一种豆皮活性炭的制备方法以及豆皮的综合利用方法技术

本发明专利技术属于活性炭的制备领域，具体涉及一种豆皮活性炭的制备方法以及豆皮的综合利用方法。该豆皮活性炭的制备方法包括以下步骤：在保护气氛下，将豆皮在780‑950℃进行碳化，然后在900‑1000℃以及无外源活化剂的条件下进行自身活化，之后进行洗涤、干燥。该豆皮活性炭的制备方法，工艺的环保性较现有物理活化法、化学活化法大大提升，生产成本低，所得活性炭质量优。

【技术实现步骤摘要】
一种豆皮活性炭的制备方法以及豆皮的综合利用方法
本专利技术属于活性炭的制备领域，具体涉及一种豆皮活性炭的制备方法以及豆皮的综合利用方法。
技术介绍
活性炭是多孔性人造炭质吸附剂，在人们的生产生活中有着非常广泛的用途。传统活性炭生产以煤炭或者木材为主要原料进行生产。传统生产活性炭主要有化学活化法和物理活化法。化学活化法是通过将化学试剂嵌入炭颗粒内部结构，经历一系列的交联缩聚反应形成微孔。化学活化法根据活化剂的不同分为ZnCl2法、KOH法、H3PO4法。具体活化时，先将活化剂水溶液与原料按一定比例浸渍一定时间，烘干后再放入惰性气氛中进行活化，活化后经历酸洗、热水洗、蒸馏水洗、干燥得到产品。化学法的温度较低、活化产率高，但对设备腐蚀性大，产生的废酸回收和无害化处理困难，环境污染严重；而且制得的活性炭中残留活化剂，导致应用受到限制。物理活化法是先将原料在500℃左右炭化，然后在高温下通入水蒸气、二氧化碳、空气等气态活化剂，使炭化材料刻蚀成孔，在材料内容形成发达的微孔结构。可选择的原料有木屑、木炭、果壳等植物原料，物理活化法需使用大量的气态活化剂才能达到活化造孔的目的，气态活化剂反应后产生较多大气污染物，同样会造成一定程度的环境污染。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种豆皮活性炭的制备方法，其不产生大气污染物、制备工序少、生产成本低。本专利技术的第二个目的在于提供一种豆皮的综合利用方法。为实现上述目的，本专利技术的豆皮活性炭的制备方法的技术方案是：一种豆皮活性炭的制备方法，包括以下步骤：在保护气氛下，将豆皮在780-950℃进行碳化，然后在900-1000℃以及无外源活化剂的条件下进行自身活化，之后进行洗涤、干燥。豆皮颗粒小、均匀，且为薄壳状结构，生产所得活性炭无需粉粹造粒，比表面积大。同时，豆皮自身的透气性好，而且富含磷、钾等元素，具有自催化作用，这使豆皮在制备活性炭时，无需利用外源活化剂进行活化，减小了活化剂的用量以及使用活化剂可能带来的污染。后处理使用常规水洗即可达到使用要求。该豆皮活性炭的制备方法，工艺的环保性较现有物理活化法、化学活化法大大提升，生产成本低，所得活性炭质量优。碳化的时间可视碳化温度和原料量进行确定，优选的，所述碳化的时间为10-60min。碳化过程向体系中持续通入保护气体，可将豆皮原料碳化产生的焦油、氮氧化物、有机质等杂质排出，使豆皮原料转化为碳基质。该阶段可通过对排出气体的性质进行分析来确定最佳的的碳化时间。自身活化主要是形成孔隙以及碳基质物理结构的重整，一般而言，自身活化的温度高于碳化的温度具有更佳的活化效果。从收率方面考虑，该阶段应避免通入氧化性气体。自身活化的时间可视活化温度和原料量进行确定，优选的，所述自身活化的时间为2-5h。所述自身活化时的压力为0.07-0.14MPa。自身活化会产生氢气、一氧化碳和甲烷等可燃气体，为促进这部分可燃气体的收集，可在碳化结束后，停止通入保护气体，通过调节系统压力为0.07-0.14MPa，使产生的可燃气体排出系统。所得可燃气体的纯度较高，可直接用作燃料。所述洗涤为超声清洗。洗涤为水洗，结合超声清洗，具有较高的洗涤效果。豆皮可以为绿豆、黄豆、黑豆、豌豆等豆类植物的种皮，以绿豆皮为例，绿豆皮已成为豆芽厂的废料之一。利用豆皮制备活性炭，利用了豆类植物的自身优势，实现了豆芽厂废物的高附加值利用。进一步优选的，所述豆皮由豆芽风选获得。正常绿豆芽出厂前是通过水洗方式去除绿豆皮，豆皮含水高。通过风选去除豆皮，豆皮干净无杂质，含水量低，用于制备活性炭具有前后加工工序少、整体生产成本低的特点，是生产活性炭的理想材料。本专利技术的豆皮的综合利用方法的技术方案是：一种豆皮的综合利用方法，包括以下步骤：1)在保护气氛下，将豆皮在780-950℃进行碳化，对碳化产生的气体进行冷却，分离出水；2)碳化后，停止通入保护气体，在900-1000℃以及无外源活化剂的条件下进行自身活化，对自身活化产生的可燃气体进行收集；豆皮经所述碳化、自身活化后，进行洗涤、干燥制备豆皮活性炭。