[发明专利]一种基于蛋壳和糖类化合物的活性炭制备方法

说明书

本发明提供了一种基于蛋壳和糖类化合物的活性炭制备方法，其将糖类化合物与蛋壳按一定质量比例混合后，依次经高温煅烧、酸洗、水洗和干燥，得到活性炭。本发明所得的活性炭制备过程使用糖类化合物和通常作为废料的蛋壳作为原料，相较于现有制备活性炭的方法，其制备过程无需使用额外的物理或化学活化剂，流程简单，环境友好。所得活性炭兼具丰富的孔隙结构和硫、氮非金属原子掺杂的特性，对生物质资源利用和环境保护具有重要贡献。

技术领域

本发明属于活性炭制备技术领域，具体涉及一种基于蛋壳和糖类化合物的活性炭制备方法。

背景技术

活性炭具有丰富的孔隙结构和高比表面积，基于活性炭的吸附过程在原料产品精制以及大气和水污染控制领域得到了广泛应用。目前制备活性炭的主要前驱体有生物质原料和化石原料。糖类化合物是指由碳、氢、氧三种元素构成的多羟基醛或多羟基酮，又称为碳水化合物，可以分为单糖、二糖和多糖等，是一类来源广泛的生物质原料，也是制备活性炭的良好前驱体。活性炭的吸附性能首先与其孔结构性质密切相关，通常采用物理或化学活化法在活性炭中构建孔隙结构。物理活化法采用水蒸气或二氧化碳等对活性炭前驱体进行处理，但所得活性炭的孔隙结构往往不够发达。化学活化法采用氢氧化钾、氢氧化钠、磷酸、氯化锌等活化试剂与活性炭前驱体混合后再进行高温处理。相较于物理法，化学法所构建的孔道更丰富，但所使用的化学活化剂具有强腐蚀性或毒性，环境不友好。活性炭的吸附性能还与其化学组成有关。在活性炭中引入非金属原子氮和硫可以构建化学吸附位点，有利于改善其吸附性能。

禽蛋食用后的蛋壳通常被作为生活垃圾而丢弃，造成环境污染。蛋壳的主要成分为碳酸钙，还含有少量的有机物。利用碳酸钙可以在活性炭中构建孔结构，如公开号为CN106517139A的专利文献公开了一种碳酸钙模板法制备沥青基炭材料的方法，但其所采用的是精制的纳米碳酸钙，价格高，增加了活性炭制备成本。同时，精制的纳米碳酸钙仅能发挥造孔作用，无法起到对活性炭进行非金属原子化学修饰的作用。公开号为CN106943801A的专利文献公开了一种蛋壳废料改性活性炭复合除砷滤芯的制备方法，但其制备过程中不是直接利用蛋壳而是将蛋壳用酸溶液浸泡后利用所得的钙离子对活性炭进行金属离子改性，利用负载钙离子的离子交换能力提升吸附性能，此时的钙离子已经无法发挥造孔作用。因此，在降低活性炭制备成本的同时从孔结构和非金属原子修饰两方面提高活性炭的性能是急需解决的难题，而利用废物解决这一难题尤其具有很大的实际应用价值。

发明内容

本发明提出一种基于蛋壳和糖类化合物的活性炭制备方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤(1)：将蛋壳烘干并粉碎成蛋壳粉，与糖类化合物混合；

步骤(2)：将步骤(1)所得的糖类蛋壳混合料放置于高温炉中，在惰性气氛下高温煅烧处理，得到物料一；

步骤(3)：将步骤(2)所得的物料一依次经酸洗、水洗和干燥，得到基于蛋壳和糖类化合物的活性炭。

进一步地，所述糖类化合物和蛋壳的质量比例为0.2-2∶1。

进一步地，所述高温煅烧处理的温度为700-1100℃，时间为1-4h。

进一步地，所述的酸洗是用盐酸清洗，水洗是洗至滤液pH值6-7为止。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：