本發(fā)明涉及一種微波制備漢麻稈基活性炭的方法，屬于活性炭制造方面的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
微波通常是指頻率范圍在3×108～3×1011的電磁波。微波加熱主要是指通過(guò)被加熱物質(zhì)內(nèi)部偶極子的高頻往復(fù)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生“內(nèi)摩擦熱”，從而達(dá)到升高物料溫度的目的。與傳統(tǒng)加熱方式相比，微波加熱具有速度快，效率高，加熱均勻，節(jié)能環(huán)保，操作簡(jiǎn)便，便于自動(dòng)控制等優(yōu)點(diǎn)?；谝陨戏N種優(yōu)勢(shì)，微波作為一種新型的加熱方式已逐步進(jìn)入活性炭的制備領(lǐng)域，并受到人們的廣泛關(guān)注。
活性炭是一種多孔性的高效吸附材料，目前已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于吸附、分離、催化和電子等諸多領(lǐng)域。制造活性炭的原料大多為含碳物質(zhì)，主要分為兩大類(lèi)：植物類(lèi)原料和礦物類(lèi)原料。植物原料主要指木質(zhì)類(lèi)植物的稈、殼、皮等，包括木材、木炭、竹子、果殼、纖維素、紙漿廢液等。其中，麻類(lèi)植物獨(dú)特的組織結(jié)構(gòu)和成分使制得的活性炭具有獨(dú)特的孔道結(jié)構(gòu)特征和物理、化學(xué)吸附性能，因此以各種麻類(lèi)植物如漢麻、亞麻、劍麻、黃麻等為原料制備活性炭的研究也受到廣泛關(guān)注。
漢麻是我國(guó)主要纖維素作物之一，在全國(guó)各地均有種植。作為一種木質(zhì)纖維素材料，漢麻稈具有資源豐富、成本低廉、性能優(yōu)良等特點(diǎn)。將漢麻稈作為一種制備活性炭的新型原料來(lái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)利用，不僅可以避免因處理不當(dāng)引起的環(huán)境污染、資源浪費(fèi)等問(wèn)題，更可以促進(jìn)漢麻產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，具有重大現(xiàn)實(shí)意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的旨在利用漢麻稈具有的天然納米級(jí)微孔結(jié)構(gòu)，提出一種經(jīng)過(guò)合適的微波活化工藝制備出比表面積大于1800m2/g的漢麻稈基活性炭的方法。該方法快速便捷，成本低廉，操作簡(jiǎn)便，還可以解決傳統(tǒng)活性炭作為吸附材料比表面積過(guò)小，吸附活性較低、吸附能力較差的缺點(diǎn)。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：一種微波制備漢麻稈基活性炭的方法，其具體步驟如下：
(1)預(yù)處理：將漢麻稈去皮后鋸切成半徑2cm、長(zhǎng)度4cm左右的小段，用蒸餾水清洗干凈后，置于105±3℃的干燥箱中干燥至質(zhì)量恒定；
(2)碳化：將經(jīng)過(guò)預(yù)處理后的漢麻稈置于炭化爐中，在密封狀態(tài)下以10℃/min的升溫速度，升到500℃，并保溫1～2h，待其冷卻至室溫后取出，即得到碳化料。
(3)粉碎：用粉碎機(jī)磨碎制得的碳化料，再用80～120目的分子篩對(duì)被磨碎的碳化料粉末進(jìn)行篩選。
(4)浸漬：將篩選過(guò)后的碳化料粉末在活化劑溶液中浸漬18h。
(5)活化：將浸漬后的試樣置于管式微波爐中，通入流速為0.1～0.5L/min的N2，在微波功率為500～1000W、輻照時(shí)間為10～25min的條件下進(jìn)行微波活化。
(6)終處理：待試樣冷卻至室溫后取出，用稀鹽酸酸洗后再用蒸餾水洗滌至PH為中性。最后置于105±3℃的干燥箱中干燥至質(zhì)量恒定，即得到微波法制備的漢麻稈基活性炭。
在步驟4中，活化劑為磷酸、ZnCl2、NaOH、Na2CO3、KOH、K2CO3等，活化劑溶液的濃度為30～80％，活化劑和碳化料粉末的質(zhì)量比為1～4∶1。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果：
