利用竹屑制备优质活性炭的研究
活性炭是一种多孔性炭吸附剂,是国民经济、国防建设及人们日常生活中不可缺少的产品,被广泛应用于石油、化工、食品、冶金、造纸、医药等行业。目前,国内主要以日趋减少的煤和木材等为原料制备活性炭。在鄂西、湘西、武夷山等竹资源丰富地区,加工竹器后剩下的竹屑废料堆积如山,利用竹屑废料,我们研究出一条制备优质活性炭的新途径,可以变废为宝。
1 试验部分
竹屑废料在活性剂溶液中浸泡8h,其间不断搅拌,使其充分反应。取出浸泡后的竹屑于烘箱中干燥,然后在高温炉中直接烧至一定温度后恒温两h,使其充分干馏,干馏后所得木炭在20%废盐酸中煮泡,去除木炭中Fe2+、Fe3+、Ca2+等杂质,然后用去离子水洗至无Cl-为止,木炭干燥后球磨、过200目筛得活性炭,经过检测达到AR级活性炭标准。
1.1 试验药品及设备
ZnCl2(17.5%)溶液 20%废盐酸 0.1%亚甲基蓝溶液 去离子水 高温炉一台 高温烘箱一台 球磨机一台 40~200目铜筛一套 烧怀 量筒 温度计等。
1.2 活化剂的选择
人们通常选用活化剂为ZnCl,CaCl2或磷酸的浓水溶液。在其它条件相同时,分别用三种溶液为活化剂浸泡竹屑,所得结果比较见下表1:
据试验结果可知,用H3PO4作活化剂产量高,但产品脱色性不佳,用ZnCl2溶液作活化剂产量适中,产品性能优良,故选用ZnCl2溶液作活化剂。
1.3 干馏温度的选择
以ZnCl2溶液为活化剂,其它条件相同时,分别于300°C、600°C、850°C时经干馏活化,结果比较见下表2。结论:选择在800°C进行高温干馏。
表1
活化剂种类 原料重量(g) 产品产量(g) 常温下0.1g产品脱0.1%亚甲基蓝量(mL) 产品比表面积(m2/g)
ZnCl2(17.5%) 20 2.5 30 1500~1600
ZnCl2(17.5%) 20 2 3.5(加热后又脱12.5mL) 400
H3PO4(50∶56) 20 5.3 5.5(加热后又脱15mL) 1270
表2 温度(°C) 原料重量(g) 产品产量(g) 产品脱色效果检测
300 20 4.3 25°C下脱色不明显
600 20 3.2 56°C下脱30mL亚甲基蓝溶液
850 20 2.5 25°C下脱30mL亚甲基蓝溶液
2 结论
竹屑废料通过上述工艺过程加工成活性炭,产率为12.5%,产品质量达到AR级活性炭标准,工艺简单可行,是变废为宝的有效途径,使制备优质活性炭增加了新原料。上述工艺中产品产率有待进一步提高,高温活化温度的降低还需我们进一步研究。
参考文献
1 杨润昌.环境科学,1991;12(5):42
2 US 1992;5 143 889
3 JP 04-338 107