一种松塔基制备生物活性炭的方法及其应用技术

本发明专利技术提供一种松塔基生物质活性炭的制备方法，具体步骤包括：S1预处理：将松塔经过乙醇和清水清洗后，烘干后研磨破碎，得到干燥的预处理松塔粉末；S2煅烧：将步骤S1中预处理后的松塔粉末于500～900℃煅烧1～5h，煅烧后的粉末经过蒸馏水冲洗后烘干，得到松塔基生物质活性炭；S3酸处理：按照每100ml溶剂加入1～8g松塔基生物质活性炭的比例，将步骤S2中获得的松塔基生物质活性炭浸泡在浓酸溶剂内，并置于60～90℃油浴中搅拌3～5h，然后取出水洗至中性，最后烘干得到多孔性松塔基生物质活性炭。本方案以松塔为原料制得活性炭材料，松塔在活化炭化后仍保留胺基活性基团，形成良好的孔道结构，吸附性能优良；松塔原材料来源广泛，有利于可再生资源、能源的转化和利用。

A Method for Preparing Biological Activated Carbon from Pine Tower and Its Application

The invention provides a preparation method of pine tower-based biomass activated carbon, which comprises the following steps: S1 pretreatment: cleaning the pine tower with ethanol and water, grinding and crushing the pine tower after drying to obtain dry pre-treated pine tower powder; S2 calcination: calcining the pine tower powder pretreated in the pine tower at 500-900 (?) for 1-5 h, and drying the calcined powder after washing with distilled water to obtain loose. Tower-based biomass activated carbon; S3 acid treatment: According to the proportion of adding 1-8 g pine tower-based biomass activated carbon per 100 ml solvent, the pine tower-based biomass activated carbon obtained in E 2 was immersed in concentrated acid solvent, stirred in 60-90 (?) C oil bath for 3-5 hours, then washed in water until neutral, and finally dried to obtain porous pine tower-based biomass activated carbon. Activated carbon material was prepared from pine tower, which retained aminoactive groups after activated carbonization, formed good pore structure and excellent adsorption performance. Material sources of pine tower were extensive, which was conducive to the conversion and utilization of renewable resources and energy.

