一种高比表面积的改性活性炭及其制备方法技术

本发明专利技术的目的在于提供一种高比表面积的改性活性炭及其制备方法，属于活性炭制备技术领域。本发明专利技术将木屑、粉碎后的椰壳和粉碎后的小麦秸秆混合，然后进行酶解造孔，取出后清洗并烘干，程序升温炭化后，先后在阳离子表面活性剂和硅溶胶中浸泡处理，清洗后烘干并活化，得到高比表面积的改性活性炭。本发明专利技术采用复合酶酶解造孔，提高活性炭的比表面积，程序升温炭化工艺促进活性炭炭化完全，进一步提高其比表面积，阳离子表面活性剂浸泡后，增加了活性炭与硅溶胶的结合力和分散性能，促进硅溶胶在活性炭内部的分散与结合，纳米二氧化硅可起到增强活性炭机械强度的作用，同时纳米级的二氧化硅吸附到活性炭表面也进一步增大活性炭的比表面积。比表面积。

【技术实现步骤摘要】
一种高比表面积的改性活性炭及其制备方法


[0001]本专利技术属于活性炭制备
，涉及一种高比表面积的改性活性炭及其制备方法。

技术介绍

[0002]活性炭是一种具有丰富孔隙结构和巨大比表面积的碳质吸附材料，它具有吸附能力强、化学稳定性好、力学强度高，且可方便再生等特点.被广泛应用于工业、农业、国防、交通、医药卫生、环境保护等领域，其需求量随着社会发展和人民生活水平提高，呈逐年上升的趋势，尤其是随着环境保护要求的日益提高，使得国内外活性炭的需求量越来越大，逐年增长。活性炭产品种类很多，按生产原料不同可分为；煤基活性炭、木质活性炭、果壳活件炭和合成活性炭等。
[0003]活性炭是一种很细小的炭粒，有很大的表面积，内部有细小的孔——毛细管，所以活性炭具有很强的吸附能力，可以起空气或水体净化作用。活性炭净化水体的原理是利用其多孔性，使水中一种或多种物质被吸附在其表面的孔内，去除对象包括有机物质、合成洗涤剂、微生物、病毒或重金属，使水体产生脱色、除臭的效果。此外，活性炭表面存在着许多氧化物，它们大都以
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COOH、
‑
OH、＝C＝O等形式存在，这些表面氧化物中以
‑
COOH和
‑
OH形式存在的在电解质溶液中显酸性，以
‑
C＝O的形式存在的显碱性，而如果在活性炭上负载微生物，则微生物的菌体表面蛋白质是两性化合物，能与酸碱起成盐作用，故可通过化学键引力结合，进一步净化水体或空气等。
[0004]目前活性炭制备过程中的原料一般比较单一，制备得到的活性炭的比表面积也有待提高，同时高的比表面积往往会导致活性炭的机械强度的降低，因此，同时满足高比表面积和高机械强度的活性炭制备是一项需要突破的技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种高比表面积的改性活性炭及其制备方法，属于活性炭制备
本专利技术将木屑、粉碎后的椰壳和粉碎后的小麦秸秆混合，然后进行酶解造孔，取出后清洗并烘干，程序升温炭化后，先后在阳离子表面活性剂和硅溶胶中浸泡处理，清洗后烘干并活化，得到高比表面积的改性活性炭。本专利技术采用复合酶酶解造孔，葡萄糖酶、淀粉酶和纤维素酶合理配比结合特定的反应条件可协同提高对混合原料的酶解造孔效率，进而有效提高活性炭的比表面积；针对三种不同的原料按比例混合后，设置合适的程序升温的速率和温度以及保温时间，分段炭化工艺促进活性炭炭化完全，进一步提高其比表面积；阳离子表面活性剂浸泡后，增加了活性炭与硅溶胶的结合力和分散性能，促进硅溶胶在活性炭内部的分散与结合，纳米二氧化硅可起到增强活性炭机械强度的作用，同时纳米级的二氧化硅吸附到活性炭表面也进一步进活性炭的比表面积。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0007]一种高比表面积的改性活性炭的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0008](1)将木屑、粉碎后的椰壳和粉碎后的小麦秸秆混合得到混合原料；
[0009](2)将混合原料加入至缓冲液中水浴加热后再加入葡萄糖酶、淀粉酶和纤维素酶，恒温静置酶解反应，反应后抽滤并洗涤至中性；
[0010](3)烘干后程序升温炭化得到炭化材料；
[0011](4)将炭化材料先后在阳离子表面活性剂溶液和硅溶胶中浸泡处理，取出后清洗、烘干、活化，得到高比表面积的改性活性炭。
[0012]作为本专利技术的一种优选技术方案，步骤(1)所述木屑、粉碎后的椰壳和粉碎后的小麦秸秆的重量比为1:0.3
‑
0.5:0.6
‑
0.9。
[0013]作为本专利技术的一种优选技术方案，步骤(1)所述混合原料的粒径为60
‑
80μm。
[0014]作为本专利技术的一种优选技术方案，步骤(2)所述缓冲液为pH值4
‑
5的醋酸
‑
醋酸钠水溶液，所述混合原料与缓冲液的固液比为1g:10
‑
25mL，所述混合原料、葡萄糖酶、淀粉酶和纤维素酶的重量比为10:0.1
‑
0.3:0.1
‑
0.2:0.2
‑
0.5。
[0015]作为本专利技术的一种优选技术方案，步骤(2)所述加热和恒温的温度均为40
‑
45℃，所述酶解反应时间为3
‑
5h。
[0016]作为本专利技术的一种优选技术方案，步骤(3)所述程序升温是指先以2
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5℃/min的速度升温至300
‑
350℃保温10
‑
15min；然后以1
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2℃/min的速度升温至450
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480℃保温20
