專利名稱：利用木焦油制備高比表面積活性炭的方法
技術領域：
本發明涉及利用木材炭化時排出的木焦油制備高比表面積活性炭的方法，屬于資源再利用制備活性炭材料技術領域。
背景技術：
活性炭是一種多孔材料，比表面積一般為500-1500cm2，已被廣泛應用于環境保護、化學工業、軍事化學防護以及化學電源等領域。根據不同制備原料及制備條件，活性炭表現出不同的孔徑分布及表面化學性質，因此可根據不同的用途選用不同性質的活性炭原料及制備方法。制備活性炭原料主要有煤，石油焦，木材，椰殼等含碳的物質。木焦油是木材在炭化時排出來的或在蒸餾爐中蒸餾制得的產品，CN101270289A公開了一種在木炭制作過程中提取木焦油的生產工藝，利用氣體分解爐和碳化爐干餾燒制技術，當爐內溫度升至 200攝氏度時，木質素得到充分析出釋放，產生一定量的木焦油，隨著溫度不斷提升，通過排氣管道排除，木焦油轉化為液態進行收集。CN200820091036. 5提供一種秸桿氣化爐木焦油捕集器，能夠有效的將秸桿氣化爐木焦油捕集并且全部回收，直接安裝于秸桿氣化爐，提供清潔燃氣，提高秸桿燃氣燃燒效率。木焦油是黑色油狀液體，烴類，酚類，酸類等有機化合物含量較高。加工后可得到雜酚油，抗聚劑，木浙青等產品，用于醫藥，合成橡膠和冶金等工業部門，也可直接用木材防腐劑和防腐涂料。秸桿氣化木焦油還可用于配制殺蟲劑用于殺滅地下害蟲，參見CN101356926A木焦油殺蟲劑的制備及使用方法。木焦油是一種含烴類、酸類、酚類較高的有機化合物，含碳量較高，木焦油熔點低，在高溫下木焦油容易揮發，不適合用物理法或者常規的加熱活化法。經檢索目前還沒有發現關于利用木焦油制備活性炭的報道。
發明內容
本發明利用木材炭化時排出來的木焦油為原料，在熔堿活化下制備出高比表面積活性炭，為木焦油的利用提供一種新的途徑。本發明的技術方案如下一種利用木焦油制備活性炭的方法，包括以下步驟( I)收集木材炭化或秸桿氣化時餾出的焦油，冷凝使其液化，得木焦油；(2 )將KOH或NaOH升溫至350-400 V使其成熔融狀態；(3)按投料比木焦油Κ0Η或NaOH = I :2 4質量比，將步驟(I)的木焦油加入到步驟(2)熔融態的NaOH或KOH中，邊加入邊攪拌，加完后繼續升溫至600-800°C活化碳化O. 5^1. 5小時，至無氣泡產生，停止加熱，冷卻至室溫，取出固體料，用去離子水洗滌至pH值6. 5-7，烘干或自然晾干，即得木焦油活性炭產品。經檢測，所得產品木焦油活性炭比表面積可達1429m2/g，更為詳細的內容將在實施例中加以說明。根據本發明，優選的，所述步驟(2)中將KOH放入反應釜中，升溫至360-400°C使KOH成熔融狀態。根據本發明，優選的，所述步驟(2)中將NaOH放入反應釜中，升溫至320_360°C使NaOH成熔融狀態。根據本發明，優選的，所述步驟(3)中投料比為木焦油Κ0Η或NaOH = I :2. 5 3
質量比。本發明的技術特點收集木材炭化或秸桿氣化過程中產生的木焦油為原料生產活性炭，實現了資源再利用；在熔堿活化下木焦油中的有機物發生脫水，縮聚反應，留下活性炭骨架；制備出的活性炭比表面積較大，微孔發達。與現有技術相比，本發明的優良效果在于I、本發明以炭化過程中產生的木焦油為原料，簡單易得，能實現廢物利用，資源循 環；2、本發明方法采用熔堿法，可避免物理法或者常規加熱活化法在高溫條件下木焦油易揮發造成的損失；本發明方法操作簡單，堿可回收利用，成本較低；3、本發明方法制備的超級木焦油活性炭的比表面積大，可達1429m2/g，孔隙發達，微孔較多，性能優良。
