一种利用农林废弃物板栗刺壳制备活性炭的方法与流程

本发明涉及到活性炭的制备方法，特别是一种利用农林废弃物板栗刺壳制备活性炭的方法 。

背景技术：

活性炭是一种多孔碳材料，具有比表面积大、原料来源广泛、机械强度高、易再生及稳定性好等优点。活性炭通常是将原料在一定的条件下经碳化和活化后得到。碳化的主要目的是得到具有适于活化的初始孔隙和一定机械强度的碳化料，碳化的实质是原材料中的有机物进行热解反应，包括热分解反应和缩聚反应。活化的主要目的是制备具有高比表面积的活性炭；活化方法通常分为物理活化法和化学活化法。其中，物理活化法是将碳化后的原材料在水蒸气或二氧化碳中进行热解反应，是一种吸热反应，需要外部不断提供热源。化学活化法是把化学药品加入原料中，然后在惰性气体介质中加热，进行活化；最具代表性的化学活化法有氯化锌法、磷酸盐法、氯化钙法和碱法；但是由于采用化学用品，其会带来以下问题：对设备的腐蚀性高；污染环境；活性炭中残留有化学药品；需要消耗大量的化学药品，成本较高；需要外部热源并严格控制活化温度。

制备活性炭的原料大致可以分为两大类：植物类原料和矿物类原料。植物类原料主要包括木材、木炭、果壳、纸浆废液等；矿物类原料主要包括煤、石油、塑料等。与矿物类原料相比，植物类原料不仅具有可再生、成本低、环保等优点，而且天然的植物纤维结构适合于制备微孔发达、比表面积高及机械强度高的活性炭。目前，制备活性炭原料主要为木材和优质煤等，生产成本较高；因此，近年来特别重视利用各种工农业废弃物制备高吸附性活性炭。

我国是板栗生产大国，所产板栗所得副产物板栗刺壳（板栗外皮带刺的壳）目前并没有得到广泛应用，主要是作为垃圾堆放起来，严重影响环境卫生。

技术实现要素：

本发明利用废弃的农林副产物板栗刺壳在酸源、气源和无机硅作用下，利用气源使炭体积增加，增加活性炭的比表面积，同时利用酸源使板栗刺壳炭化量增加，无机硅增加颗粒炭的强度，得到一种吸附能力强的活性剂。

一种利用农林废弃物板栗刺壳制备活性炭的方法，所述方法包括如下步骤：

将晾晒干燥水分在16～22％范围内的板栗刺壳由人工送入切碎装置，切碎成长度在0 .3～0.6cm的短截，碎料经皮带输送机输送到成型装置的料仓；控制进料速度，使碎料挤压成块状；块状物料由皮带输送机输送到炭化炉料仓；成型块状物料间歇进入炭化炉，在炭化炉灶中加入酸源、气源和无机硅经320～350℃温度炭化5～8h成炭块；将炭块经水冷系统冷却至常温后由皮带输送机输送到破碎机进料口，炭块经破碎筛分成1.5cm*1cm*1cm大小的不定型颗粒；将不定型颗粒由斗式提升机提升到活化炉料仓，经螺旋输送机输送入物理法活化转炉，通过物理法活化转炉在700～850℃温度下，以水作活化剂，活化成活性炭粗品；将活性炭粗品由皮带输送机间歇输送至酸洗装置，经酸洗装置进行酸煮去除灰分；再进一步经水洗装置将活性炭洗至中性；将已经洗涤至中性的湿活性炭经皮带输送机输送到热风连续干燥装置进料口，控制进料速度，使干燥后的活性炭保持水分在8～10％，干燥后，加入纳米氧化锌，并混合均匀得活性炭，其中酸源、气源、无机硅重量分别为板栗刺壳重量的5%、8%和1%，纳米氧化锌为板栗刺壳重量的0.2%。

