一种西番莲果皮基活性炭的制备方法及其应用技术

本发明专利技术提供一种利用西番莲果皮为材料制备活性炭的方法及其应用，包括以下步骤：S1、原料制备：将西番莲果皮烘干、粉碎、过筛，得西番莲果皮颗粒；S2、高温碳化：将原料放置马弗炉中进行碳化初处理；S3、活化剂浸泡：取碳化后的西番莲颗粒与活化水溶液混合，所述活化剂水溶液由磷酸和氢氧化钾溶液中和反应制得，搅拌均匀后浸泡，得到混合产物；S4、高温活化：将混合产物放入马弗炉中进行活化，冷却后得到粗产品，进行水洗、烘干并过筛，得到目标活性炭产品。本发明专利技术制得西番莲果皮活性炭，具有无毒、孔结构单一和比表面积适宜、成品率高等优点，具有吸附胆固醇的作用，对人体和环境安全，制备工艺条件简单，成本低，应用前景可观。应用前景可观。应用前景可观。

【技术实现步骤摘要】
一种西番莲果皮基活性炭的制备方法及其应用


[0001]本专利技术涉及材料制备领域(活性炭领域)，具体涉及一种利用西番莲果皮为原料制备活性炭及其应用。

技术介绍

[0002]国民饮食条件的改善和出行方式的改变引起了人群平均血清总胆固醇水平显著升高。胆固醇主要是通过食物摄入，正常人每天膳食中约含胆固醇300
‑
500 mg，大部分来自肉类、家畜内脏、蛋黄。长期摄取富含胆固醇和饱和脂肪酸的食物，可引起人体肝脏内胆固醇的含量增加，血浆低密度脂蛋白(LDL)受体合成减少，LDL受体活性下降，LDL运输胆固醇的能力下降，导致血液中胆固醇进入肝细胞内代谢减少，最终导致血液中胆固醇水平升高。国内外大量文献及临床试验均表明，胆固醇含量与动脉粥样硬化性疾病两者之间有着密切的联系，低密度脂蛋白胆固醇(LDL
‑
c)水平升高容易产生冠心病的致病性危险和缺血性脑卒中危险。
[0003]高胆固醇血症的预防可以通过饮食干预、运动干预、健康教育干预、药物干预等。其中饮食干预是预防高胆固醇血症最重要的举措之一。通过控制食物中脂肪和胆固醇的摄入，多食用具有降低血清胆固醇的食物如柑橘、大蒜、红曲米等将有助于预防和治疗高胆固醇血症。童素梅等研究提示，单纯的饮食控制对患者血清总胆固醇(TC)水平的降低具有显著的统计学意义。此外还可以通过一些药物进行治疗，如他汀类和消胆胺，但这类药物具有严重的副作用，易产生肌痛、骨质疏松、抑郁症等。加强锻炼，通过运动燃烧体内脂肪，加速血液循环将有助于防止胆固醇在血管壁的沉积。饮食干预中，除了减少摄入肉类、动物内脏、蛋黄的摄入，多食用具有降低血清胆固醇的食物，还可以通过活性炭吸附这类食物中的胆固醇来降低胆固醇的摄入。运用活性炭的吸附食物中的胆固醇具有效果好、高效等特点，既保留摄入食物原有的品味，又能降低胆固醇含量，预防高胆固醇血症。截至目前，还没有相关技术利用活性炭吸附食物中的胆固醇，因此本专利技术具有新颖性和创新性。
[0004]常用的活性炭制备方法包含炭化和活化两个过程，活化方法包括化学活化、物理活化和两者结合法。物理活化中通常用空气或二氧化碳等活化气体活化，在高温条件下碳基体的表面被腐蚀，形貌和孔隙结构随之发生变化。物理活化过程中需要温度较高，容易导致碳基表面严重烧损，降低产碳率。物理活化主要用于制备微孔活性炭，具有高温高耗能的缺点，这与碳中和，碳达峰相违背。化学活化涉及碱金属、酸和盐的使用，如磷酸、氢氧化钾、氢氧化钠、氯化锌等。化学活化过程中发生活性炭与碳溶胀、脱水和芳香缩合作用，形成大量均匀的介孔结构和较高的比表面积。化学活化具有能耗较低，效率较高的优点。通过将西番莲皮基活性炭作为多孔含炭吸附材料制备成本低，有利于可持续绿色发展，既能提高西番莲的经济价值，又能实现“变废为宝”，为生命健康做出更多贡献，是很有意义的研究方向。

