以蘑菇培养基制备活性炭的方法技术

本发明专利技术涉及活性炭制备技术领域，尤其涉及以蘑菇培养基制备活性炭的方法。本发明专利技术将蘑菇培养基碳化后，以KOH为活化剂进行活化，经洗涤，制得活性炭，使用该方法工艺简单，得率高达63.4％；经试验测定，产品的碘吸附值为1030mg/g，平均孔径为3.40nm，比表面积为1177m2/g，总孔容为0.939cm3/g，总体质量具有非常优秀的表现。

【技术实现步骤摘要】
以蘑菇培养基制备活性炭的方法
本专利技术涉及活性炭制备
，尤其涉及以蘑菇培养基制备活性炭的方法。
技术介绍
中国是世界上的蘑菇产量大国，2007年蘑菇产量高达16820万吨，占世界总产量的70％。据估算，每产生1kg蘑菇就会产生5kg废弃蘑菇培养基。废弃蘑菇培养基可以用于改良和修复土壤、控制植物病虫害、焚烧取暖以及建造牲畜棚，也可以用作无土培养基、覆盖物和有机肥料等，这些都是废弃蘑菇培养基的有效利用途径。但是，这些途径的经济效益较低，且远远无法将废弃的蘑菇培养基利用充分。活性炭是一种多孔性含碳物质，有着悠久的发展历史。18世纪末，人们首次发现木炭的吸附能力。在1773年，施特拉尔松市的化学家卡尔·舍列首次报道了木碳吸附气体的作用。1785年，洛维茨证实木炭能使某些液体脱色。这一发现，导致木炭于1794年在英国精制糖厂中首次获得工业应用。在1900到1901年两年中，奥斯特里科所公布的两项专利，打通了活性炭生产的现代工艺途径。植物性材料同金属氯化物共热是该专利的专利技术主题，同时在专利中还讨论了在加热到微赤热条件下，用二氧化碳和水蒸气活化木炭的方法，在第一次世界大战中，活性炭因化学战剂的防护需要而作为军需品得到了急剧的发展。第二次世界大战开始后，活性炭作为防毒面具的重要原材料又出现了新的跃进，这个时期的特点是煤被用作活性炭的原材料和压块压伸工艺制造技术的发展。60年代后，活性炭在污水、废气处理等领域的广泛应用又促进了活性炭工业的发展。70年代后，许多国家采用石油残渣以及其他工业上的废料为原料制造各种用途的活性炭，产量和质量也在不断提高。活性炭作为一种空隙发达的碳质材料，已应用于工业和国民经济的各个部门，以及环境保护和人类生活的各个方面，而且还应用于宇宙航行、海洋作业和尖端科学方面。活性炭制备传统上分为化学活化法和气体活化法两种，但由于制备活性炭的原料越来越广泛，从木屑、木炭、煤、石油、沥青、泥煤为原料，到近年来，利用农林副产品、纸浆废液以及许多含碳的工业废料，其它相关技术的发展以及科学的进步，使活性炭的制备有了更多新颖的方法和途径。废弃的蘑菇培养基中，含有大量的有机质，因此，其也可以作为制备活性炭的原料之一。目前，活性炭的制备主要有化学活化法、氯化锌法、磷酸法、以碱为活化剂的化学活化法、气体活化法、微波加热蒸汽活化法、药品活化和气体活化的配合使用法、连续炭化活化法、流化床一步法、快速炭化活化法、褐煤半焦压块活化工艺等其他生产方法与技术。同时，由于活性炭原料的广泛性，且同一材质也因地理环境、自然条件的不同而不同，有时成分差异很大，如用同一种制备方法，使活性碳的质量以及材料的最大利用率受到极大限制。而目前尚不能够确定怎样的技术适用于以废弃蘑菇培养基为原料来制备活性炭。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供以蘑菇培养基制备活性炭的方法。该方法能够利用蘑菇培养基，特别是废弃蘑菇培养基，将其转化成为活性炭。本专利技术提供的以蘑菇培养基制备活性炭的方法，包括：将蘑菇培养基碳化后，以KOH为活化剂进行活化，经洗涤，制得活性炭；所述碳化的条件为：以90℃/h～110℃/h的速度升温至480℃～520℃，保温1小时后，冷却至18～30℃；所述活化剂与碳化后蘑菇培养基的质量比为(1～4)：1；所述活化的条件为：将活化剂以水配制成为50wt％的溶液，与碳化后蘑菇培养基混合，18～30℃浸泡15～17h后干燥，然后隔绝空气以8～12℃/min的速度升温至650℃～950℃，保温20min～80min后，冷却至18～30℃。炭化条件会对活化结果产生影响，实验表明，随着炭化温度的升高，活性炭原料内部发生热分解反应，释放出小分子等挥发分，使得活性炭具有更多孔隙结构。但是当温度过高时，因为过高的温度使炭表面发生烧失现象，并且导致一部分微孔发生闲塞，使得活性降低。炭化时间的长短影响到炭化程度，炭化程度的高低影响炭化料的强度和孔隙结构。随着炭化时间的加长，使得活性炭孔隙结构更加发达，相应的活性增大，但是当恒温时间超过60min时，热解时间过长，致使活性炭内部物质烧失率增加，中孔和大孔比例增加，使得活性降低。炭化升温速率过低会使小分子等挥发分释放速度放慢，而不利于开孔的进行，导致孔隙率降低，不利于开发活性炭的吸附性能；但过高的升湿速率将造成挥发分在短时间内大量逸出，中孔和大孔比例增加，使得使得活性降低。本专利技术实施例中，所述碳化的条件为以100℃/h的速度升温至500℃，保温1小时后，冷却至18～30℃。