CN106540655A - 一种微波和活化剂复合改性咖啡壳制备甲醛吸附剂的方法 - Google Patents

Abstract

一种微波和活化剂复合改性咖啡壳制备甲醛吸附剂的方法，首先，将氢氧化钾溶液与氯化铝溶液混合，得到复合活化剂；然后，将咖啡壳与复合活化剂按一定比例混合、浸渍后烘干，烘干后加热，得到炭化料，将炭化料置于微波加热反应器中，通入水蒸汽加热，将材料用盐酸溶液洗涤到呈中性，进行水洗直到用pH试纸检测炭化料为中性，将材料烘干，进行分析测试，所得吸附剂的比表面积≥4200m²/g，微孔孔容为1.2~1.8ml/g，孔容率达到90%以上，是一种优良的甲醛吸附剂。采用微波和活化剂复合改性咖啡壳，优化了咖啡壳吸附甲醛的性能，提供了一种新型空气净化剂的制备方法，实现了咖啡壳的资源回收利用，有良好的环境效益和应用前景。

Description

一种微波和活化剂复合改性咖啡壳制备甲醛吸附剂的方法

技术领域

本发明涉及一种甲醛吸附剂的制备方法，具体涉及一种以咖啡壳为原料，采用微波和活化剂复合改性相结合的方法制备得到高比表面、高微孔率活性炭吸附甲醛的方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高，对环境的要求越来越高，人们渴望在干净而无污染的空气中生活，但是工业的发展，环境污染仍然在日益加剧，特别是家装的污染，让普通老百姓更多的了解到甲醛这样一种物质，于是，制备一种简单方便，成本便宜的甲醛吸附剂就显得尤为重要。

目前，咖啡不再是一种高端的饮品，慢慢地走入到了寻常百姓的生活中，咖啡的需求量越来越大，咖啡壳也越来越多。云南为优质咖啡的产地，咖啡壳作为咖啡生产中的废弃物，通常都是当作增产垃圾丢掉，少量用于肥料堆捂，咖啡壳疏松有较强的吸附能力，同时还有一股咖啡的特殊香气，如果能够把咖啡壳利用来制作成甲醛的吸附剂，不仅可以净化室内空气，而且其特殊的香气还能够让人心情愉悦，但目前对咖啡壳的利用非常少，如果能够将咖啡壳利用来制甲醛吸附剂，将会产生巨大的商业价值。

在公开号103340478A中公开了一种天然的用于滤嘴棒复合的新材料及其应用，该发明取咖啡产基地中采收时剥出废弃的新鲜咖啡壳，在露天晾晒至含水率低于 30%；然后将晾晒后的咖啡壳放入烘焙设备中，在温度为 60℃左右的低温中烘烤至含水率在 9~12%；再将烘烤后的咖啡壳切成丝状或颗粒状，添加或不添加保润剂和烟草提取液后卷制成棒状的复合新材料；该天然的复合新材料与醋酸纤维丝素复合，作为制备二元复合滤嘴棒的材料应用。本发明的特点在于：天然材料成本低廉、环保安全，是良好的纯天然新材料；能够起到吸附烟气中的大颗粒气溶胶物质的过滤作用，能赋予卷烟特殊的烘烤香甜韵，经济效益和社会效益显著。

在公开号101531820中公开了一种可降解环保材料及其制备方法和应用，该发明用咖啡壳或咖啡豆渣与食品级固体胶粉末混合制成。在制备时，包括有粉碎、搅拌和热压成型三个步骤，本环保材料可用于一次性餐具、盆景容器和高密度板中。这种环保材料能实现废物利用、节能环保；生产成本低、经济效益可观；以及在使用后，在自然界中可以实现自解，不污染环境，符合国家标准中关于人体安全和环境污染的要求。

在目前对咖啡壳的研究利用还较少，本发明利用了咖啡壳疏松且有较强的吸附能力的特性，结合微波改性的方法，制备活性炭吸附剂，用于吸附甲醛，室内空气净化效果好，还可有一种咖啡的香味。

发明内容

本发明的目的利用咖啡壳微波加热改性制备活性炭甲醛吸附材料，该甲醛吸附材料具有高比表面、高微孔率的特点，有效的解决了室内空气污染的问题，其方法简单实用、成本较低，有良好的工业可操作性。

