一种高效吸湿的核桃壳活性炭制备方法技术

技术编号：42220039 阅读：15 留言：0更新日期：2024-07-30 19:00

一种高效吸湿的核桃壳活性炭制备方法，涉及一种制备吸湿性能优异的核桃壳活性炭的方法。其目的是为了解决现有吸湿材料吸湿效率低，制作工艺复杂，成本昂贵等问题。具体为：将核桃壳洗净后粉碎过筛；将粉碎后的核桃壳高温热解后研磨成粉末状；将研磨的炭粉酸洗除去灰分后在乙酸钠溶液中浸渍；干燥后的炭材料均匀分布在硅溶胶中，得到一种吸附能力优异，化学稳定性良好的活性炭。本方法从改善生物炭物理结构和化学性质两个角度优化生物炭性能，一方面通过乙酸钠溶液浸渍生物炭，调整生物炭表面的离子分布和官能团结构；另一方面利用硅溶胶与生物炭表面相互作用，形成大量孔道和微孔，使其比表面积和孔容量增大。本发明专利技术工艺流程简单，利于生产。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高效吸湿的核桃壳活性炭制备方法，属于资源利用与活性炭吸附，特别是涉及生物炭高效率吸湿的研究方法。

技术介绍

1、淡水是人类生存与发展必不可少的资源。近年来由于人口增长、气候变暖和环境污染等问题，淡水资源紧缺问题日益突出。虽然海水淡化技术日益成熟，但是该过程耗费能源较大、投资和维护成本较高。因而目前亟须开发新技术或新领域致力于解决水资源短缺问题。相关统计资料显示，大气的含水量约为全球地表水总量的六倍。基于此，开发一种吸湿材料将空气中的水吸收出来，被普遍认为是缓解淡水资源短缺的有效措施。

2、采用吸湿性吸附材料捕获空气中的水蒸气，接着加热吸附材料使被吸附的水蒸发出来，再经过冷凝后获得淡水。与其他取水技术相比，大大降低了能量的损耗，并且吸附式取水法不受空间、时间的限制，具有良好的应用前景。吸湿材料的吸、脱附水的效率问题是评定该技术是否可行的主要考量因素。理想的吸湿材料应具备优异的吸附性能、快速吸附/解吸动力学、较低的再生温度和稳定的循环使用性能。吸湿材料主要分为：(1)多孔结构材料，如硅胶和活性炭等，其吸水原理为物理吸附；(2)吸湿盐，如cacl2和licl等，其吸水原理为化学吸附；(3)新型有机材料，如金属有机框架材料和高分子聚合物等。

3、生物质果壳主要由纤维素、半纤维素和木质素组成，其中由核桃壳制成的生物炭具有高比表面积和多孔的结构。核桃壳活性炭在吸附水实验中显示出优越的吸附能力，具有较高的化学稳定性。

技术实现思路

1、本专利技术针对目前

2、制备核桃壳活性炭包括以下步骤：（1）以核桃壳为原料，洗净表面灰尘，干燥，将核桃壳放入粉碎机粉碎后过筛，得到预处理后的核桃壳粉。（2）将核桃壳粉装入坩埚中压实，待管式炉温度升至预定的温度后，通入惰性气体氮气，然后将坩埚送入管式炉中热解，得到反应产物。（3）将炭化产物研磨成细粉状，待下一步改性处理。

3、改性核桃壳活性炭包括以下步骤：（1）将生物炭装入试管使用盐酸酸洗，放在摇床振荡90分钟，随后取出酸洗后的生物炭，用去离子水洗涤至中性。（2）将洗涤后的生物炭放入锥形瓶加入乙酸钠溶液浸渍，然后将装有生物炭和乙酸钠溶液的锥形瓶让如恒温摇床中，设定温度和转速进行反应。（3）反应结束后，将生物炭取出，洗涤至中性，然后均匀分布在硅溶胶中，干燥通风6小时，之后放入保温105℃的烘箱中，干燥至恒重。将产物装入密封容器中保存。

4、作为优选，所述筛网尺寸为80-200目；所述管式炉热解温度为600℃，热解时间为30分钟；所述酸洗盐酸浓度为3mol/l；所述生物炭与乙酸钠溶液浸渍比为1：10（g/ml）。

5、本专利技术的原理：以核桃壳为原料，核桃壳含有丰富的纤维素和木质素，炭化后的生物炭具有较高的比表面积，孔结构发达，o:c,（o+n）:c比值较高，极性、亲水性相对较强，具有优良的吸附脱附动力学性能，解吸后的活性炭可重复利用。生物炭与硅溶胶均为优异的吸湿材料,将两者结合可发挥协同增效作用,大幅提升材料的吸湿能力。

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【技术保护点】

1.一种高效吸湿的核桃壳活性炭制备方法，其特征在于按照以下步骤实现：（1）以核桃壳为原材料，将洗净干燥后的核桃壳在粉碎机中粉碎过筛，得到核桃壳粉末；（2）将粉碎后的核桃壳填充在坩埚中压实，然后在氮气保护下放入管式炉中高温热解；（3）待热解产物降温后研磨热解碳得到粉末生物炭；（4）将粉碎后的生物炭酸洗去除灰分后水洗使pH维持在7左右；后用乙酸钠溶液浸渍；（5）将浸渍后的生物炭均匀分布在硅溶胶中，充分分散后干燥去除多余水分后储存，得到一种高性能的核桃壳生物炭。

2.根据权利要求1中所述的一种高效吸湿的核桃壳活性炭制备方法，其特征在于步骤（1）中所述的过筛目数为80-200目；步骤(2)中所述的高温热解温度为600oC；热解时间为30Min，氮气通量为15SLPM；步骤(3)中研磨操作进行10分钟左右，研磨至无明显颗粒感；步骤(4)中酸洗用的溶液为3 mol/L的盐酸溶液，酸洗时间为90分钟，炭与乙酸钠溶液的浸渍比为1：10（g/ml），浸渍时间为6h,浸渍温度为60℃；步骤(5)中干燥温度为105℃。

【技术特征摘要】

1.一种高效吸湿的核桃壳活性炭制备方法，其特征在于按照以下步骤实现：（1）以核桃壳为原材料，将洗净干燥后的核桃壳在粉碎机中粉碎过筛，得到核桃壳粉末；（2）将粉碎后的核桃壳填充在坩埚中压实，然后在氮气保护下放入管式炉中高温热解；（3）待热解产物降温后研磨热解碳得到粉末生物炭；（4）将粉碎后的生物炭酸洗去除灰分后水洗使ph维持在7左右；后用乙酸钠溶液浸渍；（5）将浸渍后的生物炭均匀分布在硅溶胶中，充分分散后干燥去除多余水分后储存，得到一种高性能的核桃壳生物炭。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟明，李代民，顾介瑞，李欣瑶，陈昱沛，郭利，严利明，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：

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