微波辐射生物质制造活性炭的方法技术

一种微波辐射生物质制造活性炭的方法，其特征包括以下步骤：　　　　（１）生物质的选择：木屑、麦秸、豆杆、玉米杆、稻杆或稻壳，并粉碎粒度为０．３～１０ｍｍ；　　　　（２）把浓度为４０～６０％的氯化锌溶液与生物质混合浸渍，氯化锌溶液与生物质之比为０．７５～３∶１；浸渍时间为８～２５ｈ；　　　　（３）把浸渍好的生物质放入微波设备中进行微波辐照反应；微波辐照功率为：１０００～５００００Ｗ，辐照时间为：５～２０ｍｉｎ，温度控制为：６００～９００℃；　　　　（４）微波辐照后所得物料在超声波作用下用浓度为２０％盐酸溶液酸洗０．５～２ｈ过滤；然后水洗至ｐＨ值为６～７ｈ过滤；　　　　（５）过滤料在１０００－５０００Ｗ的微波功率下辐射１～１０ｍｉｎ进行干燥，得到干燥物料；　　　　（６）微波干燥物料粉碎得到不同粒度的产品活性炭。

【技术实现步骤摘要】
微波辐射生物质制造活性炭的方法
本专利技术属于材料化工
，涉及到活性炭制造的方法，特别涉及到微波辐射生物质制造活性炭的方法。
技术介绍
活性炭是一种优质的吸附剂，具有化学稳定，能耐酸碱、耐高温等特点，被广泛用于气体分离、溶剂回收、饮用水净化、环境保护、食品工业等领域。目前，生产活性炭的原料主要有木质、煤质和其他含炭原料，其中以木质原料最好。木质原料主要是各类果壳及木材，然而果壳的来源有限，木材则要以砍伐林木为代价。随着经济的发展和环境污染问题的突出，对活性炭的需求量越来越大，木质材料日趋紧张，使木质活性炭的发展受到影响，为此需要寻找其他原料代替果壳、木材制备活性炭。我国是农业大国，有极丰富的农作物秸秆资源，但大多数农作物秸秆被就地焚烧；木材加工企业加工剩下的木屑、刨花、板皮等下脚料，除了极少部分被当柴烧，剩下的就被倾倒进河里或被焚烧。因此，利用这些含炭的生物质为制造活性炭提供了廉价的原料来源。氯化锌法是最主要的生产活性炭的化学法，工业化已多年。该法具有炭得率较高、可用氯化锌用量调节活性炭产品的空隙结构等优点，制得的活性炭具有某些独特的性质是其他方法难以替代的。但也存在缺点，如生产工序中产生氯气对金属材料的腐蚀及环境污染、生产装置制造工艺复杂，难于大量生产及自动化等。另外，在传统生产中，物料的加热是由外而内的，整个过程往往需要几个小时，消耗大量能量。而采用微波为热源则是利用物质内部的分子相互摩擦发热，在微波反应装置中，几分钟内物料就能升温到600-1000℃，迅速完成预热、干燥、炭化和活化全过程。近年来，已有人用微波加热的方法制造活性炭，如公开号为CN 1102399A和CN 1362359A的专利。但上述制造工艺都处于实验室水平，所用设备为改装的家用微波炉，生产规模小，且不能连续式生产，专利申请者也未说明怎样回收利用氯化锌原料。因此，要实现微波加热制造活性炭的工业化，需研制一套完整、有效的连续式微波辐射设备及原料回收设备。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供了一种以微波为热源，利用生物质制造活性炭的方法及工业规模生产的连续式设备。本专利技术的技术方案包括如下步骤：-->(1)生物质的选择：木屑、麦秸、豆杆、玉米杆、稻杆或稻壳，并粉碎粒度为0.3～10mm；(2)把浓度为40~60％的氯化锌溶液与上述生物质混合浸渍，氯化锌溶液与生物质之比为0.75～3∶1；浸渍时间为8～25h；(3)把浸渍好的生物质放入微波设备中进行微波辐照反应；微波辐照功率为：1000～50000W，辐照时间为：5～20min，温度控制为：600～900℃；(4)微波辐照后所得物料在超声波作用下用浓度为20％盐酸溶液酸洗0.5～2h过滤；然后水洗至pH值为6～7h过滤；(5)过滤料在1000-5000W的微波功率下辐射1～10min进行干燥，得到干燥物料；(6)微波干燥物料粉碎得到不同粒度的产品活性炭。附图说明附图是本专利技术的设备结构示意图。该图中1为储料器，2为螺旋进料器，M1为驱动螺旋进料器2的电机，3为微波反应器，4为将微波引入反应器3的波导管，5为微波源，6为出料翻板，M2为驱动出料翻板6的电机，3a为炉体，7为机体，8为冷却室，9为螺旋出料器，M3为驱动螺旋出料器9的电机，14为排气口，14a为特制构件，以防止物料进入排气管并防止微波泄漏。10为酸洗系统，12为水洗系统，15为烟气回收系统。本专利技术的效果和益处是：本专利技术把微波能量直接作用于浸有活化剂的生物质原料，使其温度急剧升高，水蒸气爆发式喷出，从而形成非常发达的多孔结构。本专利技术提供了一种高效、环保生产活性炭的方法和设备，它不存在传统氯化锌法生产活性炭时的缺点，且实现了自动化连续式生产。用该法生产出的活性炭产品质量高，碘吸附值、亚甲基蓝吸附值都超过了国家一级品的标准。以木屑为原料生产的产品苯静态吸附量甚至高达114.7％(1147mg/g)，是一种高性能的吸附材料。