本发明按以下步骤完成：

(1) 将质量浓度2~3mol/L的氢氧化钾溶液与质量浓度0.1~0.2mol/L氯化铝溶液以2：0.5~3的体积比混合；

(2) 将咖啡壳与复合活化剂按质量(g)与体积比(ml)　1：2~3的比例混合，浸渍10~20小时；

(3) 将(2)浸渍后的原料在50~90℃下烘干至水分质量百分数小于5%，时间为2~5小时；

(4)将干燥过的原料在马弗炉中以升温速率6~10k/min升温至400~600℃下再加热0.5~2小时，得到炭化料；

(5)将(4)中得到的炭化料加到微波加热反应器中，通入水蒸汽，在温度600~900℃条件下加热3~8min；

(6)将(5)中得到的材料进行首先利用1:7~8的盐酸溶液洗涤到呈中性，然后再进行水洗，直到用pH试纸检测炭化料为中性；

(7)将(6)中得到的材料在烘箱中，温度为50~70℃下烘干1~5小时，进行分析测试，比表面积≥4200m²/g，微孔孔容为1.2~1.8ml/g，微孔孔容率达到90%以上，适合作为甲醛吸附剂的材料。

与公知技术相比，本发明具有的优点：

（1） 利用了咖啡壳组织纤维疏松，具有较强的吸附能力，变废为宝，节约资源，降低成本，还环保安全，是良好的纯天然新材料，而且咖啡壳本身的香味得以利用；

（2） 利用了废弃的咖啡壳做原料，成本低廉；

（3） 利用了氯化铝与氢氧化钾相结合作为新的复合活化剂，减少了氢氧化钾的利用，避免了传统强碱性活化剂对设备的腐蚀，而且活性炭的活性增强，提高了吸附甲醛的能力；

（4） 利用微波加热，大大缩减了活化的时间，从原来的2~3小时的活化时间，缩减到了3~8分钟，节约了能源的利用。

具体实施方式：

实施例1：

(1) 将质量浓度2.5mol/L的氢氧化钾溶液与质量浓度0.15mol/L氯化铝溶液以2：0.8的体积比混合；

(2) 将咖啡壳与复合活化剂按质量(g)与体积比(ml)　1：2.5的比例混合，浸渍15小时；

(3) 将(2)浸渍后的原料在65℃下烘干至水分质量百分数小于5%，时间为3.5小时；

(4)将干燥过的原料在马弗炉中以升温速率8k/min升温至500℃下再加热2小时得到炭化料；

(5)将(4)中得到的炭化料加到微波加热反应器中，通入水蒸汽，在温度700℃条件下加热4min；

(6)将(5)中得到的材料进行首先利用1:7.5的盐酸溶液洗涤到呈中性，然后再进行水洗，直到用pH试纸检测炭化料为中性；

(7)将(6)中得到的材料在烘箱中，温度为60℃下烘干2小时，进行分析测试，比表面积≥4300m²/g，微孔孔容为1.2~1.8ml/g，微孔孔容率达到95%，适合作为甲醛吸附剂的材料。

实施例2：

(1) 将质量浓度2.8mol/L的氢氧化钾溶液与质量浓度0.2mol/L氯化铝溶液以2：1的体积比混合；

(2) 将咖啡壳与复合活化剂按质量(g)与体积比(ml)　1：2.8的比例混合，浸渍18小时；

(3) 将(2)浸渍后的原料在60℃下烘干至水分质量百分数小于5%，时间为4小时；

(4)将干燥过的原料在马弗炉中以升温速率7k/min升温至500℃下再加热2小时，得到炭化料；

(5)将(4)中得到的炭化料加到微波加热反应器中，通入水蒸汽，在温度800℃条件下加热3.5min；

(6)将(5)中得到的材料进行首先利用1:7.5的盐酸溶液洗涤到呈中性，然后再进行水洗，直到用pH试纸检测炭化料为中性；

(7)将(6)中得到的材料在烘箱中，温度为55℃下烘干3小时，进行分析测试，比表面积≥4250m²/g，微孔孔容为1.2~1.8ml/g，微孔孔容率达到97%，适合作为甲醛吸附剂的材料。

Claims (1)

1.一种微波和活化剂复合改性咖啡壳制备甲醛吸附剂的方法，其特征在于该方法按以下步骤完成：

将质量浓度2~3mol/L的氢氧化钾溶液与质量浓度0.1~0.2mol/L氯化铝溶液以2：0.5~3的体积比混合；

将咖啡壳与复合活化剂按质量(g)与体积比(ml)　1：2~3的比例混合，浸渍10~20小时；

将(2)浸渍后的原料在50~90℃下烘干至水分质量百分数小于5%，时间为2~5小时；

(4)将干燥过的原料在马弗炉中以升温速率6~10k/min升温至400~600℃下再加热0.5~2小时，得到炭化料；

(5)将(4)中得到的炭化料加到微波加热反应器中，通入水蒸汽，在温度600~900℃条件下加热3~8min；

(6)将(5)中得到的材料进行首先利用1:7~8的盐酸溶液洗涤到呈中性，然后再进行水洗，直到用pH试纸检测炭化料为中性；

(7)将(6)中得到的材料在烘箱中，温度为50~70℃下烘干1~5小时，进行分析测试，比表面积≥4200m²/g，微孔孔容为1.2~1.8ml/g，微孔孔容率达到90%以上，适合作为甲醛吸附剂的材料。