專利名稱：一種利用廢棄山核桃外果皮制備活性炭的方法
技術領域：
本發明涉及一種活性炭的制備方法，尤其是涉及一種利用廢棄山 核桃外果皮制備活性炭的方法。
背景技術：
山核桃主要分布在浙江的臨安、淳安、吉安、桐廬和安徽省的寧
國、歙縣、績溪、旌德等縣。浙江省近年種植面積約25. 05萬畝，總 產6300噸，占全國山核桃總產的85Q/^,而主產在臨安縣。但是高產 量的背后夾帶著嚴重的環境破壞，山核桃果實外包有果皮，其加工后 廢棄物外果皮、果殼被農民隨意丟棄，造成數條河流的嚴重污染。利 用加工廢棄物，創造出更有價值的物質是解決這一問題的最佳途徑。 早期制備活性炭的原料主要是木質原料，而近年來制備活性炭謀求廉 價原料的探索受到重視，使原料范圍增廣。除傳統的優質木材、鋸木 屑、木炭、椰殼炭、棕櫚核炭，另外還有農林副產物和某些食品工業 廢棄物包括廢木材、竹子、樹皮、風倒木、棉殼、咖啡豆梗、油棕殼、 甘蔗渣、糠醛渣等，其中椰子殼最優。山核桃外果皮作為一種農林副 產物，其實是一種潛在的制備活性炭的優質資源，但并沒有進入人們 的視線。
國內外傳統的活性炭制備方法有氣體活化法、化學活化法、化學 物理法。氣體活化法是把原料炭化后，用水蒸氣、二氧化碳、空氣、 煙道氣等，在800 900'C下進行活化的方法。但是這種方法存在以下 一些問題活性炭得率較低、質量不穩定、比表面積較低、活化溫度 高、設備投資大等，所以工業性推廣沒有優勢；化學活化法是把化學
藥品加入原料中，然后在惰性氣體中加熱，同時進行炭化和活化的一 種方法。這種方法對設備的腐蝕性較大，且殘留物較多，最大的問題
是造成了環境污染，亦不適宜推廣；化學物理法是在活性炭原料中加 入一定量的化學藥品(即添加劑)進行化學活化浸漬處理(在碳材料 內部形成傳輸道，有利于氣體活化劑進入孔隙內進行刻蝕)，之后進 行炭化的一種方法。這種方法的優點在于可通過控制浸漬比和浸漬時 間來制得孔徑分布合理的活性炭，比表面積大，且得率高。
如今，微波法制備活性炭已成為近年來國內外學者的研究熱點之 一。它具有快速、高效、資源回收利用率高、不會造成二次污染、成 本低等顯著優點。國內外許多研究者嘗試用微波制備活性炭并取得了 可喜成績，如Kasai、 Takakazu等將有機成型廢料用微波加熱，炭化， 活化制得優質活性炭。彭金輝等用蠶豆稈、稻稈、黑型樹皮拷膠廢料、 瓜子殼、麥秸、玉米芯、蠶豆殼、甘蔗渣、楊梅樹皮廢料、煙稈、松 木屑等為原料，微波制備活性炭。樊希安等采用微波輻射竹節、椰殼、 棉稈，利用磷酸、水蒸氣等為活化劑制得優質活性炭。張利波等采用 微波輻射煙稈法制得了性能各異的活性炭。由此可見，采用微波方法 制備山核桃外果皮活性炭是切實可行的。利用化學物理法同時采用微 波活化，能更加有效地將山核桃外果皮制備成為高性能的活性炭。
中國發明專利200710069706的專利"一種煤摻雜山核桃殼基超 級活性炭的制備方法"，專利號為CN200610049742. 9的專利"山核 桃殼成炭方法及制炭裝置"，都僅僅以山核桃殼為原料，其外果皮仍 作為一種加工后產物被廢棄，并沒有引起人們的普遍重視。雖然專利 CN200510133752. 6公開報道了"山核桃果外皮殼木炭及其加工方法"， 但是也局限于將山核桃外果皮加工成木炭，無論在經濟價值，還是使 用價值上都不如將其加工成活性炭。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種利用廢棄山核桃外果皮 制備活性炭的方法，不僅能變廢為寶，提高山核桃作物的經濟價值， 增加農民的收入，而且從更深層的意義上講，也能解決廢棄山核桃外 果皮大量堆積、腐爛的問題。
本發明的技術問題主要是通過以下方案解決的
本發明的一種利用廢棄山核桃外果皮制備活性炭的方法，其特征 在于依次包括以下步驟
