油茶壳制活性炭的研究

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1、油茶壳制活性炭的研究周建斌张齐生(南京林业大学)摘要以油茶壳为原料，用物理法(水蒸汽为活化荆)制备活性炭。研究了活化温度、活化时间、水蒸汽用量等对活性炭的得率、碘吸附值和亚甲基蓝吸附值的影响。确定了用油茶壳制备活性炭适宜的工艺条件为：活化温度为850C、活化时间为2．5h，水蒸汽用量为210g。在此工艺条件下所制取的油茶壳活性炭的得率为33．7％。活性炭的碘吸附值968mg／g，亚甲基蓝吸附值180mg／g，比表面积935m2／g。关键词油茶壳；活性炭；物理法活性炭是以木材、果壳、煤等含碳材料为原料制备的一类具有发达的孔隙结构、很大的比表面积、很强吸附能力的微晶质碳，广泛用于食品工业、制

2、药工业中的杂质去除及脱色、水处理、环境污染的治理、工业催化剂及军用催化剂的载体等。活性炭已成为国民经济中不可缺少的重要化工产品之一。由于传统的活性炭原料是木材、果壳和优质煤，木材虽是可再生资源，但其生长周期长及受环境保护和生态平衡的制约，不可能大量地用作活性炭原料。近几年，木屑资源短缺也Et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。油茶是我国南方重要的木本油料树种，具有栽培历史悠久、分布区域广、栽培面积大、用途多等特点。油茶壳是油茶果加工茶油的副产物，包括茶果壳和茶籽壳两部分，因此油茶壳资源十分丰富。本研究是以油茶壳为原料

3、，探讨了活化温度、活化时间、水蒸汽用量等对活性炭的得率、碘吸附值、亚甲基蓝吸附值的影响，确定了以水蒸汽为活化剂生产活性炭的工艺条件，对开辟油茶综合利用和活性炭原料来源具有积极意义。1实验方法1．1实验原料原料用油茶壳由湖南省某单位提供，室内风干后备用。1．2干馏采用容积为10L、由电炉加热的实验用间歇式干馏釜对油茶壳进行干馏，每釜装油茶壳1．5kg左右，温度通过分别设置在釜内和釜外的两只热电偶来显示，用调压器调节升温速度，使干馏釜内温度在4h左右升高到干馏最终温度450~C；在此温度下保温0．5h后，从电炉中取出干馏釜并立即将其密封，自然冷却至室温后，取出油茶壳炭称量后备用。1．3活化使

4、用外部由电炉加热的、用不锈钢管制作的实验用间歇式回转炉活化。操作时，将回转炉炉膛温度预热至700~C后加入100g油茶壳炭，升温至规定的温度后，通人由额定流量的水汽化而成的过热水蒸汽进行活化，到规定的活化时间后取出油茶壳活性炭，冷却至室温后称重待测。1．4原料用油茶壳、油茶壳炭及油茶壳活性炭的分析检验原料用油茶壳的基本性质按GB2677--1981检测；油茶壳炭的基本性质按GB17664--1999检测；油茶壳活性炭的指标按GB／T12496．1～12496．22--1999检测；油茶壳活性炭的比表面积用国产S~2000型比表面积测定仪测定。2结果与讨论2．1原料用油茶壳的基本性质原料油

5、茶壳的水分、灰分、苯醇抽出物、综纤维素及木质素的分析测定如表1所示。从表1看出，油茶壳含有45．46％的木质素和31．54％的综纤维素，可以作为活性炭生产的原料。2．2油茶壳干馏的结果在最终温度为450℃、干馏时间为4．5h的条件下，油茶壳炭的得率为原料用油茶壳重量的30．24％，所得油茶壳炭的水分、灰分、挥发分、固定碳的测定结果分别为：0．70％、5．10％、18．2％和6．68％。与生产活性炭所使用的木炭相比较，其挥发分和固定碳的含量相近，但灰分含量较高。2．3油茶壳炭活化的结果将上述油茶壳炭在不同的活化温度、活化时间及水蒸汽用量条件下进行活化，并对产物油茶壳活性炭的吸附性能进行了测

6、定，结果见表2。从表2可以看出，在所采用的9种活化条件下，油茶壳活性炭的得率为23．5％一41．3％，它们的碘吸附值为750—968mg／g，亚甲基蓝吸附值为9o一150mg／g。从吸附能力方面来看，以5号试验的油茶壳活性炭为最好，其碘吸附值达968ng，亚甲基蓝吸附值也达150n1g／g，比表面积为935m2／g；同时，油茶壳活性炭的得率也较高，为33．7％。因此可以认为，在850℃的活化温度下，2．5h内均匀地通入210g水蒸汽，对100g油茶壳炭进行活化，是本次试验中比较好的工艺条件。实验表明用油茶壳为原料采用物理法(以水蒸汽为活化剂)能生产出吸附能力较好的活性炭。3结论(1)通过

7、实验确定了以油茶壳为原料制备活性炭的工艺条件，即活化温度为850oC、活化时间为2．5h、水蒸汽用量为210g。在此条件下得到的油茶壳活性炭的碘吸附值为968mg／g，亚甲基蓝吸附值180mg／g，比表面积为935m2／g。(2)充分利用油茶壳这一生物质资源来发展活性炭生产，不仅可以增加活性炭原料的来源，而且对综合利用农林废料，增加农民收入具有现实主义。参考文献1黄律先木材热解工艺学(第二版)[M]．北京：中国林业出版社，19962