【技术实现步骤摘要】
一种松塔基制备生物活性炭的方法及其应用
本专利技术涉及活性炭制备
，具体涉及一种松塔基制备生物活性炭的方法及其应用。
技术介绍
炭材料具有疏松的内部空隙结构，是一种性能优良的吸附剂，可以广泛应用于食品加工、制药、化工和环保等
炭材料主要分为合成炭材料和天然炭材料(如生物质炭材料)。相对于合成炭材料，生物质炭材料原料易得、成本低廉，更具有实际应用价值。目前随着国家对环境治理的要求，每年需应用大量的活性炭进行饮用水的纯化、废水处理以及有毒有害气体的吸附。因此目前国内外活性炭的市场需求非常大。而国内制备活性炭的原材料主要是不可再生的和价格昂贵原材料，如煤和木材等，使得活性炭的生产成本较高。我国东北和云南等地区有大量的松树林，每年产出大量的松塔但未能得到充分开发利用。特别是红松，取出可食用的松子后，松塔多被丢弃或焚烧。除去松子后的松塔，含有丰富的纤维素以及碳水化合物，而且还具有较高的含氮量。以其为原料制备的活性炭，可以预期不仅具有发达孔道结构，还具有丰富的含氮功能基团。目前制备活性炭的生物质原料主要集中在木材、谷壳或秸秆等材料，对于松塔鲜有研究报道。因此研究松塔的开发利用，不仅能为拓宽东北等地区农业经济发展途径作出贡献，而且有利于可再生资源、能源的转化和利用。
技术实现思路
：本专利技术目的是提供了一种松塔基制备生物活性炭的方法及其应用，要解决现有技术中活性炭制备成本较高，缺乏采用松塔制备活性炭的成熟工艺等技术问题。为实现以上目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术所述的一种松塔基生物质活性炭的制备方法，包括以下步骤：S1预处理：将松塔经过乙醇和清水清洗后，烘干后研磨破碎，得到干燥的预处理松塔粉末；S2煅烧：将所述步骤S1中预处理后的松塔粉末于500～900℃煅烧1～5h，煅烧后的粉末经过蒸馏水冲洗后烘干，得到松塔基生物质活性炭；S3酸处理：按照每100ml溶剂加入1～8g松塔基生物质活性炭的比例，将所述步骤S2中获得的松塔基生物质活性炭浸泡在浓酸溶剂内，并置于60～90℃油浴中搅拌3～5h，然后取出水洗至中性，最后烘干得到多孔性松塔基生物质活性炭。所述步骤S2中的松塔粉末在氮气气氛保护下进行煅烧。所述步骤S2中，将所述步骤S1中预处理后的松塔粉末，700～800℃煅烧2～4h。所述步骤S3中，浓酸溶剂为盐酸、硝酸或硫酸中的一种或多种溶剂的组合，其中盐酸的质量分数为37％～38％，硝酸的质量分数为65％～68％，硫酸的质量分数为95％～98％。所述步骤S3中，浓酸溶剂为硝酸与硫酸按1:1～1:5比例在冰水浴下混合后的混酸溶液。所述步骤S3中，将酸处理后水洗的松塔粉末置于50～80℃烘箱3～12h。所述步骤S3中，按照每100ml溶剂加入2～6g松塔基生物质活性炭的比例，将所述步骤S2中获得的松塔基生物质活性炭浸泡在混酸溶液内。所述步骤S1中，清洗后的松塔置于50～80℃的烘箱中烘干4～8h。所述步骤S2中煅烧后的松塔粉末经过蒸馏水冲洗后，置于50～80℃的烘箱中烘干4～8h。所述步骤S3中，酸处理后的松塔粉末采用蒸馏水多次洗涤并真空抽滤，至pH值为6.5～7.5。本专利技术还提供一种采用上述的松塔基生物质活性炭的制备方法所获得的松塔基生物质活性炭在吸附剂上的应用。本专利技术的技术方案具有以下有益效果：1、本专利技术的方案以松塔为原料制得活性炭材料，松塔在活化炭化后，仍然保留了胺基活性基团，形成了良好的孔道结构，吸附性能优良；2、采用松塔为活性炭制备的原材料，原材料来源广泛，为制备生物质活性炭提供了新的制备原料，有利于可再生资源、能源的转化和利用；3、本专利技术所公开的松塔基生物质活性炭的制备方法步骤简单、过程可控，可适用于大批量的规模化生产，对环境污染小。附图说明图1为实施例6中制备的多孔性松塔基生物质活性炭的扫描电镜图。具体实施方式以下提供本专利技术的优选实施例，以助于进一步理解本专利技术。本领域技术人员应了解到,本专利技术实施例的说明仅是示例性的，并不是为了限制本专利技术的方案。实施例1本实施例的一种松塔基生物质活性炭的制备方法，包括以下步骤：S1预处理：将松塔经过质量分数为70％的乙醇和清水清洗后，清洗后的松塔置于50℃的烘箱中烘干4h，然后研磨破碎，得到干燥的预处理松塔粉末；S2煅烧：将步骤S1中预处理后的松塔粉末于在氮气气氛保护下900℃煅烧1h，煅烧后的粉末经蒸馏水冲洗后于60℃下烘干8h，得到松塔基生物质活性炭；S3酸处理：按照每100ml溶剂加入8g松塔基生物质活性炭的比例，将步骤S2中获得的松塔基生物质活性炭浸泡在质量分数为37％的浓盐酸溶剂内，并置于60℃油浴中搅拌3h，然后取出采用蒸馏水洗涤并真空抽滤，至pH值为6.5，最后置于60℃烘箱3h烘干，得到多孔性松塔基生物质活性炭。