一种生物质活性炭的制备方法、生物质活性炭及应用技术

本申请涉及一种生物质活性炭的制备方法、生物质活性炭及应用，该方法包括：生物质材料与第一化学活化剂混合，获得第一混合物，将第一混合物在第一氧化性气氛或惰性气氛下活化，获得第一活化产物，将第一活化产物与第二化学活化剂混合，获得第二混合物，将第二混合物在第二氧化性气氛下或惰性气氛活化，获得第二活化产物，将第二活化产物洗涤、过滤、烘干、冷却得到生物质活性炭。该方法以废弃的生物质为原料，原料成本低廉易得，通过分步化学活化和物理活化相结合，综合物理活化和化学活化的优点，制备的生物质活性炭在内部及表面都能形成发达的孔隙结构，提高了生物质活性炭的比表面积和吸附容量。积和吸附容量。积和吸附容量。

【技术实现步骤摘要】
一种生物质活性炭的制备方法、生物质活性炭及应用


[0001]本申请涉及生物质废物循环利用及其活性炭制备
，尤其涉及一种生物质活性炭的制备方法、生物质活性炭及应用。

技术介绍

[0002]挥发性有机化合物(volatile organic compounds，VOCs)是常见的室内空气污染物之一，过量的排放VOCs不仅会对生态环境造成污染，产生光化学烟雾，而且会导致近地大气层臭氧浓度的升高，危害人体健康，因此，VOCs污染的治理工作刻不容缓。目前，在国内外工业生产中，VOCs控制方法主要有冷凝法、膜分离发、燃烧法和吸附法。其中，吸附法因能耗低、操作简单、绿色环保等优点，在商业上获得了广泛的应用。活性炭是最常用的吸附剂之一，而生物质活性炭是一种以可再生生物质为原料制备得到的新型环保的多孔材料，它具有原料来源广泛、成本低廉等优点，在VOCs净化方面具有良好的应用前景。但传统的活性炭对极性的VOCs吸附量相对较低，且吸附材料容易饱和，难以快速有效地净化VOCs污染物。
[0003]活性碳材料引入多孔结构的方法包括，模板法(硬模板和软模板)和活化法，多孔结构的引入可以显著提高其表面积、优化孔隙结构、增加VOCs的吸附量。然而，硬模板法存在制备过程复杂、模板去除工艺难等问题，软模板法在碳化过程中模板发生分解而不能精确控制孔结构和分布，从而影响活性碳材料对VOCs的吸附。活化方法主要有物理活化和化学活化两种。通常，物理活化法制得的活性炭比表面积低，孔径分布窄；化学活化法是将碳材料与化学活化剂混合，并在惰性气氛下发生活化反应获得多孔活性炭材料的方法，具有活化温度较低、时间较短、比表面积和孔容较大，对于VOCs吸附效果更好等优点。不同活化方法以及工艺对活性炭的比表面积、炭结构和孔结构有不同程度的影响，进而影响对VOCs的吸附量。因此，如何通过活化法设计合成孔隙发达、高VOCs吸附量的多级孔结构生物质活性炭具有一定的挑战。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术中生物质活性炭的缺点，本申请实施例提供一种生物质活性炭的制备方法、生物质活性炭及应用，该方法通过将物理活化法和分步化学活化法相结合，以制备孔隙发达、高比表面积的多级孔道结构的生物质活性炭。
[0005]为解决上述技术问题，本申请实施方式采用的一个技术方法是：
[0006]第一方面，本申请实施例提供一种生物质活性炭的制备方法，包括：将生物质材料与第一化学活化剂混合，获得第一混合物，将第一混合物在第一氧化性气氛或惰性气氛下活化，获得第一活化产物，将第一活化产物与第二化学活化剂混合，获得第二混合物，将第二混合物在第二氧化性气氛下或惰性气氛活化，获得第二活化产物，将第二活化产物洗涤、过滤、烘干、冷却得到生物质活性炭。
[0007]在一些实施例中，将生物质材料与第一化学活化剂混合，包括：将第一化学试剂与生物质材料以质量比为(1：2)至(5：1)混合，浸渍时长为5h至10h，其中，第一化学试剂的浓
度为0.1mol/L至2mol/L，第一化学试剂为ZnCl2、Na3PO4、Na2HPO4、NaCl、H3PO4中的任意一种。
[0008]在一些实施例中，将第一混合物在第一氧化性气氛或惰性气氛下活化，包括：将第一混合物干燥后，在第一氧化性气氛或惰性气氛，第一活化温度为400℃至600℃下，以第一流速活化1h至3h，第一流速为100ml/min至1000ml/min。
[0009]在一些实施例中，将第一活化产物与第二化学活化剂混合，包括：将第二化学活化剂与第一活化产物以质量比为(1：2)至(3：1)混合，在50℃至90℃温度下，回流时间为0.5h至3h，第二化学活化剂的浓度为1mol/L至3mol/L，第二化学试剂为NaOH、K2CO3、NaOH、NaHCO3中的任意一种。