其酸源为聚磷酸铵、酒石酸、焦磷酸钾、焦磷酸钠中的任意一种；

气源为三聚氰胺、胍、双氰胺的任意一种；无机硅为硅酸钠、偏硅酸钠的任意一种。

本发明相比传统的颗粒活性炭的优势在于：

（1)利用酸源在受热条件下形成偏磷酸或者聚偏磷酸，使板栗刺壳这种有机物的成炭量增加。

（2）利用气源使炭的体积增加，增加活性炭的比表面积。

（3）利用无机硅增加膨胀炭的颗粒强度。

（4）纳米氧化锌具有比表面积大和比表面能大的特点，可增加材料吸附性和抗菌性。

（5）本发明所使用的装置不限于下述所有的型号、生产厂家，常规设备就可达到。

本实施例中所选用的主要设备的名称，型号及生产厂家如下：

物料切碎装置：cx-1，四川耀农机电科技有限公司；

成型装置：秸秆环模成型机，YL-0.5，四川耀农机电科技有限公司； 炭化炉：纳博热电阻炭化炉，B180，德国纳博热工业炉公司；

活化炉：HRY-05，四川仁源锅炉设备有限公司；

水蒸气发生器：全自动电加热水蒸气发生器，WT-0.5，上海威田服装机械有限公司；

酸洗装置：酸洗罐，PP-0.5m³，四川仁源锅炉设备有限公司；

水洗装置：水洗罐，PP-0.5m³，四川仁源锅炉设备有限公司；

热风连续干燥装置：连续热风干燥装置，RY-1.5，四川仁源锅炉设备有限公司。

具体实施例

实例一

将晾晒干燥水分在16％的板栗刺壳1000kg由人工送入切碎装置，切碎成长度在0.3cm的短截，碎料经皮带输送机输送到成型装置的料仓；控制进料速度，使碎料挤压成块状（成块就可，大小不限）；块状物料由皮带输送机输送到炭化炉料仓；成型块状物料间歇进入炭化炉，在炭化炉灶中加入聚磷酸铵50kg、三聚氰胺80kg和硅酸钠10kg经320℃温度炭化5h成炭块；将炭块经水冷系统冷却至常温后由皮带输送机输送到破碎机进料口，炭块经破碎筛分成1.5cm*1cm*1cm大小的不定型颗粒；将不定型颗粒由斗式提升机提升到活化炉料仓，经螺旋输送机输送入物理法活化转炉，通过物理法活化转炉在700℃温度下，以水80kg作活化剂，活化成活性炭粗品；将活性炭粗品由皮带输送机间歇输送至酸洗装置，经酸洗装置进行酸煮去除灰分；再进一步经水洗装置将活性炭洗至中性；将已经洗涤至中性的湿活性炭经皮带输送机输送到热风连续干燥装置进料口，控制进料速度，使干燥后的活性炭保持水分在8％，干燥后，加入纳米氧化锌2kg，并混合均匀得活性炭。

实例二

将晾晒干燥水分在22％范围内的板栗刺壳1000kg由人工送入切碎装置，切碎成长度在0.6cm的短截，碎料经皮带输送机输送到成型装置的料仓；控制进料速度，使碎料挤压成块状；块状物料由皮带输送机输送到炭化炉料仓；成型块状物料间歇进入炭化炉，在炭化炉灶中加入焦磷酸钾50kg、胍80kg和偏硅酸钠10kg经350℃温度炭化8h成炭块；将炭块经水冷系统冷却至常温后由皮带输送机输送到破碎机进料口，炭块经破碎筛分成1.5cm*1cm*1cm大小的不定型颗粒；将不定型颗粒由斗式提升机提升到活化炉料仓，经螺旋输送机输送入物理法活化转炉，通过物理法活化转炉在850℃温度下，以水80kg作活化剂，活化成活性炭粗品；将活性炭粗品由皮带输送机间歇输送至酸洗装置，经酸洗装置进行酸煮去除灰分；再进一步经水洗装置将活性炭洗至中性；将已经洗涤至中性的湿活性炭经皮带输送机输送到热风连续干燥装置进料口，控制进料速度，使干燥后的活性炭保持水分在10％，干燥后，加入纳米氧化锌2kg，并混合均匀得活性炭。

实例三

将晾晒干燥水分在19％的板栗刺壳1000kg由人工送入切碎装置，切碎成长度在0.5cm的短截，碎料经皮带输送机输送到成型装置的料仓；控制进料速度，使碎料挤压成块状；块状物料由皮带输送机输送到炭化炉料仓；成型块状物料间歇进入炭化炉，在炭化炉灶中加入酒石酸50kg、双氰胺80kg和硅酸钠10kg经335℃温度炭化6.5h成炭块；将炭块经水冷系统冷却至常温后由皮带输送机输送到破碎机进料口，炭块经破碎筛分成1.5cm*1cm*1cm大小的不定型颗粒；将不定型颗粒由斗式提升机提升到活化炉料仓，经螺旋输送机输送入物理法活化转炉，通过物理法活化转炉在785℃温度下，以水80kg作活化剂，活化成活性炭粗品；将活性炭粗品由皮带输送机间歇输送至酸洗装置，经酸洗装置进行酸煮去除灰分；再进一步经水洗装置将活性炭洗至中性；将已经洗涤至中性的湿活性炭经皮带输送机输送到热风连续干燥装置进料口，控制进料速度，使干燥后的活性炭保持水分在9％，干燥后，加入纳米氧化锌2kg，并混合均匀得活性炭。

活性炭实施例的室内甲醛吸附性能测试

本实施例为测试本发明活性炭实施例对室内甲醛的吸附性能，分别采用本发明活性炭实施例对三个甲醛浓度不一样的房间中的甲醛进行吸附，其中每小时流经活性炭的气体量为室内容积的8倍，经过8h的测试，结果如表1 所示。

表1 本发明活性炭实施例对室内甲醇的吸附性能

从表1 中可以看出，经过8h的净化之后，实例一到实例三试验中对甲醛吸附达到国家标准，通过三个试验显示本发明活性炭实施例对室内甲醛具有很强的吸附性能。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。