虾糠改性莎草科植物基活性炭制备高含氮官能团的活性炭的方法技术

本发明专利技术提供一种活性炭的制造方法，该方法以莎草科植物和虾糠为原料制备活性炭。该方法可以将废弃资源重复利用，环保、工艺简单、成本低，且该方法制备得到的活性炭具有高含量的酸性和碱性官能团，吸附效果优异。

【技术实现步骤摘要】
虾糠改性莎草科植物基活性炭制备高含氮官能团的活性炭的方法
本专利技术涉及材料制备领域，尤其涉及虾糠改性莎草科植物基活性炭制备高含氮官能团的活性炭的方法。
技术介绍
活性炭是一种优良的吸附剂，对多数有机或无机污染物均具有较好的吸附性能，已经在食品、医药、环保、化工、国防、农业以及人们衣食住行的各个方面发挥重要作用。煤炭作为制备活性炭的主要原料的弊端为能源不断匮乏，制备成本昂贵，并且传统的改性剂主要为化学药剂，不仅成本昂贵而且还会对人类和环境存在潜在的威胁。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种资源环保、吸附效果好的活性炭及其制备方法和应用，本专利技术的活性炭以莎草科植物基和虾糠作为原料，废弃资源重复利用，具有高含量的酸性和碱性官能团，吸附效果优异，对Cr(VI)、二氯苯酚等均具有较强的吸附性能，而且本专利技术的制备工艺简单、生产周期短，成本低。本专利技术是通过如下所述的技术方案实现的：首先，本专利技术提供了一种活性炭制造方法，其包括：以莎草科植物和虾糠为原料制备活性炭。进一步地，所述莎草科植物选自纸莎草、藨草、旱伞草和水葱中的一种或多种；进一步地，所述莎草科植物为纸莎草、藨草、旱伞草或水葱；进一步为藨草。进一步地，所述虾糠以粗蛋白和丁几质为主要成分，其含量均不少于40wt％。进一步地，所述方法包括将莎草科植物和虾糠分别清洗、干燥、粉碎后按比例混合均匀，并与磷酸溶液混合浸渍；浸渍完毕后进行炭化处理。进一步地，莎草科植物和虾糠使用蒸馏水清洗。进一步地，所述干燥温度为100-110℃，干燥时间为6-8h；进一步地，所述干燥温度为105℃，干燥时间为6h。进一步地，所述粉粹后的莎草科植物和虾糠的粒径分别为0.45-1.0mm。进一步地，所述虾糠的加入量占虾糠与莎草科植物总量的0-3.5wt％，进一步为0.5-2.5wt％，进一步为0.5-2wt％或1-2wt％，进一步为0.5-1.5wt％或1-1.5wt％，更进一步为1wt％。进一步地，所述磷酸的质量浓度为85wt％。进一步地，所述磷酸的用量与粉碎后的莎草科植物和虾糠用量之和的质量比为2:1。进一步地，所述浸渍时间为10-15h，进一步为12h，浸渍期间密封，室温放置。进一步地，所述炭化在马弗炉中进行。所述炭化温度为400-600℃，进一步为500℃。所述炭化时间为45-120分钟，进一步为60分钟。进一步地，所述炭化条件为：室温下以20℃/min的速度加热到400～600℃，进一步为500℃，并在该温度下维持1h，之后自然冷却到室温。进一步地，所述方法还包括炭化后进行洗涤、抽滤、干燥和研磨的步骤；进一步地，所述洗涤使用煮沸的去离子水进行，洗涤至洗涤废液的pH接近中性，即pH维持在6.5-7.0；进一步地，所述干燥温度为100-110℃，进一步为105℃，干燥时间8h。进一步地，所述研磨为研磨至可过200目筛。其次，本专利技术提供了上述方法制造得到的活性炭；此外，本专利技术还提供了本专利技术的活性炭在环境保护领域尤其在重金属或酚类物质吸附处理领域中的应用。本专利技术针对目前活性炭制造成本高、环境污染等弊端，提供的活性炭的制备方法，具有以下优点：(1)全世界存在约4000多种莎草科植物，中国拥有莎草科植物31属，约670种；虾糠为虾加工过程中的副产品，我国沿海地区的对虾、龙虾、虾蛄类的加工厂可年产虾糠约6万吨，虾糠主要成分一般是虾壳和虾杂等混合物，其主要成分为粗蛋白和丁几质；虾糠和莎草科植物价廉且产量大，既解决了活性炭的制备原料来源问题，又保护了环境；(2)本专利技术的制备工序简单且能耗低；(3)本专利技术的活性炭含有较高的酸性和碱性官能团；(4)本专利技术的活性炭对Cr(VI)、二氯苯酚等均具有较强的吸附性能，与传统木质纤维素(芦竹、玉米秸秆)磷酸法制备的活性炭相比，对重金属的吸附性能显著提高，例如对Cr(VI)去除率提高40％左右，二氯苯酚去除率提高13％左右。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本专利技术方法中。文中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。本专利技术采用的虾糠以粗蛋白和丁几质为主要成分，粗蛋白和丁几质的含量分别不少于40wt％。