油茶壳制活性炭的研究

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8 5 0 C、活化时间为2．5 h ，水蒸汽用量为2 1 0 g 。在此工艺条件下所制取的油茶壳活性炭的得率为 3 3 ．7 ％。活性炭的碘吸附值9 6 8 mg／g ，亚甲基蓝吸附值1 8 0 m g／g，比表面积9 3 5 m 2／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E t 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，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1 0 L 、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 ．5 k g 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4 h 左右升高到干馏最终温度4 5 0 ~ C；在此温度下保温0． 5 h 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7 0 0 ~ C后加入1 0 0 g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G B 2 6 7 7 - -1 9 8 1检测；油茶壳炭的基本性质按G B 1 7 6 6 4 - -1 9 9 9检测；油茶壳活性炭的指标按G B ／T 1 2 4 9 6 ．1 ～1 2 4 9 6 ．2 2 - -1 9 9 9 检测；油茶壳活性炭的比表面积用国产S ~ 2 0 0 0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4 5．4 6％的木质素和3 1．5 4％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4 5 0 ℃、干馏时间为 4 ． 5 h的条件

下，油茶壳炭的得率为原料用油茶壳重量的3 0 ．2 4 ％，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：0．7 0 ％、5 ． 1 0 ％、1 8．2％和6．6 8％。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 2 3 ．5 ％一4 1 ． 3 ％，它们的碘吸附值为7 5 0—9 6 8 m g ／g ，亚甲基蓝吸附值为9 o 一1 5 0 mg ／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9 6 8 n g ，亚甲基蓝吸附值也达1 5 0 n 1 g ／g ，比表面积为9 3 5 m 2 ／g ；同时，油茶壳活性炭的得率也较高，为 3 3 ．7 ％。因此可以认为，在8 5 0 ℃的活化温度下，2．5 h内均匀地通入2 1 0 g水蒸汽，对1 0 0 g 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8 5 0 o C、活化时间为2．5 h 、水蒸汽用量为2 1 0 g 。在此条件下得到的油茶壳活性炭的碘吸附值为9 6 8 m g ／g ，亚甲基蓝吸附值1 8 0 m g／g，比表面积为9 3 5m 2／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，1996

2 周建斌气相吸附用活性炭成型物的研究[ D] ．南京：南京林业大学，1 9 9 5

( 通讯地址：2 1 0 0 3 7 ，南京市龙蟠路新庄9号)