[0010]在一些实施例中，将第二混合物在第二氧化性气氛下或惰性气氛活化，包括：将第二混合物干燥后，在第二氧化性气氛或惰性气氛，第二活化温度为600℃至1000℃下，以第二流速活化1h至5h，第二流速100ml/min至1000ml/min。
[0011]在一些实施例中，惰性气氛采用的气体为N2和/或Ar，第一氧化性气氛为水蒸气、二氧化碳和空气中的至少一种。
[0012]在一些实施例中，烘干的温度为90℃至120℃，时间为10h至24h。
[0013]在一些实施例中，生物质材料，包括菠萝叶、柚子皮、玉米秸秆、花生壳、松木屑中的至少一种。
[0014]第二方面，本身请实施例提供一种如上述第一方面制备的生物质活性炭。
[0015]第三方面，本申请实施例提供一种如上述第二方面的生物质活性炭在工业废气中处理有机污染物中的应用。
[0016]区别于相关技术的情况，本申请提供的一种生物质活性炭的制备方法、生物质活性炭及应用的有益效果是：该方法包括，将生物质材料与第一化学活化剂混合，获得第一混合物，将第一混合物在第一氧化性气氛或惰性气氛下活化，获得第一活化产物，将第一活化产物与第二化学活化剂混合，获得第二混合物，将第二混合物在第二氧化性气氛下或惰性气氛活化，获得第二活化产物，将第二活化产物洗涤、过滤、烘干、冷却得到生物质活性炭。该方法以废弃的生物质为原料，原料成本低廉易得，通过分步化学活化法和物理活化法相结合，综合物理活化和化学活化的优点，使得制备的生物质活性炭在内部及表面都能形成发达的多级孔隙结构，提高了生物质活性炭的比表面积和吸附容量。
附图说明
[0017]一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
[0018]图1是本申请实施例提供的一种生物质活性炭的制备方法的流程图。
具体实施方式
[0019]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0020]需要说明的是，如果不冲突，本申请实施例中的各个特征可以相互组合，均在本申
请的保护范围之内。另外，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。
[0021]除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的
的技术人员通常理解的含义相同。在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本申请。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0022]如图1所示，图1是本申请实施例提供的一种生物质活性炭的制备方法的流程图，该方法包括：
[0023]步骤S1：将生物质材料与第一化学活化剂混合，获得第一混合物。
[0024]生物质材料是指以木本植物、禾本植物和藤本植物及其加工剩余物和废弃物为原材料，通过物理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物质活性炭的制备方法，其特征在于，包括：将生物质材料与第一化学活化剂混合，获得第一混合物；将第一混合物在第一氧化性气氛或惰性气氛下活化，获得第一活化产物；将第一活化产物与第二化学活化剂混合，获得第二混合物；将第二混合物在第二氧化性气氛下或惰性气氛活化，获得第二活化产物；将第二活化产物洗涤、过滤、烘干、冷却得到生物质活性炭。2.根据权利要求1的制备方法，其特征在于，将生物质材料与第一化学活化剂混合，包括：将第一化学试剂与生物质材料以质量比为(1：2)至(5：1)混合，浸渍时长为5h至10h；其中，第一化学试剂的浓度为0.1mol/L至2mol/L；第一化学试剂为ZnCl2、Na3PO4、Na2HPO4、NaCl、H3PO4中的任意一种。3.根据权利要求1的制备方法，其特征在于，将第一混合物在第一氧化性气氛或惰性气氛下活化，包括：将第一混合物干燥后，在第一氧化性气氛或惰性气氛，第一活化温度为400℃至600℃下，以第一流速活化1h至3h；第一流速为100ml/min至1000ml/min。4.根据权利要求1的制备方法，其特征在于，将第一活化产物与第二化学活化剂混合，包括：将第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾祖铭，侯旻辰，贾云祥，贺勇，
申请(专利权)人：深圳市中航大记环境技术有限公司，
类型：发明
国别省市：