油茶殼制活性炭的研究

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1、油茶殼制活性炭的研究周建斌張齊生(南京林業(yè)大學(xué))摘要以油茶殼為原料，用物理法(水蒸汽為活化荊)制備活性炭。研究了活化溫度、活化時(shí)間、水蒸汽用量等對(duì)活性炭的得率、碘吸附值和亞甲基藍(lán)吸附值的影響。確定了用油茶殼制備活性炭適宜的工藝條件為：活化溫度為850C、活化時(shí)間為2．5h，水蒸汽用量為210g。在此工藝條件下所制取的油茶殼活性炭的得率為33．7％。活性炭的碘吸附值968mg／g，亞甲基藍(lán)吸附值180mg／g，比表面積935m2／g。關(guān)鍵詞油茶殼；活性炭；物理法活性炭是以木材、果殼、煤等含碳材料為原料制備的一類具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)、很大的比表面積、很強(qiáng)吸附能力的微晶質(zhì)碳，廣泛用于食品工業(yè)、制

2、藥工業(yè)中的雜質(zhì)去除及脫色、水處理、環(huán)境污染的治理、工業(yè)催化劑及軍用催化劑的載體等。活性炭已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)中不可缺少的重要化工產(chǎn)品之一。由于傳統(tǒng)的活性炭原料是木材、果殼和優(yōu)質(zhì)煤，木材雖是可再生資源，但其生長(zhǎng)周期長(zhǎng)及受環(huán)境保護(hù)和生態(tài)平衡的制約，不可能大量地用作活性炭原料。近幾年，木屑資源短缺也Et趨嚴(yán)重，因此，不斷開發(fā)活性炭生產(chǎn)的原料、探索新的工藝條件、增加新品種是我國(guó)乃至世界活性炭工業(yè)發(fā)展的重要任務(wù)。油茶是我國(guó)南方重要的木本油料樹種，具有栽培歷史悠久、分布區(qū)域廣、栽培面積大、用途多等特點(diǎn)。油茶殼是油茶果加工茶油的副產(chǎn)物，包括茶果殼和茶籽殼兩部分，因此油茶殼資源十分豐富。本研究是以油茶殼為原料

3、，探討了活化溫度、活化時(shí)間、水蒸汽用量等對(duì)活性炭的得率、碘吸附值、亞甲基藍(lán)吸附值的影響，確定了以水蒸汽為活化劑生產(chǎn)活性炭的工藝條件，對(duì)開辟油茶綜合利用和活性炭原料來源具有積極意義。1實(shí)驗(yàn)方法1．1實(shí)驗(yàn)原料原料用油茶殼由湖南省某單位提供，室內(nèi)風(fēng)干后備用。1．2干餾采用容積為10L、由電爐加熱的實(shí)驗(yàn)用間歇式干餾釜對(duì)油茶殼進(jìn)行干餾，每釜裝油茶殼1．5kg左右，溫度通過分別設(shè)置在釜內(nèi)和釜外的兩只熱電偶來顯示，用調(diào)壓器調(diào)節(jié)升溫速度，使干餾釜內(nèi)溫度在4h左右升高到干餾最終溫度450~C；在此溫度下保溫0．5h后，從電爐中取出干餾釜并立即將其密封，自然冷卻至室溫后，取出油茶殼炭稱量后備用。1．3活化使

4、用外部由電爐加熱的、用不銹鋼管制作的實(shí)驗(yàn)用間歇式回轉(zhuǎn)爐活化。操作時(shí)，將回轉(zhuǎn)爐爐膛溫度預(yù)熱至700~C后加入100g油茶殼炭，升溫至規(guī)定的溫度后，通人由額定流量的水汽化而成的過熱水蒸汽進(jìn)行活化，到規(guī)定的活化時(shí)間后取出油茶殼活性炭，冷卻至室溫后稱重待測(cè)。1．4原料用油茶殼、油茶殼炭及油茶殼活性炭的分析檢驗(yàn)原料用油茶殼的基本性質(zhì)按GB2677--1981檢測(cè)；油茶殼炭的基本性質(zhì)按GB17664--1999檢測(cè)；油茶殼活性炭的指標(biāo)按GB／T12496．1～12496．22--1999檢測(cè)；油茶殼活性炭的比表面積用國(guó)產(chǎn)S~2000型比表面積測(cè)定儀測(cè)定。2結(jié)果與討論2．1原料用油茶殼的基本性質(zhì)原料油

5、茶殼的水分、灰分、苯醇抽出物、綜纖維素及木質(zhì)素的分析測(cè)定如表1所示。從表1看出，油茶殼含有45．46％的木質(zhì)素和31．54％的綜纖維素，可以作為活性炭生產(chǎn)的原料。2．2油茶殼干餾的結(jié)果在最終溫度為450℃、干餾時(shí)間為4．5h的條件下，油茶殼炭的得率為原料用油茶殼重量的30．24％，所得油茶殼炭的水分、灰分、揮發(fā)分、固定碳的測(cè)定結(jié)果分別為：0．70％、5．10％、18．2％和6．68％。與生產(chǎn)活性炭所使用的木炭相比較，其揮發(fā)分和固定碳的含量相近，但灰分含量較高。2．3油茶殼炭活化的結(jié)果將上述油茶殼炭在不同的活化溫度、活化時(shí)間及水蒸汽用量條件下進(jìn)行活化，并對(duì)產(chǎn)物油茶殼活性炭的吸附性能進(jìn)行了測(cè)

6、定，結(jié)果見表2。從表2可以看出，在所采用的9種活化條件下，油茶殼活性炭的得率為23．5％一41．3％，它們的碘吸附值為750—968mg／g，亞甲基藍(lán)吸附值為9o一150mg／g。從吸附能力方面來看，以5號(hào)試驗(yàn)的油茶殼活性炭為最好，其碘吸附值達(dá)968ng，亞甲基藍(lán)吸附值也達(dá)150n1g／g，比表面積為935m2／g；同時(shí)，油茶殼活性炭的得率也較高，為33．7％。因此可以認(rèn)為，在850℃的活化溫度下，2．5h內(nèi)均勻地通入210g水蒸汽，對(duì)100g油茶殼炭進(jìn)行活化，是本次試驗(yàn)中比較好的工藝條件。實(shí)驗(yàn)表明用油茶殼為原料采用物理法(以水蒸汽為活化劑)能生產(chǎn)出吸附能力較好的活性炭。3結(jié)論(1)通過

7、實(shí)驗(yàn)確定了以油茶殼為原料制備活性炭的工藝條件，即活化溫度為850oC、活化時(shí)間為2．5h、水蒸汽用量為210g。在此條件下得到的油茶殼活性炭的碘吸附值為968mg／g，亞甲基藍(lán)吸附值180mg／g，比表面積為935m2／g。(2)充分利用油茶殼這一生物質(zhì)資源來發(fā)展活性炭生產(chǎn)，不僅可以增加活性炭原料的來源，而且對(duì)綜合利用農(nóng)林廢料，增加農(nóng)民收入具有現(xiàn)實(shí)主義。參考文獻(xiàn)1黃律先木材熱解工藝學(xué)(第二版)[M]．北京：中國(guó)林業(yè)出版社，19962