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30min，最后以2
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3℃/min的速度升温至600
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650℃保温20
‑
25min。
[0017]作为本专利技术的一种优选技术方案，步骤(4)所述阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵，所述阳离子表面活性剂溶液为临界胶束浓度的阳离子表面活性剂溶液。
[0018]作为本专利技术的一种优选技术方案，步骤(4)所述阳离子表面活性剂溶液浸泡时间为1
‑
3h，所述硅溶胶浸泡时间为2
‑
4h。
[0019]作为本专利技术的一种优选技术方案，步骤(4)所述活化温度为700
‑
800℃，所述活化时间为3
‑
4h，所述活化剂为水蒸气。
[0020]上述的制备方法制备得到的高比表面积的改性活性炭。
[0021]本专利技术的有益效果：
[0022](1)本专利技术选用三种不同的原料按合适比例混合作为活性炭原料，针对三种不同的原料按比例混合后，设置合适的程序升温的速率和温度以及保温时间，分段炭化工艺促进活性炭炭化完全，进一步提高其比表面积；
[0023](2)本专利技术采用复合酶酶解造孔，葡萄糖酶、淀粉酶和纤维素酶合理配比结合特定的反应条件可协同提高对混合原料的酶解造孔效率，进而有效提高活性炭的比表面积；
[0024](3)阳离子表面活性剂浸泡后，由于阳离子表面活性剂表面带有正电荷，而硅溶胶表面带有负电荷，吸附了阳离子表面活性剂的活性炭增加了与硅溶胶的结合力和分散性能，促进硅溶胶在活性炭内部的分散与结合，纳米二氧化硅可起到增强活性炭机械强度的作用，同时纳米级的二氧化硅吸附到活性炭表面也进一步进活性炭的比表面积。
具体实施方式
[0025]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。
[0026]实施例1
[0027]一种高比表面积的改性活性炭的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0028](1)将木屑、粉碎后的椰壳和粉碎后的小麦秸秆按照重量比1:0.4:0.7混合得到粒径为60
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高比表面积的改性活性炭的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)将木屑、粉碎后的椰壳和粉碎后的小麦秸秆混合得到混合原料；(2)将混合原料加入至缓冲液中水浴加热后再加入葡萄糖酶、淀粉酶和纤维素酶，恒温静置酶解反应，反应后抽滤并洗涤至中性；(3)烘干后程序升温炭化得到炭化材料；(4)将炭化材料先后在阳离子表面活性剂溶液和硅溶胶中浸泡处理，取出后清洗、烘干、活化，得到高比表面积的改性活性炭。2.根据权利要求1所述的一种高比表面积的改性活性炭的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述木屑、粉碎后的椰壳和粉碎后的小麦秸秆的重量比为1:0.3
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0.5:0.6
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0.9。3.根据权利要求1所述的一种高比表面积的改性活性炭的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述混合原料的粒径为60
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80μm。4.根据权利要求1所述的一种高比表面积的改性活性炭的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述缓冲液为pH值4
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5的醋酸
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醋酸钠水溶液，所述混合原料与缓冲液的固液比为1g:10
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25mL，所述混合原料、葡萄糖酶、淀粉酶和纤维素酶的重量比为10:0.1
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0.3:0.1
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0.2:0.2
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0.5。5.根据权利要求1所述的一种高比表面积的改性活性炭的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述加热和恒温的温度均为40
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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：福建韩研环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：