本专利技术的豆皮的综合利用方法，以豆皮为原料，制备活性炭并回收水、可燃气体，前、后加工工序少，整体生产成本低，实现了豆芽厂废物的高附加值利用。步骤1)中，豆皮由室温放入系统，由室温升温至780-950℃的速率为10-25℃/min，当温度达到60-80℃时，通入保护气体营造保护气氛。所述碳化的时间为10-60min。所述自身活化的时间为2-5h。碳化、自身活化的时间均可依据碳化或活化温度、原料量进行灵活确定。附图说明图1为本专利技术所采用的活性炭发生装置的结构示意图；图2为本专利技术所采用的活性炭清洗装置的结构示意图；图中：1-燃烧炉；2-反应仓；20-多层支架；21-进气管路；22-上游出气管路；23-进气开关阀；3-套管式冷凝器；30-冷水进口；31-冷水出口；4-冷凝水收集器；41-排水口；410-排水口开关阀；40-下游出气管路；401-排气口开关阀；42-回气管路；420-回气开关阀；5-箱体；50-进水口；51-出水口；52-溢水口；53-多孔支撑板；54-超声振板；8-绿豆皮；9-活性炭。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施方式作进一步说明。以下实施例中，利用以下活性炭发生装置进行豆皮的碳化和活化，利用活性炭清洗装置进行清洗精制。活性炭发生装置的简单示意如图1所示，主要用于将原料绿豆皮碳化活化成活性炭，活性炭清洗装置的简单示意如图2所示，主要用于将活性炭发生装置制得的活性炭进行清洗。以下分别结合图1、2对活性炭发生装置以及活性炭清洗装置进行介绍。活性炭发生装置的结构主要包括用于将原料进行碳化和活化的高温反应炉以及用于对高温反应炉的尾气进行处理的处理单元。高温反应炉主要包括燃烧炉1和反应仓2。反应仓2处于燃烧炉1中，且内腔与燃烧炉隔绝，反应仓2连接有伸出燃烧炉1的进气管路21和出气管路，进气管路21上串接有开关阀。反应仓2内安装有多层支架20，多层支架20上放置有托盘，托盘用于承托原料。燃烧炉内的燃料燃烧能够对反应仓内的原料进行加热。进气管路21上连接有氮气源(图中未显示)。由于在对原料进行加热到一定温度阶段时，需要将反应仓中的空气排出以使原料隔绝氧气，与反应仓连接的进气管路和出气管路均沿水平方向延伸且左右相对布置，这样从进气管路冲入氮气时，能够更顺利、更充分的将反应仓中多层支架之间的空气驱替排出。尾气处理单元主要包括冷凝单元，冷凝单元主要用于在活化过程中反应仓排出的尾气进行冷却降温。在活化过程中反应仓排出的气体主要成分有诸如一氧化碳、氢气以及甲烷的可燃气体以及水汽，通过冷凝单元的冷凝能够将可燃气体中的水汽冷凝析出，进而得到较为纯净的可燃气体。尾气处理单元还包括回气管路42，回气管路42连接在出气管路的处于冷凝单元下游的位置处，能够将出气管路排出的可燃气体输送到燃烧炉1中，可燃气本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种豆皮活性炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在保护气氛下，将豆皮在780-950℃进行碳化，然后在900-1000℃以及无外源活化剂的条件下进行自身活化，之后进行洗涤、干燥。/n

【技术特征摘要】
1.一种豆皮活性炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在保护气氛下，将豆皮在780-950℃进行碳化，然后在900-1000℃以及无外源活化剂的条件下进行自身活化，之后进行洗涤、干燥。


2.如权利要求1所述的豆皮活性炭的制备方法，其特征在于，所述碳化的时间为10-60min。


3.如权利要求1所述的豆皮活性炭的制备方法，其特征在于，所述自身活化的时间为2-5h。


4.如权利要求1所述的豆皮活性炭的制备方法，其特征在于，所述自身活化时的压力为0.07-0.14MPa。


5.如权利要求1所述的豆皮活性炭的制备方法，其特征在于，所述洗涤为超声清洗。


6.如权利要求1-5中任一项所述的豆皮活性炭的制备方法，其特征在于，所述豆皮由豆芽风选获得。


7.一种豆...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦昆鹏，罗磊，段雪莹，马丽苹，易军鹏，杜琳，向进乐，张晓宇，樊金玲，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：河南;41