A) 將山核桃外果皮自然風干，在粉碎機中粉碎，粉末過20目篩；
B) 將濃度為30 60%的氯化鋅溶液與上述山核桃外果皮粉末均勻混
合后浸漬，氯化鋅溶液與山核桃外果皮粉末的質量比為2 5: 1，浸 漬時間為24 36小時;
C) 將步驟B)制得的混合物進行微波持續活化,微波功率:500 1000W，
輻照時間10—25分鐘；
D) 待步驟C)所得產物冷卻后，先用稀鹽酸酸洗，再用溫度為60 80 'C的去離子水洗至PH值為6 7,過濾所得產物，在80 10(TC條件 下烘干，粉碎后過200目篩，即得產品。
作為優選，所述氯化鋅的濃度為40%。由于氯化鋅濃度越大，對 設備的腐蝕也越大，且增大濃度對產品的吸附能力提高沒有多大影 響，從經濟、環保等多角度考慮，40%濃度的氯化鋅條件最佳。
作為優選，所述氯化鋅溶液與山核桃外果皮粉末的最佳質量比為 5: 1。
作為優選，其中步驟B)中的浸漬時間為24小時。
作為優選，其中步驟C)中微波功率為700W。微波功率越高，能
耗也越大，體現不出微波法的優勢。
作為優選，其中步驟C)中微波輻照時間為20分鐘。 作為優選，其中步驟D)中烘干時間為l小時。
本發明與現有技術相比具有以下有益效果采用目前廣泛使用的
微波方法，與傳統方法相比，低耗，高效，得率高且質優。本發明能 將山核桃外果皮加工成活性炭，采用物理化學法結合微波活化，所制 得的產品，碘值吸附、亞甲基蘭脫色力均超過國家標準，且得率遠遠 高于傳統方法制得的活性炭，成本也較低。山核桃外果皮，作為山核 桃的生產廢棄物，將其變廢為寶，不但能提高山核桃作物的經濟價值， 增加農民的收入，符合國家"三農"政策，而且也解決了廢棄物堆腐 的污染問題，具有很大的開發利用價值。
具體實施例方式
下面通過實施例，對本發明的技術方案作進一步具體的說明。
實施例1:
本例的一種利用廢棄山核桃外果皮制備活性炭的方法，其步驟
為
a、 山核桃外果皮自然風干后，用粉碎機粉碎，過20目篩；
b、 配置氯化鋅濃度為40%，將氯化鋅溶液與上述山核桃外果皮粉末 均勻混合后浸漬，氯化鋅溶液與山核桃外果皮粉末的質量比為5: 1，
浸泡放置時間為24小時；
C、將上述混合物進行微波持續活化，微波功率560W，輻照時間 20分鐘；
d、活化所得產品用濃鹽酸與蒸餾水配比為1: 9的稀鹽酸，酸洗，再 用溫度為60—8(TC的去離子水洗至pH為6—7，過濾所得產物，在 8(TC的烘箱中烘干，烘干時間l小時，再過200目篩得到產品。
制備出的山核桃外果皮活性炭的碘值吸附為718.7 mg/g，亞甲 基蘭吸附值為156. 6 mg/g，得率為44. 5%。
實施例2:
本例的一種利用廢棄山核桃外果皮制備活性炭的方法，其步驟
為
a、 山核桃外果皮自然風干后，用粉碎機粉碎，過20目篩；
b、 配置氯化鋅濃度為50%，將氯化鋅溶液與上述山核桃外果皮粉末 均勻混合后浸漬，氯化鋅溶液與山核桃外果皮粉末的質量比為5: 1， 浸泡放置時間為24小時；
c、 將上述混合物進行微波持續活化，微波功率為700W，持續活化16 分鐘；
d、 所得產品用濃鹽酸與蒸餾水配比為1: 9的稀鹽酸，酸洗，再用溫 度為60—8(TC的去離子水洗至pH為6—7，過濾所得產物，在IO(TC 的烘箱中烘干，烘干時間l小時，再過200目篩得到產品。
制備出的山核桃外果皮活性炭的碘值吸附為735.4 mg/g，亞甲 基蘭吸附值為144. 2 mg/g，得率為45. 8%。
實施例3:
本例的一種利用廢棄山核桃外果皮制備活性炭的方法，其步驟
為
a、 山核桃外果皮自然風干后，用粉碎機粉碎，過20目篩，
b、 配置氯化鋅濃度為50%，將氯化鋅溶液與上述山核桃外果皮粉末均 勻混合后浸漬，氯化鋅溶液與山核桃外果皮粉末的質量比為5: 1， 浸泡放置時間為24小時；
c、 將上述混合物進行微波持續活化，微波功率為480W，持續活化20
