一种采用废弃烟草秸秆制备多孔活性炭的方法技术

本发明专利技术涉及碳材料制备技术领域，具体公开了一种采用废弃烟草秸秆制备多孔活性炭的方法。所述的采用废弃烟草秸秆制备多孔活性炭的方法，其包含如下步骤：(1)将废弃烟草秸秆洗净、干燥后粉碎成烟草秸秆粉；(2)将烟草秸秆粉加入到活化溶液中，形成混合物；(3)将混合物进行球磨得混合浆料；(4)将混合浆料进行冷冻干燥，得多孔活性炭前驱体；(5)将多孔活性炭前驱体，在惰性气体环境下，进行加热反应，反应结束后得多孔活性炭。由该方法制备得到的多孔活性炭具有较高的比表面积；且该方法制备工艺简单，适合大规模工业化生产。适合大规模工业化生产。

A method for preparing porous activated carbon from waste tobacco straw

【技术实现步骤摘要】
一种采用废弃烟草秸秆制备多孔活性炭的方法


[0001]本专利技术涉及碳材料制备
，具体涉及一种采用废弃烟草秸秆制备多孔活性炭的方法。

技术介绍

[0002]我国是烟草种植大国，每当收获烟叶后会产生大量的废弃烟草秸秆；废弃烟草秸秆如果处理不当，将会导致环境污染；如何有效的利用废弃烟草秸秆，一方面可以解决废弃烟草秸秆污染环境的问题，另一方面还可以提高烟草的附加经济价值。
[0003]目前，以废弃烟草秸秆制备多孔活性炭的报道较少；中国专利技术专利CN113213450A公开了一种制备烟秆基多级孔径结构碳材料的方法；其具体方法为：(1)将烟秆粉、硝酸锰以及次磷酸钾分散在去离子水中，形成分散液；(2) 将分散液去除溶剂，得活性炭前驱体粉末；(2)将活性炭前驱体粉末置于管式炉中，在惰性气体气氛下，经加热后得产物；将产物洗涤干燥后即得烟秆基多级孔径结构碳材料。该专利技术以烟秆粉为原料制备得到了同时具有微孔、中孔和大孔结构的烟秆基多级孔径结构碳材料。但是专利技术人在进一步研究中发现，该方法制备得到的碳材料虽然具有不同的孔径，但是其比表面积还有待进一步提高。