实施例1将藨草和虾糠用蒸馏水清洗干净后于105℃下干燥6h，然后将其分别粉碎至粒径0.45-1.0mm，将粉粹后的藨草和虾糠混合均匀，其中，虾糠与藨草的质量比为1：199，混匀后藨草和虾糠粉与85wt％磷酸以质量比为1：2混合后密封浸渍12h(室温放置)；然后将上述样品转移到马弗炉中，室温下以20℃/min的速度加热到500℃，并在500℃下炭化活化1小时，之后自然冷却到室温；再用去离子水洗涤至近中性，抽滤后于105℃下烘干8h，然后研磨至粉末过200目筛，即制得活性炭。实施例3将藨草和虾糠用蒸馏水清洗干净后于105℃下干燥6h，然后将其分别粉碎至粒径0.45-1.0mm，将粉粹后的藨草和虾糠混合均匀，其中，虾糠与藨草的质量比为1：99，混匀后藨草和虾糠粉与85wt％磷酸以质量比为1：2混合后密封浸渍12h(室温放置)；然后将上述样品转移到马弗炉中，室温下以20℃/min的速度加热到500℃，并在500℃下炭化活化1小时，之后自然冷却到室温；再用去离子水洗涤至近中性，抽滤后于105℃下烘干8h，然后研磨至粉末过200目筛，即制得活性炭。实施例4将藨草和虾糠用蒸馏水清洗干净后于105℃下干燥6h，然后将其分别粉碎至粒径0.45-1.0mm，将粉粹后的藨草和虾糠混合均匀，其中，虾糠与藨草的质量比为3：197，混匀后藨草和虾糠粉与85wt％磷酸以质量比为1：2混合后密封浸渍12h(室温放置)；然后将上述样品转移到马弗炉中，室温下以20℃/min的速度加热到500℃，并在500℃下炭化活化1小时，之后自然冷却到室温；再用去离子水洗涤至近中性，抽滤后于105℃下烘干8h，然后研磨至粉末过200目筛，即制得活性炭。实施例5将藨草和虾糠用蒸馏水清洗干净后于105℃下干燥6h，然后将其分别粉碎至粒径0.45-1.0mm，将粉粹后的藨草和虾糠混合均匀，其中，虾糠与藨草的质量比为1：49，混匀后藨草和虾糠粉与85wt％磷酸以质量比为1：2混合后密封浸渍12h(室温放置)；然后将上述样品转移到马弗炉中，室温下以20℃/min的速度加热到500℃，并在500℃下炭化活化1小时，之后自然冷却到室温；再用去离子水洗涤至近中性，抽滤后于105℃下烘干8h，然后研磨至粉末过200目筛，即制得活性炭。实施例5将藨草和虾糠用蒸馏水清洗干净后于105℃下干燥6h，然后将其分别粉碎至粒径0.45-1.0mm，将粉粹后的藨草和虾糠混合均匀，其中，虾糠与藨草的质量比为1：39，混匀后藨草和虾糠粉与85wt％磷酸以质量比为1：2混合后密封浸渍12h(室温放置)；然后将上述样品转移到马弗炉中，室温下以20℃/min的速度加热到500℃，并在500℃下炭化活化1小时，之后自然冷却到室温；再用去离子水洗涤至近中性，抽滤后于10本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种活性炭制备方法，其包括：以莎草科植物和虾糠为原料制备活性炭。

【技术特征摘要】
1.一种活性炭制备方法，其包括：以莎草科植物和虾糠为原料制备活性炭。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述莎草科植物选自纸莎草、藨草、旱伞草和水葱中的一种或多种；进一步地，所述莎草科植物为纸莎草、藨草、旱伞草或水葱。进一步地，所述虾糠以粗蛋白和丁几质为主要成分，其中粗蛋白和丁几质的含量均不少于40wt％。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法包括将莎草科植物和虾糠清洗、干燥、粉碎后按比例混合均匀，并与磷酸溶液混合浸渍；浸渍完毕后进行炭化处理。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，莎草科植物和虾糠使用蒸馏水清洗；进一步地，所述干燥温度为100-110℃，干燥时间为6-8h；进一步地，所述干燥温度为105℃，干燥时间为6h；进一步地，所述粉粹后的莎草科植物和虾糠的粒径分别为0.45-1.0mm。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述虾糠的加入量占虾糠与莎草科植物总量的0-3.5wt％，进一步为0.5-2.5wt％，进一步为0.5-2wt％，进一步为0.5-1.5wt％，更进一步为1wt％。6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述磷酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建，尹文俊，徐景涛，季长兴，郭子彰，于佳民，张成禄，邵亚辉，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37