技术领域
[0001] 本
发明涉及一种以废皮革为原料微波法制备活性炭的方法,属于活性炭制备技术领域。
背景技术
[0002] 活性炭是一种多孔性
吸附剂材料,具有孔隙构造高度发达、
比表面积大、微孔丰富等特点,广泛应用于环保、
冶金、化工、医药、食品等行业的空气
净化、污
水处理、脱色精制和
溶剂回收等。目前制备活性炭的材料主要是含
碳的有机材料,如
煤、木材、椰壳、麦草等。直接采用木材(如速成杨等)做原材料需要的成本太高,不适合生产活性炭。近几年,煤和木屑资源短缺日趋严重,因此不断开发活性炭生产的原料、探索新的工艺条件、增加新品种是我国乃至世界活性炭工业发展的重要任务。
[0003] 中国
专利CN102211767公开了一种文冠果子壳制备颗粒活性炭及工艺方法,包括如下步骤:(1)将文冠果子壳进行
粉碎,过筛处理后干燥再粉碎,(2)酸浸,(3)干燥、活化;(4)漂洗、干燥、过筛得成品活性炭,原料来自文冠果
生物柴油的加工剩余物,使其变废为宝,工艺简单,生产成品低。但该专利存在以下缺点:1、文冠果分布范围有限,
覆盖率较低,
2、文冠果坐果率受环境条件影响较大,导致其坐果率
波动性较大,这两方面因素导致文冠果子壳原料受到了很大的限制。3、如果品种选择不当,文冠果树长大后会形成只开花不结果的“千花一果”现象,这不仅不能达到丰产创造经济效益的目标还白白浪费了土地和劳动
力等资源。
[0004] 皮革中含有苯、甲
醛及
蛋白质成分,将其转
化成活性炭,与常规活性炭相比,这种活性炭质地轻,吸附性能好,可被称为“蛋白炭”。我国是皮革生产大国,目前我国年产猪皮8000万张,羊皮4000多万张,
牛皮2000多万张,分别占世界总产量的14%、18%和50%以上。此外,皮
鞋年产量约24亿双,占世界总产量的40%,居世界首位;在生产过程中产生的皮革下脚料,一部分可利用的皮革被厂家回收重利用,剩余的无用垃圾皮革则被抛弃或堆置,因此,充分利用好废皮革对缓解我国活性炭原料不足具有重大的意义。经检索目前还没有发现关于利用废皮革制备活性炭的报道。
发明内容
[0005] 针对
现有技术活性炭原料匮乏,而废皮革利用不足的缺点,本发明提供一种以废皮革为原料微波法制备活性炭的方法,该方法不仅为废皮革的利用增加了一种新途径,变废为宝,而且降低了固体废弃物排放造成的污染。
[0006] 原料说明:
[0007] 本发明采用的废皮革,废皮革原料的来源主要为皮革下脚料,废皮革中含有苯、甲醛及蛋白质成分。
[0008] 本发明的技术方案如下:
[0009] 一种以废皮革为原料微波法制备活性炭的方法,包括以下步骤:
[0010] (1)取废皮革水洗除杂,50~60℃烘干,粉碎,制成皮革颗粒;
[0011] (2)将步骤(1)制得的皮革颗粒浸渍于
质量分数为40wt%的H3PO4或H4P2O7中,于105℃~110℃下浸渍1~1.5h,所述皮革颗粒:质量分数为40wt%的H3PO4或H4P2O7的质量比为1:0.75~1.5;
[0012] (3)步骤(2)浸渍过的皮革颗粒置
微波炉中,在氮气或CO2气体保护下,于400~800W炭化活化5~18min后停止加热,冷却至室温后取出,制得活性炭中间产物;
[0013] (4)取步骤(3)制得的活性炭中间产物,先用HCl溶液煮沸,再用80~90℃
自来水或去离子水洗涤至pH值为5~7,烘干或自然晾干,制得皮革活性炭。
[0014] 本发明优选的,步骤(1)中皮革颗粒的大小为0.5cm×0.5cm。
[0015] 本发明优选的,步骤(3)中的冷却是在氮气保护下冷却。
[0016] 本发明优选的,步骤(4)中HCl溶液的质量分数为10wt%~15wt%。
[0017] 本发明优选的,步骤(4)中烘干
温度为105℃~110℃。
[0018] 本发明的优点如下:
[0019] 1、本发明以废皮革为原料制备活性炭,扩大了生产活性炭原材料的来源,并可以降低生产活性炭的成本,原料简单易得,实现资源重复再利用,制备速度快、工艺简单,制备的活性炭吸附效果好,性能优良,能有效的吸附有害物,为废皮革的再利用增加了新途径。
[0020] 2、本发明采用微波
马弗炉,工艺简单,操作时间短。
[0021] 3、本发明制备的皮革活性炭孔隙发达,比表面积为635~640m2/g,性能优良。
附图说明
[0022] 图1是
实施例1制得的皮革活性炭的扫描电镜照片。
[0023] 图2是实施例1制得的皮革活性炭的
孔径分布图和N2吸附脱附图。
具体实施方式
[0024] 下面结合实施例对本发明做进一步说明。
[0025] 实施例1、
[0026] 废皮革预处理:取废皮革水洗除杂,50~60℃烘干,粉碎,制成皮革颗粒;
[0027] 将制得的皮革颗粒浸渍于质量分数为40wt%的H3PO4中,于105℃下浸渍1h,皮革颗粒:质量分数为40wt%的H3PO4的质量比为1:1.5;
[0028] 炭的活化:将浸渍过的废皮革置于微波马弗炉中,氮气保护下,在700W下炭化活化15min,停止加热后,仍保持在氮气气体下冷却;冷却至室温取出后置于质量分数为10wt%的HCl溶液中煮沸至近干,后用80~90℃自来水洗涤至pH值为7,110℃下烘干,
研磨即制得皮革活性炭。
[0029] 所得皮革活性炭电镜照片如图1所示,孔径分布和N2吸附脱附曲线如图2所示,2
由结果可知,所制备的皮革活性炭活化完全,微孔发达,比表面积可达638.57m/g。(如图
1-2)。
[0030] 实施例2、
[0031] 废皮革预处理同实施例1,将皮革颗粒浸渍于H4P2O7中,于105℃下浸渍1h,皮革颗粒:H4P2O7的质量比为1:1;,将浸渍过的废皮革置于微波马弗炉中,氮气保护下,在600W下炭化活化18min,停止加热后,仍保持在氮气气体下冷却;冷却至室温取出后置于质量分数为10wt%的HCl溶液中煮沸至近干,后用去离子水洗涤至pH值为6,自然晾干,研磨即制得2
皮革活性炭,制得的皮革活性炭比表面积为638.24m/g。
[0032] 实施例3、
[0033] 废皮革预处理同实施例1,将皮革颗粒浸渍于H4P2O7中,于105℃下浸渍1h,皮革颗粒:H4P2O7的质量比为1:0.75;将浸渍过的废皮革置于微波马弗炉中,CO2气体保护下,在700W下活化15min,停止加热后,在氮气保护下冷却;冷却至室温取出后置于质量分数为15wt%的HCl溶液中煮沸至近干,后用去离子水洗涤至pH值为6.5,105℃下烘干,研磨即制
2
得皮革活性炭,制得的皮革活性炭比表面积为639.52m/g。