磷酸改性咖啡渣活性炭及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112707396A(43)申请公布日2021.04.27(21)申请号202010787477.4(22)申请日2020.08.07(71)申请人王雪颖地址650504云南省昆明市昆明理工大学呈贡校区怡园(72)发明人王雪颖徐冰峰(74)专利代理机构深圳至诚化育知识产权代理事务所(普通合伙)44728代理人刘英(51)Int.Cl.C01B32/324(2017.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称磷酸改性咖啡渣活性炭及其制备方法(57)摘要本发明属于活性炭制备技术领域，具体涉及磷酸改性咖啡渣活性炭及其制备方法。其中本活性炭制备工艺包括：咖啡渣经蒸馏水清洗，并在105℃烘箱中烘干24h后，用85％的磷酸H3PO4配制50％的磷酸溶液，以浸渍比1:1混合，浸渍24h后置于管式炉中并持续通入氮气流速为0.1L/min，500℃炭化1h，冷却后清洗活性炭至pH为7,置于105℃烘箱烘干24h，制得咖啡渣活性炭。本发明所制得的咖啡渣活性炭可用于处理Cr6+废水，去除率大于85％。本发明产品来自咖啡渣废物利用，原材料成本低，制备过程不产生污染环境的气体等物质，属于环境友好型发明，同时减少了传统处理咖啡渣的焚烧方法，减少废气产生的同时，在污水处理领域有较大发展前景。CN112707396ACN112707396A权利要求书1/1页1.一种新型咖啡渣活性炭，其特征在于，包括：咖啡渣经清洗和干燥后由磷酸浸渍再炭化。2.根据权利要求1所述的咖啡渣活性炭，其特征在于，所述磷酸为85％的磷酸H3PO4稀释到50％的磷酸溶液。3.根据权利要求2所述的咖啡渣活性炭，其特征在于，所述磷酸与咖啡渣的浸渍比为1:1。4.根据权利要求3所述的制备工艺，其特征在于，浸渍的时间为24h。5.根据权利要求4所述的制备工艺，其特征在于，浸渍后的咖啡渣放入管式炉中，持续通入氮气流速为0.1L/min，炭化温度为500℃，炭化时间为1h。6.根据权利要求5所述的制备工艺，其特征在于，炭化后的咖啡渣冷却至室温之后用蒸馏水清洗至pH为7。7.根据权利要求6所述的制备工艺，其特征在于，改性后的咖啡渣置于105℃烘箱烘干24h，制得咖啡渣活性炭。8.本发明所制得的咖啡渣活性炭可用于处理Cr6+废水。2CN112707396A说明书1/3页磷酸改性咖啡渣活性炭及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种活性炭的制备方法，特别是用废弃咖啡渣为原料，特别是用磷酸改性的方法，用于去除水中的Cr6+。背景技术[0002]全世界的咖啡渣产量约为960万t/a，目前咖啡渣的处置方法主要是填埋和焚烧。与其他生物质比较，咖啡渣颗粒活性炭的比表面积和孔容积较大，说明其咖啡渣结构疏松均匀，孔隙较深，具有很大的吸附潜能。咖啡豆烘焙过程中由于内部分子(咖啡因、丹宁酸、多酚等)的溶解，形成均匀分布的孔洞，可较好储存活化剂，使制备出的活性炭具有去除水中特定污染物的能力。因此，开发咖啡渣颗粒活性炭资源，既可增加经济效益，又能减少环境污染。发明内容[0003]本发明的目的是：提供一种高效环保的制备咖啡渣活性炭的方法，以其优越的吸附性能替代目前活性炭价格高且不可再生的缺点。同时减少废咖啡渣焚烧引起到的大气污染，实行“以废治废”的环保理念，节约成本，减少污染，降低能耗。[0004]本发明与商业活性炭的区别在于：本发明采用废弃的咖啡渣作为原材料进行改性，相较于商业活性炭的不可再生材料，此发明原材料成本低，易取得。[0005]本发明的技术方案是：(1)咖啡渣经蒸馏水清洗；(2)在105℃烘箱中烘干24h；(3)用85％的磷酸H3PO4配制50％的磷酸溶液；(4)以浸渍比1:1混合；(5)浸渍24h；(6)置于管式炉中并持续通入氮气流速为0.1L/min；(7)500℃炭化1h；(8)冷却后清洗活性炭至pH为7；(9)置于105℃烘箱烘干24h；制得咖啡渣活性炭。[0006]本发明的原理为：酸会加速生物聚合物(主要是纤维素和木质素)之间的键断裂，在刚性交联结构中发生复合反应。一定范围内酸含量越高，产物的体积和表面积越高，吸附能力越强，而超过该范围则酸含量越高比表面积越小，浸渍比对活性炭的性能影响较大。[0007]本发明产品及制备工艺与现有技术相比具有如下优点：(1)本发明产品比表面积大，孔隙发达，具有良好的吸附效果，尤其对Cr6+的吸附能力远远大于商业活性炭。；(2)该活性炭可大幅度降低污水排放浓度，可用于工业废水处理，大大减轻因吸附3CN112707396A说明书2/3页给水质、大气带来的污染；(3)常规化学法使用的原料是木材、煤炭(无烟煤、非粘合性烟煤)等，为不可再生资源，且价格较高。本发明原材料咖啡渣来源于咖啡店丢弃的