微波辐照香蕉茎秆制备活性炭的方法

摘要

一种微波辐照香蕉茎秆制备活性炭的方法，将经风干的香蕉茎秆切成小段，用氯化锌/氯化钙混合溶液浸泡后，捞起晾干至无滴水，用微波辐照，用酸溶液浸泡，取出沥干后，再用去离子水漂洗、烘干，冷却至室温粉碎得活性炭。用本发明的方法制备的活性炭，在亚甲基蓝脱色力16-25mL/0.1g，大大高于国家标准优质活性炭。而且利用了农产品的废弃物，提高农产品的附加值，有效降低了保护环境的压力，且工艺较简单，流程短，利于推广。

权利要求

1.一种微波辐照香蕉茎秆制备活性炭的方法，其特征是制备工艺步骤为：⑴取已风干的香蕉茎秆，干燥，切为长度3-5cm的小段，用容积比6-8倍的氯化锌/氯化钙混合液浸泡，浸泡温度控制在40-50℃，时间为40-48h；

⑵取出晾干至无滴水后，放入坩埚内进行微波辐照，辐照功率为750w-1000w，时间为

25-40分钟；

⑶冷却至室温后，用体积浓度2-5％的稀盐酸浸泡1-4h；

⑷取出沥干后，用去离子水清洗，使其pH值为7；

⑸将得到的物料再烘烤3-5h，温度控制在110-120℃；

⑹冷却至室温，得到粉末活性炭；

其中：

原料香蕉茎秆自然风干并干燥后，要求达如下质量指标：质量比水分≤12％；质量比挥发度≤70％；质量比固定碳≥15％；质量比灰分≤3％；

浸泡香蕉茎秆所用的摩尔浓度为氯化锌3mol/L，氯化钙为1mol/L；

要求浸泡香蕉茎秆的氯化锌纯度≥90％，氯化钙纯度≥95％；在氯化锌和氯化钙混合液浸泡香蕉茎秆的时间内，在第12h和36h时各搅拌一次，每次3-5分钟；

制成的活性炭成品，碘吸附值达到GB/T12496.8-1999的标准要求，亚甲基蓝吸附值达到GB/T12491.10-1999的技术要求。

说明书

微波辐照香蕉茎秆制备活性炭的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种微波辐照香蕉茎秆制备活性炭的方法。

背景技术

[0002] 香蕉是一种十分重要的亚热带水果，具有特殊的经济价值。每年收获香蕉后，香蕉的茎秆就变成废料。由于蕉茎秆纤维长，含有大量水分，不易腐烂，构成环境污染。如何对香蕉茎秆废料进行综合开发，以提高农作物的附加值，一直是很多研究人员探讨的课题。

[0003] 活性炭具有发达的孔隙结构，由于有巨大的表面积和优良的吸附性能，在很多工业生活领域，得到广泛应用，并逐步走进人们的日常生活。从理论上看，任何碳质材料都可以作为活性炭原料，但是由于原料和生产工艺存在很大的差异，工业上的主要制备原料是高聚物。随着活性炭应用范围不断扩大，不仅需要有价格低廉、用量大而广泛的一般活性炭，也需要高质量、具备特殊用途的活性炭，还要求活性炭的生产开发向节能、高效和环保方向发展，活性炭有着巨大的发展潜力。

[0004] 工业生产上，原料的选择非常重要。既要考虑原料品味，又要考虑原料供应能否满足工业化的需要，还应考虑其经济效益。目前大部分果壳和农林废弃物常被丢弃田间地头，或被焚烧造成大气污染，这不仅破坏生态环境，而且浪费了可供使用的资源，对我国经济持续发展不利。因此，需要不断寻找活性炭新的原料来源，探讨新工艺，增加新品种，扩大活性炭的应用领域。

[0005] 微波辐照技术在制备活性炭领域已得到推广应用。它是通过被加热体内部偶极分子高频往复力，产生内摩擦热而使被加热物料温度升高，不须任何热传导过程，就能使物料内外部同时加温，同时升温，加热速度快，均匀，仅需传统加热方式的几分之一或几十分之一热量就可以达到加热目的。基于微波加热的特点，本发明将应用微波技术于香蕉茎秆的活性炭制备，以求达到利用香蕉茎秆生产活性炭既快速、节能，更便于实现自动化控制。

发明内容

[0006] 本发明要解决的技术问题是提供一种微波辐照香蕉茎秆制备活性炭的方法，以减少环境污染、低碳排放，提高农副产品的附加值，以利于经济持续发展。

[0007] 本发明以如下技术方案解决上述技术问题：

[0008] 制备工艺步骤：

[0009] 1.取已风干的香蕉茎秆，干燥，切为长度3-5cm的小段，用容积比6-8倍的氯化锌/氯化钙混合液浸泡，浸泡温度控制在40-50℃，时间为40-48h；

[0010] 2.取出晾干至无滴水后，放入坩埚内进行微波辐照，辐照功率为750w-1000w，时间为25-40分钟；

[0011] 3.冷却至室温后，用质量浓度2-5%的稀盐酸浸泡1-4h；

[0012] 4.取出沥干后，用去离子水清洗，使其PH值为7；

[0013] 5.将得到的物料再烘烤3-5h，温度控制在110-120℃；

[0014] 6.冷却至室温，得到粉末活性炭。

[0015] 原料香蕉茎秆自然风干并干燥后，要求达如下质量指标：质量比水分≤12%；质量比挥发度≤70%；质量比固定碳≥15%；质量比灰分≤3%。

[0016] 浸泡香蕉茎秆所用的摩尔浓度为氯化锌3mol/L，氯化钙为1mol/L。

[0017] 要求浸泡香蕉茎秆的氯化锌质量比纯度≥90%，氯化钙质量比纯度≥95%；在氯化锌和氯化钙混合液浸泡香蕉茎秆的时间内，在第12h和36h时各搅拌一次，每次3-5分钟。

[0018] 制成的活性炭成品，碘吸附值达到GB/T12496.8-1999的标准要求，亚甲基蓝吸附值达到GB/T12491.10-1999的技术要求。

[0019] 用本发明的方法制备活性炭，所得的活性炭在亚甲基蓝脱色力16-25mL/0.1g，大大高于国家标准优质活性炭。而且利用了农产品的废弃物，提高农产品的附加值，有效降低了保护环境的压力，且工艺较简单，流程短，利于推广。

具体实施方式

[0020] 本发明是一种微波辐照内部加热、应用氯化锌和氯化钙溶液复合对香蕉茎秆浸泡制成粉状活性炭的方法。本发明的特点是快速、节能、便于自动化控制，基本克服传统的仅仅使用氯化锌法时的热利用效率低、劳动强度大、工作环境恶劣、排污严重不足的问题；是一种技术要求低、高产出、污染排放较少的活性炭生产的方法，同时，也为解决香蕉废料出路、提高综合效益提供一种新的途径。

[0021] 本发明提出利用香蕉茎秆为原料，利用模糊层次法来控制制取活性炭工艺参数，用一步法碳化制取活性炭，制出的活性炭符合国家技术标准。

[0022] 实施例1：

[0023]

[0024] 实施例2：

[0025]

[0026] 实施例3：

[0027]

[0028]

[0029] 实施例1的活性炭产品的主要指标为：

[0030]CTC吸附值（%） 100-140%
苯吸附（%） 45-65%
碘吸附值（mg/g） 1100-1300
比表面积（m2/g） 1400-2400
表观密度（g/ml） 0.33-0.38