一种低灰分的净水活性炭及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种低灰分的净水活性炭及其制备方法，属于活性炭制备技术领域。本发明专利技术将油茶壳先后置于氢氧化钠溶液和混酸溶液中处理，磷酸法活化，水蒸气吹扫后用盐酸溶液超声并离心，得到低灰分的净水活性炭。本发明专利技术将油茶壳置于氢氧化钠溶液中加热加压促进氢氧化钠进入油茶壳内部促进木质素形成氧化木质素，提高体系的亲水性，不仅促进Si和Al元素的脱出溶解以及后续灰分在混酸溶液中的脱出和溶解，也防止后续高温过程中木质素快速裂解而引起活性炭开裂，盐酸和草酸可协同提高灰分的脱出和溶解，水蒸气吹扫使多聚磷酸吸水形成凝胶态，结合水蒸气的吹扫力初步减弱多聚磷酸与活性炭表面的吸附力，超声处理结合离心脱水协同促进多聚磷酸的脱出。促进多聚磷酸的脱出。

【技术实现步骤摘要】
一种低灰分的净水活性炭及其制备方法


[0001]本专利技术属于活性炭制备
，涉及一种低灰分的净水活性炭及其制备方法。

技术介绍

[0002]活性炭是一种孔隙结构发达、比表面积大和选择吸附力强的高效炭质吸附材料，广泛应用于化工、医药、食品、环保等行业。活性炭的基本结构决定了其应用中独特的价值，从结构类型上来看，活性炭是由大量的石墨微晶构成的，不同类型的微晶大小、取向都存在细微的差别，而表面往往具有羟基、羧基等不同类型的管能团，内部的细孔也大小不一，由于其具有多孔的特征，所以能够提供较大的内表面积，具有很强的吸附能力，这样一来，不但可以适应气相吸附的需求，同时也可以作为催化剂的载体来进行使用。制备活性炭的原料多种多样，包括煤、木材、竹材、果壳等，其中油茶壳作为活性炭原料得到的活性炭比表面积大，吸附力强，是较优质的活性炭原料，磷酸法生产的果壳活性炭中孔较多，适合吸附大分子杂质，又因磷酸法生产污染较小，已成为生产果壳活性炭的主要方法。但是，磷酸法生产活性炭，由于高温条件下活性炭表面的磷酸转化为多聚磷酸，并且吸附在活性炭的孔隙中，不仅降低活性炭的吸附性能，同时也增大活性炭的灰分。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种低灰分的净水活性炭及其制备方法，属于活性炭制备
本专利技术将清洗后的油茶壳置于氢氧化钠溶液中加热加压条件下搅拌反应，取出后水洗，然后置于混酸溶液中加热加压条件下浸泡，取出后水洗，加入磷酸溶液后升温预处理，高温活化，水蒸气吹扫后加入至盐酸溶液中，超声处理后离心脱水，水洗后烘干，得到低灰分的净水活性炭。本专利技术将清洗后的油茶壳置于氢氧化钠溶液中加热加压使得氢氧化钠进入油茶壳内部促进木质素形成氧化木质素，提高体系的亲水性，不仅促进Si和Al元素的脱出溶解以及后续灰分在混酸溶液中的脱出和溶解，也防止后续高温过程中木质素快速裂解而引起活性炭的开裂现象，盐酸和草酸组成的混酸可协同提高灰分的脱出和溶解，磷酸法活化后的活性炭空隙中存在多聚磷酸等成分，水蒸气吹扫使多聚磷酸吸水形成凝胶态，体积发生变化，结合水蒸气的吹扫力初步减弱多聚磷酸与活性炭表面的吸附力，促进多聚磷酸与活性炭的解吸附以及在后续盐酸溶液中的溶解，超声处理结合离心脱水协同促进多聚磷酸的脱出。
[0004]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0005]一种低灰分的净水活性炭的制备方法，所述净水活性炭的制备方法包括以下步骤：
[0006](1)将油茶壳清洗后置于氢氧化钠溶液中加热加压条件下搅拌反应，取出后水洗，得到预处理油茶壳；
[0007](2)将预处理油茶壳置于混酸溶液中加热加压条件下浸泡，取出后水洗，得到酸浸油茶壳；
[0008](3)将酸浸油茶壳与磷酸溶液混合后升温预处理，然后高温活化，得到预制活性炭；
[0009](4)用水蒸气对预制活性炭进行吹扫，然后将预制活性炭加入至盐酸溶液中，超声处理后离心脱水、水洗、烘干，得到低灰分的净水活性炭。
[0010]作为本专利技术的一种优选技术方案，步骤(1)所述氢氧化钠溶液质量浓度为8
‑
13％，所述油茶壳和氢氧化钠溶液的用量比为1g:5
‑
10mL。
[0011]作为本专利技术的一种优选技术方案，步骤(1)所述加热加压的温度为120
‑
160℃，压力为600
‑
800kPa，所述搅拌反应时间为2
‑
4h。
[0012]作为本专利技术的一种优选技术方案，步骤(2)所述混酸溶液为盐酸和草酸的混合水溶液，所述混合水溶液中盐酸浓度为2
‑
4mol/L，草酸的浓度为3
‑
5mol/L，所述预处理油茶壳和混酸溶液的用量比为1g:8
‑
15mL。
[0013]作为本专利技术的一种优选技术方案，步骤(2)所述加热加压的温度为35
‑
50℃，压力为400
‑
500kPa，所述浸泡时间为1
‑
2h。
[0014]作为本专利技术的一种优选技术方案，步骤(3)所述磷酸溶液的质量浓度为25
‑
40％，所述酸浸油茶壳与磷酸溶液的质量比为1:1.2
‑
1.4。
[0015]作为本专利技术的一种优选技术方案，步骤(3)所述升温预处理温度为120
‑
135℃，所述升温预处理时间为60
‑
80min，所述高温活化温度为450
‑
550℃，所述高温活化时间为2
‑
3h。
[0016]作为本专利技术的一种优选技术方案，步骤(4)所述水蒸气吹扫的流量为10