圖I是實施例I制得的木焦油活性炭的掃描電鏡照片。圖2是實施例I制得的木焦油活性炭的孔徑分布圖和N2吸附脫附圖。右上角小圖是氮氣吸附/脫附圖。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明做進一步說明，但不限于此。實施例I、木焦油收集在木材炭化爐氣體的出口處連接一個冷凝裝置，對餾出的焦油進行冷凝，使其液化。堿的熔化將KOH放入反應釜中，在380°C下熔融；炭的活化按木焦油Κ0Η = I 3質量比將木焦油加入到熔融的KOH中，邊加入邊攪拌，使其混合均勻；繼續升溫到600°C，保持I個小時后關閉電源，自然冷卻至室溫取出；用去離子水洗滌至pH值6. 7，烘干或者自然晾干，即制得木焦油活性炭；測得比表面積為1429m2/g。所得木焦油活性炭電鏡照片如圖I所示，孔徑分布和N2吸附脫附曲線如圖2所示。由圖I可知，所制備的活性炭活化完全，表面有很多孔道，由圖2可知木焦油活性炭微孔發達且集中在O. 6-0. 7nm左右。實施例2、木焦油收集同實施例I。將NaOH放入反應釜中，在350°C下融化；按木焦油NaOH= I :2. 5質量比將收集的木焦油加入到融化的NaOH中，邊加入邊攪拌，使其混合均勻；繼續升溫到700°C，保持I個小時后關閉電源，自然冷卻至室溫取出；用去離子水洗滌至PH值7，烘干或者自然晾干，SP制得木焦油活性炭。實施例3、
收集秸桿氣化爐的木焦油；NaOH在330°C下融化。按木焦油NaOH = I 3質量比將收集的木焦油加入到融化的NaOH中，邊加入邊攪拌，使其混合均勻；繼續升溫到600°C，保持I個小時后關閉電源，自然冷卻至室溫取出；用去離子水洗滌至PH值6. 5，烘干或者自然晾干，即制得木焦油活性炭。
權利要求
1.一種利用木焦油制備活性炭的方法，包括以下步驟 (1)收集木材炭化或秸桿氣化時餾出的焦油，冷凝使其液化，得木焦油； (2)將KOH或NaOH升溫至350-400°C使其成熔融狀態； (3)按投料比木焦油Κ0Η或NaOH=I :2 4質量比，將步驟(I)的木焦油加入到步驟(2)熔融態的NaOH或KOH中，邊加入邊攪拌，加完后繼續升溫至600-800°C活化碳化O. 5^1. 5小時，至無氣泡產生，停止加熱，冷卻至室溫，取出固體料，用去離子水洗滌至pH值6.5-7，烘干或自然晾干，即得。
2.根據權利要求I所述的方法，其特征在于所述步驟(2)中，將KOH放入反應釜中，升溫至360-400°C使KOH成熔融狀態。
3.根據權利要求I所述的方法，其特征在于所述步驟(2)中，將NaOH放入反應釜中，升溫至320-360°C使NaOH成熔融狀態。
4.根據權利要求I所述的方法，其特征在于所述步驟(3)中，投料比為木焦油Κ0Η或NaOH = I :2· 5 3質量比。
全文摘要
本發明涉及一種利用木焦油制備活性炭的方法。該方法包括將木質材料炭化過程中產生的木焦油為原料，KOH或NaOH升溫成熔融狀態；按木焦油KOH或NaOH＝12～4質量比，加入到熔融態的NaOH或KOH中，升溫到600-800℃，活化炭化0.5～1.5h。本發明所得產品木焦油活性炭比表面積為1429m2/g。本發明原料是工業廢棄物，資源綜合利用，工藝簡單，制備的活性比表面積大，孔隙均勻發達。
文檔編號C01B31/12GK102807216SQ201210338928
公開日2012年12月5日 申請日期2012年9月13日 優先權日2012年9月13日
發明者岳欽艷, 孫媛媛, 高悅, 姚付江, 許醒, 高寶玉, 高原 申請人:山東大學