1、以漢麻稈為原料，既避免了因處理不當(dāng)引起的環(huán)境污染、資源浪費(fèi)等問(wèn)題，又可降低麻纖維產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)成本、擴(kuò)大漢麻產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
2、以微波活化法制備漢麻稈基活性炭，其工藝流程高效快捷、節(jié)能環(huán)保、操作簡(jiǎn)便、易于控制，擁有良好的應(yīng)用前景。
3、漢麻稈具有的天然納米級(jí)微孔結(jié)構(gòu)，經(jīng)過(guò)合適的微波活化工藝可以輕易制備出高比表面積和吸附能力的微孔漢麻稈基活性炭
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施事例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明：
實(shí)施例1
(1)預(yù)處理：將漢麻稈去皮后鋸切成半徑2cm、長(zhǎng)度4cm左右的小段，用蒸餾水清洗干凈后，置于103℃的干燥箱中干燥至質(zhì)量恒定；
(2)碳化：將經(jīng)過(guò)預(yù)處理后的漢麻稈置于炭化爐中，在密封狀態(tài)下以10℃/min的升溫速度，升到500℃，并保溫1h，待其冷卻至室溫后取出，即得到碳化料。
(3)粉碎：用粉碎機(jī)磨碎制得的碳化料，再用100目的分子篩對(duì)被磨碎的碳化料粉末進(jìn)行篩選。
(4)浸漬：將篩選過(guò)后的碳化料粉末在濃度為50％的KOH溶液(KOH和碳化料粉末的質(zhì)量比為3∶1)中浸漬18h。
(5)活化：將浸漬后的試樣置于管式微波爐中，通入流速為0.5L/min的N2，在微波功率為900W、輻照時(shí)間為25min的條件下進(jìn)行微波活化。
(6)終處理：待試樣冷卻至室溫后取出，用稀鹽酸酸洗后再用蒸餾水洗滌至PH為中性。最后置于103℃的干燥箱中干燥至質(zhì)量恒定，即得到微波法制備的漢麻稈基活性炭。
測(cè)得制得的漢麻稈基活性炭的比表面積為2593m2/g，平均孔徑為0.92nm。
實(shí)施例2
(1)預(yù)處理：將漢麻稈去皮后鋸切成半徑2cm、長(zhǎng)度4cm左右的小段，用蒸餾水清洗干凈后，置于105±3℃的干燥箱中干燥至質(zhì)量恒定；
(2)碳化：將經(jīng)過(guò)預(yù)處理后的漢麻稈置于炭化爐中，在密封狀態(tài)下以10℃/min的升溫速度，升到500℃，并保溫2h，待其冷卻至室溫后取出，即得到碳化料。
(3)粉碎：用粉碎機(jī)磨碎制得的碳化料，再用80目的分子篩對(duì)被磨碎的碳化料粉末進(jìn)行篩選。
(4)浸漬：將篩選過(guò)后的碳化料粉末在濃度為50％的H3PO4溶液(H3PO4和碳化料粉末的質(zhì)量比為2∶1)中浸漬18h。
(5)活化：將浸漬后的試樣置于管式微波爐中，通入流速為0.1L/min的N2，在微波功率為600W、輻照時(shí)間為20min的條件下進(jìn)行微波活化。
(6)終處理：待試樣冷卻至室溫后取出，用稀鹽酸酸洗后再用蒸餾水洗滌至PH為中性。最后置于105±3℃的干燥箱中干燥至質(zhì)量恒定，即得到微波法制備的漢麻稈基活性炭。
測(cè)得制得的漢麻稈基的比表面積為1650.99m2/g，碘吸附值為1400.71m2/g，平均孔徑為1.21nm，
實(shí)施例3
(1)預(yù)處理：將漢麻稈去皮后鋸切成半徑2cm、長(zhǎng)度4cm左右的小段，用蒸餾水清洗干凈后，置于105℃的干燥箱中干燥至質(zhì)量恒定；
(2)碳化：將經(jīng)過(guò)預(yù)處理后的漢麻稈置于炭化爐中，在密封狀態(tài)下以10℃/min的升溫速度，升到500℃，并保溫2h，待其冷卻至室溫后取出，即得到碳化料。
(3)粉碎：用粉碎機(jī)磨碎制得的碳化料，再用120目的分子篩對(duì)被磨碎的碳化料粉末進(jìn)行篩選。
(4)浸漬：將篩選過(guò)后的碳化料粉末在濃度為50％的K2CO3溶液(K2CO3和碳化料粉末的質(zhì)量比為4∶1)中浸漬18h。
(5)活化：將浸漬后的試樣置于管式微波爐中，通入流速為0.2L/min的N2，在微波功率為800W、輻照時(shí)間為20min的條件下進(jìn)行微波活化。
(6)終處理：待試樣冷卻至室溫后取出，用稀鹽酸酸洗后再用蒸餾水洗滌至PH為中性。最后置于105℃的干燥箱中干燥至質(zhì)量恒定，即得到微波法制備的漢麻稈基活性炭。
測(cè)得制得的漢麻稈基的比表面積為1924.08m2/g，碘吸附值為1813.45m2/g，平均孔徑為1.01nm。