技术实现思路

[0004]鉴于此，本专利技术提供了采用废弃烟草秸秆制备多孔活性炭的方法；由该方法制备得到的多孔活性炭具有较高的比表面积。
[0005]本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种采用废弃烟草秸秆制备多孔活性炭的方法，其包含如下步骤：
[0007](1)将废弃烟草秸秆洗净、干燥后粉碎成烟草秸秆粉；
[0008](2)将烟草秸秆粉加入到活化溶液中，形成混合物；
[0009](3)将混合物进行球磨得混合浆料；
[0010](4)将混合浆料进行冷冻干燥，得多孔活性炭前驱体；
[0011](5)将多孔活性炭前驱体，在惰性气体环境下，进行加热反应，反应结束后得多孔活性炭。
[0012]优选地，步骤(1)中所述的烟草秸秆粉的目数为80～200目。
[0013]最优选地，步骤(1)中所述的烟草秸秆粉的目数为100目。
[0014]优选地，步骤(2)中的活化溶液是含有碳酸钾和氢氧化钾的水溶液。
[0015]优选地，活化溶液中碳酸钾的质量分数为3～5％；氢氧化钾的质量分数为 5～10％。
[0016]最优选地，活化溶液中碳酸钾的质量分数为4％；氢氧化钾的质量分数为6％。
[0017]专利技术人在研究中表明，以废气烟草秸秆为原料制备多孔活性炭，能否得到具有较大比表面积的多孔活性炭，这和活化溶液的组成有着重要的关系；专利技术人在大量的试验中
[0018]大量的试验过程中惊奇的发现，将烟草秸秆粉在含碳酸钾和氢氧化钾的活化溶液
中进行研磨后制备得到的多孔活性炭与将烟草秸秆粉仅仅在含碳酸钾或仅仅含氢氧化钾的活化溶液中，或其它活化溶液中进行研磨后制备得到的多孔活性炭相比，其比表面积有着显著的提高。
[0019]优选地，活化溶液的重量为烟草秸秆粉重量的5～15倍。
[0020]最优选地，活化溶液的重量为烟草秸秆粉重量的10倍。
[0021]优选地，步骤(4)冷冻干燥中的冷冻是指在0～
‑
100℃下冷冻4～12h。
[0022]最优选地，步骤(4)冷冻干燥中的冷冻是指在
‑
80℃下冷冻6～8h。
[0023]优选地，步骤(4)冷冻干燥中的冷冻为三级冷冻。
[0024]进一步优选地，所述的三级冷冻具体为：首先在
‑
1～
‑
5℃下冷冻1～2h；接着在
‑
50～
‑
60℃下冷冻2～3h；最后在
‑
70～
‑
80℃下冷冻3～5h。
[0025]最优选地，所述的三级冷冻具体为：首先在
‑
3℃下冷冻1h；接着在
‑
55℃下冷冻2h；最后在
‑
80℃下冷冻4h。
[0026]优选地，步骤(5)中的加热反应是指在600～800℃下反应2～4h。
[0027]最优选地，步骤(5)中的加热反应是指在700℃下反应3h。
[0028]进一步地，烟草秸秆粉在含碳酸钾和氢氧化钾的活化溶液中进行研磨后，冷冻干燥步骤中的冷冻时间，对于能否进一步提高制备得到的多孔活性炭的比表面积有着重要的影响；专利技术人在大量的实验中惊奇的发现：烟草秸秆粉在含碳酸钾和氢氧化钾的活化溶液中进行研磨后，经本专利技术的上述三级冷冻条件后制备得到的多孔活性炭，其比表面积与在其它冷冻条件下制备得到的多孔活性炭有着大幅度的提高。
[0029]有益效果：本专利技术提供了一种全新的采用废弃烟草秸秆制备多孔活性炭的方法；由该方法制备得到的多孔活性炭具有较高的比表面积。且该方法制备工艺简单，适合大规模工业化生产；一方面可以解决废弃烟草秸秆污染环境的问题，另一方面还可以提高烟草的附加经济价值。
具体实施方式
[0030]以下结合实施例对本专利技术进行进一步解释，但实施例对本专利技术不做任何形式的限定。
[0031]实施例1多孔活性炭的制备
[0032](1)将废弃烟草秸秆洗净、干燥后粉碎成100目的烟草秸秆粉；
[0033](2)将烟草秸秆粉加入到10倍重量的活化溶液中，形成混合物；
[0034](3)将混合物放入球磨机中进行球磨3h，得混合浆料；
[0035](4)将混合浆料在
‑
80℃下冷冻7h，然后进行真空干燥，得多孔活性炭前驱体；
[0036](5)将多孔活性炭前驱体，在氮气气氛中，于700℃下反应3h，反应结束后得多孔活性炭；
[0037]步骤(2)中的活化溶液为含有碳酸钾和氢氧化钾的水溶液，其中，碳酸钾的质量分数为4％，氢氧化钾的质量分数为6％。
[0038]实施例2多孔活性炭的制备
[0039](1)将废弃烟草秸秆洗净、干燥后粉碎成100目的烟草秸秆粉；
[0040](2)将烟草秸秆粉加入到10倍重量的活化溶液中，形成混合物；
[0041](3)将混合物放入球磨机中进行球磨3h，得混合浆料；
[0042](4)将混合浆料首先在
‑
3℃下冷冻1h，接着在
‑
55℃下冷冻2h，最后在
‑
80℃下冷冻4h；然后进行真空干燥，得多孔活性炭前驱体；
[0043](5)将多孔活性炭前驱体，在氮气气氛中，于700℃下反应3h，反应结束后得多孔活性炭；
[0044]步骤(2)中的活化溶液为含有碳酸钾和氢氧化钾的水溶液，其中，碳酸钾的质量分数为4％，氢氧化钾的质量分数为6％。
[0045]实施例2与实施例1的区别在于，冷冻干燥步骤中的冷冻条件不同；实施例 2的冷冻条件为三级冷冻条件，即：首先在
‑
3℃下冷冻1h，接着在
‑
55℃下冷冻2h，最后在
‑
80℃下冷冻4h；而本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用废弃烟草秸秆制备多孔活性炭的方法，其特征在于，包含如下步骤：(1)将废弃烟草秸秆洗净、干燥后粉碎成烟草秸秆粉；(2)将烟草秸秆粉加入到活化溶液中，形成混合物；(3)将混合物进行球磨得混合浆料；(4)将混合浆料进行冷冻干燥，得多孔活性炭前驱体；(5)将多孔活性炭前驱体，在惰性气体环境下，进行加热反应，反应结束后得多孔活性炭。2.根据权利要求1所述的采用废弃烟草秸秆制备多孔活性炭的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的烟草秸秆粉的目数为80～200目；最优选地，步骤(1)中所述的烟草秸秆粉的目数为100目。3.根据权利要求1所述的采用废弃烟草秸秆制备多孔活性炭的方法，其特征在于，步骤(2)中的活化溶液是含有碳酸钾和氢氧化钾的水溶液。4.根据权利要求3所述的采用废弃烟草秸秆制备多孔活性炭的方法，其特征在于，活化溶液中碳酸钾的质量分数为3～5％；氢氧化钾的质量分数为5～10％；最优选地，活化溶液中碳酸钾的质量分数为4％；氢氧化钾的质量分数为6％。5.根据权利要求1所述的采用废弃烟草秸秆制备多孔活性炭的方法，其特征在于，活化溶液的重量为烟草秸秆粉重量的5～15倍；最优选地，活化溶液的重量为烟草秸秆粉重量的10倍。6.根据权利要求1所述的采用废弃烟草秸秆制备多孔活性炭的方法，其特征在于，步骤(4)冷冻干...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁清华，马柱文，黄振瑞，潘晓英，王军，郑学博，姚远华，樊苗苗，林志丹，张鹏，曹琳，
申请(专利权)人：广东省农业科学院作物研究所，
类型：发明
国别省市：