分鐘；
d、所得產品用濃鹽酸與蒸餾水配比為1: 9的稀鹽酸，酸洗，在用溫 度為60—8(TC的去離子水洗至pH為6—7，過濾所得產物，在100°C 的烘箱中烘干，烘干時間l小時，再過200目篩得到產品。
制備出的山核桃外果皮活性炭的碘值吸附為619.6 mg/g，亞甲 基蘭吸附值為110. 4 mg/g,得率為47. 2%。
實施例4:
本例的一種利用廢棄山核桃外果皮制備活性炭的方法，其步驟
為
a、 山核桃外果皮自然風干后，用粉碎機粉碎，過20目篩，
b、 配置氯化鋅濃度為50%,將氯化鋅溶液與上述山核桃外果皮粉末均 勻混合后浸漬，氯化鋅溶液與山核桃外果皮粉末的質量比為5: 1， 浸泡放置時間為24小時；
c、 將上述混合物進行微波持續活化，微波功率為700W，持續活化18 分鐘；
d、 所得產品用濃鹽酸與蒸餾水配比為1: 9的稀鹽酸，酸洗，在用溫 度為60—8(TC的去離子水洗至pH為6—7，過濾所得產物，在10(TC 的烘箱中烘干，烘干時間l小時，再過200目篩得到產品。
制備出的山核桃外果皮活性炭的碘值吸附為689. 7mg/g，亞甲基 蘭吸附值為108. 2 mg/g，得率為44. 9%。
權利要求
1、一種利用廢棄山核桃外果皮制備活性炭的方法，其特征在于依次包括以下步驟A)將山核桃外果皮自然風干，在粉碎機中粉碎，粉末過20目篩；B)將濃度為30～60％的氯化鋅溶液與上述山核桃外果皮粉末均勻混合后浸漬，氯化鋅溶液與山核桃外果皮粉末的質量比為2～51，浸漬時間為24～36小時；C)將步驟B)制得的混合物進行微波持續活化，微波功率500～1000W，輻照時間10—25分鐘；D)待步驟C)所得產物冷卻后，先用稀鹽酸酸洗，再用溫度為60～80℃的去離子水洗至PH值為6～7，過濾所得產物，在80～100℃條件下烘干，粉碎后過200目篩，即得產品。
2、 如權利要求1所述一種利用廢棄山核桃外果皮制備活性炭的方法， 其特征在于所述氯化鋅的最佳濃度為40%。
3、 如權利要求1或2所述一種利用廢棄山核桃外果皮制備活性炭的 方法，其特征在于所述氯化鋅溶液與山核桃外果皮粉末的最佳質量 比為5: 1。
4、 如權利要求1或2所述一種利用廢棄山核桃外果皮制備活性炭的 方法，其特征在于其中步驟B)中的最佳浸漬時間為24小時。
5、 如權利要求1或2所述一種利用廢棄山核桃外果皮制備活性炭的 方法，其特征在于其中步驟C)中的最佳微波功率為700W。
6、 如權利要求1或2所述一種利用廢棄山核桃外果皮制備活性炭的 方法，其特征在于其中步驟C)中的最佳微波輻照時間為20分鐘。
7、 如權利要求1或2所述一種利用廢棄山核桃外果皮制備活性炭的 方法，其特征在于其中步驟D)中的最佳烘干時間為l小時。
全文摘要
本發明提供一種利用廢棄山核桃外果皮制備活性炭的方法，不僅能變廢為寶，而且從更深層的意義上講，也能解決廢棄山核桃外果皮大量堆積、腐爛的問題。本發明主要是通過以下方案解決的A)將山核桃外果皮自然風干，在粉碎機中粉碎，粉末過20目篩；B)將濃度為30～60％的氯化鋅溶液與上述山核桃外果皮粉末均勻混合后浸漬，氯化鋅溶液與山核桃外果皮粉末的質量比為2～5∶1，浸漬時間為24～36小時；C)將步驟B)制得的混合物進行微波持續活化，微波功率500～1000W，輻照時間10-25分鐘；D)待步驟C)所得產物冷卻后，先用稀鹽酸酸洗，再用溫度為60～80℃的去離子水洗至pH值為6～7，過濾所得產物，在80～100℃條件下烘干，粉碎后過200目篩，即得產品。
文檔編號C01B31/08GK101391767SQ20081012186
公開日2009年3月25日 申請日期2008年11月3日 優先權日2008年11月3日
發明者宣貴達, 張永鈺, 錢建暢 申請人:浙江大學城市學院