‑
20m/s，所述水蒸气吹扫的时间为1
‑
3h，所述盐酸溶液的浓度为6
‑
8mol/L，所述预制活性炭与盐酸溶液的用量比为1g:12
‑
16mL。
[0017]作为本专利技术的一种优选技术方案，步骤(4)所述超声处理的超声频率为25
‑
30kHz，所述超声处理的时间为60
‑
90min，所述离心脱水的转速800
‑
1500rpm，所述离心脱水的时间为30
‑
50min。
[0018]上述的制备方法制备得到的低灰分的净水活性炭。
[0019]本专利技术的有益效果：
[0020](1)油茶壳中木质素含量很高，本专利技术利用该特点，将清洗后的油茶壳置于氢氧化钠溶液中加热加压，高压促进氢氧化钠进入油茶壳内部，且高温高压的条件促进木质素形成氧化木质素，提高体系的亲水性，不仅促进Si和Al元素的脱出溶解以及后续灰分在混酸溶液中的脱出和溶解，同时，前期木质素已经部分转化为氧化木质素，也可防止后续高温过程中木质素快速裂解而引起活性炭的开裂现象；
[0021](2)本专利技术选用盐酸和草酸组成的混酸对预处理油茶壳进行加热加压浸泡，可协同提高油茶壳中的灰分的脱出和溶解；
[0022](3)本专利技术中磷酸法活化后磷酸在高温条件下转化为多聚磷酸等成分，吸附在活性炭的孔隙中，水蒸气吹扫使多聚磷酸吸水形成凝胶态，体积发生变化，初步降低多聚磷酸与活性炭之间的结合力，结合水蒸气的吹扫力进一步减弱多聚磷酸与活性炭表面的吸附力，促进多聚磷酸与活性炭的解吸附以及在后续盐酸溶液中的溶解；
[0023](4)本专利技术采用超声处理结合离心脱水的方法，协同促进多聚磷酸从活性炭孔隙中脱出。
具体实施方式
[0024]为更进一步阐述本专利技术为实现预定专利技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合实施例，对依据本专利技术的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。
[0025]实施例1
[0026]一种低灰分的净水活性炭的制备方法，所述净水活性炭的制备方法包括以下步骤：
[0027](1)将油茶壳清洗后按照1g:5mL的量置于质量浓度为10％的氢氧化钠溶液中，温度135℃本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低灰分的净水活性炭的制备方法，其特征在于，所述净水活性炭的制备方法包括以下步骤：(1)将油茶壳清洗后置于氢氧化钠溶液中加热加压条件下搅拌反应，取出后水洗，得到预处理油茶壳；(2)将预处理油茶壳置于混酸溶液中加热加压条件下浸泡，取出后水洗，得到酸浸油茶壳；(3)将酸浸油茶壳与磷酸溶液混合后升温预处理，然后高温活化，得到预制活性炭；(4)用水蒸气对预制活性炭进行吹扫，然后将预制活性炭加入至盐酸溶液中，超声处理后离心脱水、水洗、烘干，得到低灰分的净水活性炭。2.根据权利要求1所述的一种低灰分的净水活性炭的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述氢氧化钠溶液质量浓度为8
‑
13％，所述油茶壳和氢氧化钠溶液的用量比为1g:5
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10mL。3.根据权利要求1所述的一种低灰分的净水活性炭的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述加热加压的温度为120
‑
160℃，压力为600
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800kPa，所述搅拌反应时间为2
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4h。4.根据权利要求1所述的一种低灰分的净水活性炭的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述混酸溶液为盐酸和草酸的混合水溶液，所述混合水溶液中盐酸浓度为2
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4mol/L，草酸的浓度为3
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5mol/L，所述预处理油茶壳和混酸溶液的用量比为1g:8
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15mL。5.根据权利要求1所述的一种低灰分的净水活性炭的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述加热加压的温度为35
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50℃，压力为400
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【专利技术属性】
技术研发人员：韩初榆，
申请(专利权)人：福建探索新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：