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

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