实施例2本实施例的一种松塔基生物质活性炭的制备方法，包括以下步骤：S1预处理：将松塔经过质量分数为70％乙醇和清水清洗后，清洗后的松塔置于80℃的烘箱中烘干5h，然后研磨破碎，得到干燥的预处理松塔粉末；S2煅烧：将步骤S1中预处理后的松塔粉末于在氮气气氛保护下500℃煅烧5h，煅烧后的粉末经蒸馏水冲洗后于80℃下烘干5h，得到松塔基生物质活性炭；S3酸处理：按照每100ml溶剂加入2g松塔基生物质活性炭的比例，将步骤S2中获得的松塔基生物质活性炭浸泡在质量分数为65％的浓硝酸溶剂内，并置于90℃油浴中搅拌3h，然后取出采用蒸馏水多次洗涤并真空抽滤，至pH值为7，最后置于80℃烘箱4h烘干，得到多孔性松塔基生物质活性炭。实施例3本实施例的一种松塔基生物质活性炭的制备方法，包括以下步骤：S1预处理：将松塔经过质量分数为70％乙醇和清水清洗后，清洗后的松塔置于80℃的烘箱中烘干6h，然后研磨破碎，得到干燥的预处理松塔粉末；S2煅烧：将步骤S1中预处理后的松塔粉末于在氮气气氛保护下700～800℃煅烧2h，煅烧后的粉末经过蒸馏水冲洗后于70℃下烘干6h，得到松塔基生物质活性炭；S3酸处理：按照每100ml溶剂加入5g松塔基生物质活性炭的比例，将步骤S2中获得的松塔基生物质活性炭浸泡在质量分数为95％的浓硫酸溶剂内，并置于80℃油浴中搅拌3h，然后取出采用蒸馏水多次洗涤并真空抽滤，至pH值为6.8～7，最后置于60℃烘箱10h烘干，得到多孔性松塔基生物质活性炭。实施例4本实施例的一种松塔基生物质活性炭的制备方法，包括以下步骤：S1预处理：将松塔经过质量分数为95％乙醇和清水清洗后，清洗后的松塔置于70℃的烘箱中烘干8h，然后研磨破碎，得到干燥的预处理松塔粉末；S2煅烧：将步骤S1中预处理后的松塔粉末于在氮气气氛保护下800～900℃煅烧3h，煅烧后的粉末经过蒸馏水冲洗后于60℃下烘干5h，得到松塔基生物质活性炭；S3酸处理：按照每100ml溶剂加入6g松塔基生物质活性炭的比例，将步骤S2中获得的松塔基生物质活性炭浸泡在V(硝酸)：V(硫酸)＝1:2酸溶剂内(其中硝酸的质量分数为68％，硫酸的质量分数为98％)，并置于70℃油浴中搅拌4h，然后取出采用蒸馏水多次洗涤并真空抽滤，至pH值为7，最后置于80℃烘箱烘干，得到多孔性松塔基生物质活性炭。实施例5本实施例的一种松塔基生物质活性炭的制备方法，包括以下步骤：S1预处理：将松塔经过质量分数为75％本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种松塔基生物质活性炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1预处理：将松塔经过乙醇和清水清洗后，烘干后研磨破碎，得到干燥的预处理松塔粉末；S2煅烧：将所述步骤S1中预处理后的松塔粉末于500～900℃煅烧1～5h，煅烧后的粉末经过蒸馏水冲洗后烘干，得到松塔基生物质活性炭；S3酸处理：按照每100ml溶剂加入1～8g松塔基生物质活性炭的比例，将所述步骤S2中获得的松塔基生物质活性炭浸泡在浓酸溶剂内，并于60～90℃下搅拌3～5h，然后取出水洗至中性，最后烘干得到多孔性松塔基生物质活性炭。

【技术特征摘要】
1.一种松塔基生物质活性炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1预处理：将松塔经过乙醇和清水清洗后，烘干后研磨破碎，得到干燥的预处理松塔粉末；S2煅烧：将所述步骤S1中预处理后的松塔粉末于500～900℃煅烧1～5h，煅烧后的粉末经过蒸馏水冲洗后烘干，得到松塔基生物质活性炭；S3酸处理：按照每100ml溶剂加入1～8g松塔基生物质活性炭的比例，将所述步骤S2中获得的松塔基生物质活性炭浸泡在浓酸溶剂内，并于60～90℃下搅拌3～5h，然后取出水洗至中性，最后烘干得到多孔性松塔基生物质活性炭。2.根据权利要求1所述的松塔基生物质活性炭的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中的松塔粉末在氮气气氛保护下进行煅烧。3.根据权利要求2所述的松塔基生物质活性炭的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，将所述步骤S1中预处理后的松塔粉末，700～800℃煅烧2～4h。4.根据权利要求3所述的松塔基生物质活性炭的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，浓酸溶剂为盐酸、硝酸或硫酸中的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱森，尹凡，徐玮，莫鹏程，
申请(专利权)人：江苏大学，常熟理工学院，苏州汉宣检测科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32