该法以废弃的生物质为原料，不仅为废弃生物质找到出路，更使其变废为宝，同时实现了经济效益、环境效益和社会效益。具体实施方式以下结合技术方案和附图详细叙述本专利技术的具体实施方式和实施例。操作设备时，启动电机M1，驱动螺旋进料器2，使生物质以一定的速度进入微波反应器3；物料在反应器3中吸收微波而被加热，通过微波功率的自动调节，保持温度在600～900℃；启动电机M2、M3，调节螺旋进料器2及翻板6的转速控制物料在微波反应器中停留5～-->20min；之后物料进入冷却室8，冷却后由螺旋出料器9将其送入酸洗系统10，在超声波及搅拌桨的作用下充分酸洗(同时回收氯化锌)；接着进入水洗系统12，物料在重力的作用下行，热水在水泵的作用下上行，两者逆流充分接触，在超声波作用下洗至PH值为7。然后，将所得物料经微波烘干、粉碎、筛分、包装，即得活性炭产品。由排气口14排出的烟气由管道进入吸收塔。吸收塔为板式塔或填料塔，形式由设备规模及液、气流量决定，一般塔径为800mm以下时选填料塔，800mm以上时选板式塔。烟气通过气体分布器进入塔体。初始液体为自来水，由液体喷淋器淋下，在水泵的作用下得以循环。在吸收塔中，液、气充分接触，气体中含有的氯化锌溶于液体。当液体中的氯化锌浓度达到一定值时换水，收集。一般在吸收塔中能回收到10％左右的氯化锌。实施例1：将松木屑与浓度为40％的氯化锌溶液混合浸渍25小时(氯化锌与松木屑的质量比为0.75∶1)，装入如附图所示的微波反应设备中。设定功率为1500W，在600-700℃下辐射18min。用浓度为20％的盐酸洗1小时，水洗至PH值为7。在这一过程中回收氯化锌，回收率为56.9％。物料水洗后经过滤放入微波炉中干燥5min。粉碎至200目，得到活性炭产品，得率为37.0％。其比表面积为1084m2/g，碘吸附值1189.3mg/g，亚甲基蓝脱色力135.8ml/g，苯静态吸附量47.0％。喷淋塔中氯化锌的回收率为14.5％，总回收率为70.8％。实施例2：将松木屑与浓度为50％的氯化锌溶液混合浸渍15小时(氯化锌与松木屑的质量比为1∶1)，装入如附图1所示的微波反应设备中。设定功率为10000W，在700-800℃下辐射10min。用浓度为20％的盐酸洗1.5小时，水洗至PH值为7。在这一过程中回收氯化锌，回收率为56.3％。物料水洗后经过滤放入微波炉中干燥3min。粉碎至200目，得到活性炭产品，得率为38.7％。其比表面积为1159m2/g，碘吸附值1191.6mg/g，亚甲基蓝脱色力165.7ml/g，苯静态吸附量51.3％。喷淋塔中氯化锌的回收率为14.7％，总回收率为71.0％。实施例3：将稻壳与浓度为50％的氯化锌溶液混合浸渍20小时(氯化锌与稻壳的质量比为1.5∶1)，装入如附图1所示的微波反应设备中。设定功率为3000W，在600-700℃下辐射15min。用浓度为20％的盐酸洗2小时，水洗至PH值为7。在这一过程中回收氯化锌，回收率为57.8％。物料水洗后经过滤放入微波炉中干燥7min。粉碎至200目，得到活性炭产品，得率为37.9％。其比表面积为1397m2/g，碘吸附值1242.5mg/g，亚甲基蓝脱色力198.7ml/g，苯静态吸附量73.1％。喷淋塔中氯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微波辐射生物质制造活性炭的方法，其特征包括以下步骤：(1)生物质的选择：木屑、麦秸、豆杆、玉米杆、稻杆或稻壳，并粉碎粒度为0.3～10mm；(2)把浓度为40~60％的氯化锌溶液与生物质混合浸渍，氯化锌溶液与生物质之比为0.75～3∶1；浸渍时间为8～25h；(3)把浸渍好的生物质放入微波设备中进行微波辐照反应；微波辐照功率为：1000～50000W，辐照时间为：5～20min，温度控制为：600～900℃；(4)微波辐照后所得物料在超声波作用下用浓度为20％盐酸溶液酸洗0.5～2h过滤；然后水洗至pH值为6～7h过滤；(5)过滤料在1000-5000W的微波功率下辐射1～10min进行干燥，得到干燥物料；(6)微波干燥物料粉碎得到不同粒度的产品活性炭。2.利用权利要求1所述的一种微波辐射生物质制造活性炭的方法的设备，其特征在于，该设备由储料器[1]、螺旋进料器[2]、微波反应器[3]、波导管[4]、微波源[5]、出料翻板[6]、机体[7]、冷却室[8]、螺旋出料器[9]和排气口[14]组成。3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于：(1)微波反应器由微波透过材料制成，优选石英、陶瓷或堇青石材料；(2)微波反应器内装有红外...

【专利技术属性】
技术研发人员：王同华，檀素霞，潘艳秋，邱介山，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：