制备方法，其特征在于，所述制备方法为以新疆夏威夷果壳为原料，加入活化剂后，在N2保护下进行微波加热，制得夏威夷果壳活性炭。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
S1：选取新疆夏威夷果壳并进行粉碎和过筛；
S2：将活化剂和粉碎好的夏威夷果壳按质量比为0.5~3.0混匀；
S3：将活化剂与原料置于微波装置中，在N2保护下，进行微波辐照反应；
S4：设定微波功率300~700W，微波时间为10~15分钟条件下，同时进行炭化和活化工艺；
S5：将产物洗涤至中性，干燥，研磨，得夏威夷果壳活性炭。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述S1中粉碎和过筛后的夏威夷果壳粉为100~200目。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述S3中的活化...

【专利技术属性】
技术研发人员：武占省，杜春凤，闫豫君，杨红兵，何秀芳，
申请(专利权)人：石河子大学，
类型：发明
国别省市：新疆;65