技术实现思路

[0005]鉴于此，提出一种利用西番莲果皮为原料制备活性炭的方法，克服现有技术的不足。
[0006]本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0007]一种利用西番莲果皮为材料制备活性炭的方法，包括以下步骤：
[0008]S1、原料制备：将西番莲果皮烘干、粉碎、过筛，过筛得到粒径为50
‑
200 目的西番莲果皮粉末；
[0009]S2、高温碳化：将步骤S1得到的西番莲果皮粉末放置马弗炉中进行碳化初处理，碳化温度为800℃，碳化时间为4h，升温速率为5℃/min，得到碳化后的西番莲果皮颗粒；
[0010]S3、活化剂浸泡：取步骤S2碳化后的西番莲果皮粉末颗粒与活化剂水溶液混合，所述活化剂水溶液由磷酸和氢氧化钾制得，所述活化剂水溶液中磷酸的浓度为30％和氢氧化钾浓度为0.1mol/L；所述西番莲果皮粉末颗粒与活化剂水溶液质量体积比kg/L为1：4，搅拌均匀后的总浸泡时间为1h，得到混合产物；
[0011]S4、高温活化：将步骤S3活化好的混合产物放入马弗炉中进行活化，其中以5℃/min的升温速率将活化温度升至800℃、,活化时间4h，最后将马弗炉冷却至50℃后取出产物，得到粗产品；
[0012]S5、成品：将步骤S4粗产品，进行酸洗、水洗和烘干，过筛得到50
‑
200目的活性炭产品。
[0013]S6、成品应用试验：将S5得到的成品活性炭与商业型活性炭比较，以吸附胆固醇为例，测定西番莲果皮基和商业型活性炭的DPPH自由基清除率、不同浓度下的亚甲基蓝吸附值、不同浓度下的胆固醇的吸附值、比表面积以及红外光谱图、衍射图。
[0014]进一步的，步骤S1中，将西番莲果皮烘干至含水率为～5％。
[0015]进一步的，步骤S1中，所述筛的目数为50目。
[0016]进一步的，步骤S2中，以5℃/min的升温速率升温至800℃进行碳化。
[0017]进一步的，步骤S3中，所述浸泡温度为25
±
2℃。
[0018]进一步的，步骤S4中，以5℃/min的升温速率升温至400℃进行活化。
[0019]进一步的，步骤S5中，过筛得到50
‑
200目的活性炭产品。
[0020]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0021](1)本专利技术采用西番莲果皮制备活性炭，在特定碳化温度条件(800℃) 进行初步碳化，再利用一定量磷酸和氢氧化钾复配活化剂水溶液进行浸泡，再于特定活化温度条件进行活化，最后洗涤、烘干，制得西番莲基活性炭，具有孔结构丰富和比表面积适中、胆固醇吸附能力强、成品率高等优点。而且本专利技术的制备方法具有低能耗、操作简单的特点，因此本专利技术制备方法适于广泛应用，可较好吸附食品中的胆固醇，预防高胆固醇血症的发生。
[0022](2)本专利技术采用特定活化温度(400℃)以及活化时间(2h)，进一步控制活性炭的微孔和大孔结构。
[0023](3)本专利技术将碳化后的西番莲皮颗粒浸入常温的一定量的活化剂水溶液 (磷酸和氢氧化钾组成的)进行浸泡，能很好的增强碳化后碳颗粒的孔结构和比表面积，还能很大程度上降低灰分，减少耗能，利于多孔的形成。磷酸主要起到发展小孔结构作用。
[0024](4)本专利技术的活性炭不仅使西番莲果皮能够有效利用，从而提高西番莲的经济价
值；并且本专利技术的活性炭孔径合适，能够有效吸附食物中的胆固醇。
[0025](5)本专利技术的活性炭的制备方法简单，原料易得，成本低廉，适合大批量生产，能有效地降低制备活性炭吸附剂的制备成本。
附图说明
[0026]图1.西番莲果皮基活性炭(a)(500
×
)、(b)(30,000
×
)和商业型活性炭(c) (500
×
)、(d)(70,000
×
)的扫描电镜图片；
[0027]图2.西番莲果皮基活性炭和商业型活性炭的胆固醇吸附率对比图；
[0028]图3.西番莲果皮基活性炭和商业型活性炭的亚甲基蓝吸附值对比图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种西番莲果皮基活性炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、原料制备：将西番莲果皮烘干(80℃，24h)、粉碎、过筛，过筛得到粒径为50
‑
200目的西番莲果皮粉末；S2、高温碳化：将步骤S1得到的西番莲果皮粉末放置马弗炉中进行碳化初处理，碳化温度为800℃，碳化时间为4h，升温速率为5℃/min，得到碳化后的西番莲果皮粉末；S3、活化剂浸泡：取步骤S2碳化后的西番莲果皮粉末颗粒与活化剂水溶液混合，所述活化剂水溶液由磷酸和氢氧化钾混合制得，所述活化剂水溶液中磷酸的浓度为30％和氢氧化钾浓度为0.1mol/L，加入磷酸浸泡30min后添加氢氧化钾；所述西番莲果皮粉末颗粒与活化剂水溶液质量体积比kg/L为1：4，搅拌均匀后浸泡30min，浸泡室温温度为25
±
2℃，得到混合产物；S4、高温活化：将步骤S3活化好的混合产物放入马弗炉中进行活化，其中以5℃/min的升温速率将活化温度升至400℃，活化时间为2h，最后将马弗炉冷却至50℃后取出产物，得到粗产品；S5、成品：将步骤S4粗产品，进行酸洗、水洗和烘干，过筛得到20
‑
200目的活性炭产品；S6、成品应用试验：将S4得到的成品活性炭与商业型活性炭比较，以吸附胆固醇为例，测定西番莲果皮基和商业型活性炭的DPPH自由基清除率、不同浓度下...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱福荣，杨丽萍，姜铁民，孙叶颖，钟世倩，梁国焕，陈博杰，李霞，
申请(专利权)人：桂林理工大学，
类型：发明
国别省市：