活性炭的制备通常是在一定条件下进行热处理，主要包括炭化和活化两个步骤。炭化的实质是原料中有机物进行热解的过程，包括热分解反应和缩聚反应，其目的是获得具有适宜活化的初始孔隙结构和一定机械强度的炭材料。活化是将炭化物置于高温条件下进行活化处理，通过添加的活化剂刻蚀碳表面，形成较多的孔隙结构。实验表明，对于废弃蘑菇培养基的活化，采用KOH作为活化剂效果更佳。本专利技术实施例中，所述活化剂与碳化后蘑菇培养基的质量比为3：1。本专利技术实施例中，将活化剂以水配制成为50wt％的溶液，与碳化后蘑菇培养基混合，18～30℃浸泡16h后干燥。本专利技术实施例中，所述活化的条件为：以10℃/min的速度升温至850℃，保温60min后，冷却至18～30℃。本专利技术实施例中，所述洗涤依次经0.1mol/L的HCl和蒸馏水洗涤，直至水洗滤液pH值为7。本专利技术实施例中，所述蘑菇培养基碳化前，还经过水洗、干燥的步骤，所述水洗采用去离子水；所述干燥采用105℃风干。本专利技术实施例中，所述碳化与活化之间还包括粉碎的步骤，所述粉碎值40～60目。本专利技术实施例中，所述洗涤之后还包括干燥、研磨的步骤，所述干燥采用105℃真空干燥；所述研磨至不低于200目。本专利技术实施例中，所述蘑菇培养基为废弃蘑菇培养基；所述蘑菇培养基的组分包括干草、玉米芯和麦麸。蘑菇培养基是为蘑菇成长提供营养物质的载体，主要有干草，玉米芯，麦麸等，这些物质含有丰富的纤维素和半纤维素，经过蘑菇吸收之后，仍然残留有大量的木质素和纤维素，主要元素组成是碳。而活性炭的元素组成主要是碳，占80％～90％，制备活性炭的主要原料是富含碳的有机材料。因此廉价易得的废弃蘑菇培养基是非常适合制备活性炭的原料。本专利技术采用的废弃蘑菇培养基的元素组成为C35.51％，H4.79％，O58.58％，N1.12％。以本专利技术所述方法制备的活性炭。本专利技术将蘑菇培养基碳化后，以KOH为活化剂进行活化，经洗涤，制得活性炭，使用该方法工艺简单，得率高达63.4％；经试验测定，产品的碘吸附值为1030mg/g，平均孔径为3.40nm，比表面积为1177m2/g，总孔容为0.939cm3/g，总体质量具有非常优秀的表现。具体实施方式本专利技术提供了以蘑菇培养基制备活性炭的方法，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本专利技术。本专利技术的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本
技术实现思路
、精神和范围内对本文的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本专利技术技术。本专利技术采用的试材皆为普通市售品，皆可于市场购得。下面结合实施例，进一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.以蘑菇培养基制备活性炭的方法，其特征在于，包括：将蘑菇培养基碳化后，以KOH为活化剂进行活化，经洗涤，制得活性炭；所述碳化的条件为：以90℃/h～110℃/h的速度升温至480℃～520℃，保温1小时后，冷却至18～30℃；所述活化剂与碳化后蘑菇培养基的质量比为(1～4)：1；所述活化的条件为：将活化剂以水配制成为50wt％的溶液，与碳化后蘑菇培养基混合，18～30℃浸泡15～17h后干燥，然后隔绝空气以8～12℃/min的速度升温至650℃～950℃，保温20min～80min后，冷却至18～30℃。

【技术特征摘要】
1.以蘑菇培养基制备活性炭的方法，其特征在于，包括：将蘑菇培养基碳化后，以KOH为活化剂进行活化，经洗涤，制得活性炭；所述碳化的条件为：以90℃/h～110℃/h的速度升温至480℃～520℃，保温1小时后，冷却至18～30℃；所述活化剂与碳化后蘑菇培养基的质量比为(1～4)：1；所述活化的条件为：将活化剂以水配制成为50wt％的溶液，与碳化后蘑菇培养基混合，18～30℃浸泡15～17h后干燥，然后隔绝空气以8～12℃/min的速度升温至650℃～950℃，保温20min～80min后，冷却至18～30℃。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碳化的条件为以100℃/h的速度升温至500℃，保温1小时后，冷却至18～30℃。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述活化剂与碳化后蘑菇培养基的质量比为3：1。4.根据权利要求1所述的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐贇妍，张耕铭，包志强，李朝昆，吴铭泾，季禹，梁誉耀，柏一雯，朱昱承，冯至逸，
申请(专利权)人：长沙蘑道文化创意有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43