一种柑橘皮渣制备生物质活性炭的方法与流程

1.本发明涉及废弃柑橘皮渣再利用技术领域，具体为一种柑橘皮渣制备生物质活性炭的方法。


背景技术：

2.中国是柑橘的重要原产地之一，据统计目前中国柑橘种植面积和产量均位居世界第一。柑橘在全球的消费以鲜食、榨汁和罐头加工为主，柑橘加工产生大量废弃皮渣。据统计，柑橘被榨出汁后，产生的果渣废弃物约占柑橘的40%-50%。随着柑橘加工业的发展，柑橘皮渣的处理问题日益突出，逐步引起关注。柑橘皮渣废弃不仅造成资源浪费，而且污染危害环境，已经成为限制柑橘产业规模发展的重要因素之一。
3.如何有效处理柑橘皮渣，成为函需解决的问题，目前，我国柑橘皮渣处理的主要方法有：（1）柑橘皮渣卫生填埋处理，但处理效果差，易产生污染物，占用大量土地，处理成本高；（2）将柑橘皮渣烘干作饲料，但添加剂量小，成本高，产出低；（3）提取柑橘皮渣中有效活性物质，可以增加柑橘加工产业的附加产值和经济效益，但是提取后的皮渣剩余物质并没有有效减少，皮渣处理问题并没有得到实质性地解决。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种柑橘皮渣制备生物质活性炭的方法，以解决现有的问题：提取后的皮渣剩余物质并没有有效减少，皮渣处理问题并没有得到实质性地解决。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种柑橘皮渣制备生物质活性炭的方法，所述方法包括以下步骤：步骤一：筛选出合适的柑橘皮渣；步骤二：对柑橘皮渣进行农残的去除；步骤三：对清洁后的柑橘皮渣通过风热混干的方式完成对柑橘皮渣的烘干；步骤四：将烘干后的柑橘皮渣进行初步破碎；步骤五：对破碎后的柑橘皮渣进行破碎后大小的筛选；步骤六：将破碎后的柑橘皮渣进行活性化生成；步骤七：二次干燥；步骤八：第一次炭化；步骤九：第二次炭化；步骤十：还原调节酸碱度；步骤十一：三次干燥。
6.优选的，所述步骤五筛选的大小为1-3mm，最优选择为2.3mm。
7.优选的，所述步骤六具体为：s1:加入适量蒸馏水刚刚没过柑橘皮渣，浸润1-5min，最优选择为3min；s2:再以柑橘皮渣与k2co3质量比为1.5-2.5：1的比例加入活化k2co3，最优比例为
2：1；s3:充分搅拌混合后浸渍活化8-48小时，最优时间为24小时。
8.优选的，所述步骤七具体为105℃条件干燥4-6小时，最优的干燥时间为5小时。
9.优选的，所述步骤八具体为：s1：将步骤七处理后的柑橘皮渣置于管式炉中；s2：注入n2保护，n2流速为10-50ml/min，最优流速为25ml/min；s3：设置管式炉温以5-20℃/min的，最优速度为10℃/min，从室温升到700-800℃；s4：炭化30-60min后，冷却至室温。
10.优选的，所述步骤九具体为：s1：将第一次柑橘皮渣置于电炉内；s2：在300～600℃的温度下，最优为450℃，以及50～150ml/min的氮气保护下热解1～5小时，最优的为100ml/min氮气，最优热解时间为4小时；s3：冷却至室温后再次研磨，研磨出料大小为0.2-0.8mm，最优大小为0.33mm。
11.优选的，所述步骤十具体为，将碳化粉末先用体积比1:1混合的0.8mol/l hcl和0.2mol/l hf清洗2～4次，后用去离子水清洗至中性，直至ph值达到6.5-7.5。
12.优选的，所述步骤十一的烘干温度为80-100℃。
13.优选的，所述步骤二具体为：s1：通过将蒸馏水和小苏打进行配置，形成清洁液；s2：将柑橘皮渣浸泡在清洁液3小时； s3：将蒸馏水和淡盐酸溶液配置，形成二次清洁液；s4：利用二次清洁液将柑橘皮渣进行二次喷洒清洁。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、通过整体的方法设计，使得柑橘皮渣便于废物再利用，并利用方法形成对柑橘皮渣的复合多次制炭，大大提高了生成炭的品质。
15.2、本发明解决了大量柑橘皮渣造成的环境污染问题，通过将柑橘皮渣高效转化为生物质活性炭，不但实现了废弃资源高效转化利用，避免环境污染，同时还增加了其附加值，达到废弃资源充分利用。
16.3、本发明将柑橘生产加工过程中产生的大量废弃柑橘皮渣，通过破碎、活化剂浸渍、干燥、炭化等工艺，将废弃柑橘皮渣转化为生物质活性炭。本发明所提出的炭化工艺中，柑橘皮渣有机质转化为活性炭的效率达13.54%，对其吸附性能与市售木质活性炭相当。因柑橘皮渣本身为食用级生物质原料，因此所制得的活性炭可直接作为食品级活性炭资源使用。
17.4、本发明提出将废弃柑橘皮渣通过化学活化法制备成生物质活性炭，根据废弃柑橘皮渣的特性，采用低毒、廉价、高效活化剂，避免了二次污染的问题，并提供最优操作流程与工艺条件，具有操作流程简便、炭化效率高等优点，所得活性炭吸附性能良好，为废弃柑橘皮渣的高效回收利用，避免环境污染，增加其附加值提供有力的技术支撑。
具体实施方式
一种柑橘皮渣制备生物质活性炭的方法，方法包括以下步骤：
步骤一：筛选出合适的柑橘皮渣；步骤二：对柑橘皮渣进行农残的去除；步骤三：对清洁后的柑橘皮渣通过风热混干的方式完成对柑橘皮渣的烘干；步骤四：将烘干后的柑橘皮渣进行初步破碎；步骤五：对破碎后的柑橘皮渣进行破碎后大小的筛选；步骤六：将破碎后的柑橘皮渣进行活性化生成；步骤七：二次干燥；步骤八：第一次炭化；步骤九：第二次炭化；步骤十：还原调节酸碱度；步骤十一：三次干燥。
20.步骤五筛选的大小为1-3mm，最优选择为2.3mm；步骤六具体为：s1:加入适量蒸馏水刚刚没过柑橘皮渣，浸润1-5min，最优选择为3min；s2:再以柑橘皮渣与k2co3质量比为1.5-2.5：1的比例加入活化k2co3，最优比例为2：1；s3:充分搅拌混合后浸渍活化8-48小时，最优时间为24小时；步骤七具体为105℃条件干燥4-6小时，最优的干燥时间为5小时；步骤八具体为：s1：将步骤七处理后的柑橘皮渣置于管式炉中；s2：注入n2保护，n2流速为10-50ml/min，最优流速为25ml/min；s3：设置管式炉温以10℃/min的速度从室温升到700-800℃；s4：炭化30-60min后，冷却至室温；步骤九具体为：s1：将第一次柑橘皮渣置于电炉内；s2：在300～600℃的温度下，最优为450℃，以及50～150ml/min的氮气保护下热解1～5小时，最优的为100ml/min氮气，最优热解时间为4小时；s3：冷却至室温后再次研磨，研磨出料大小为0.2-0.8mm，最优大小为0.33mm；步骤十具体为，将碳化粉末先用体积比1:1混合的0.8mol/l hcl和0.2mol/l hf清洗2～4次，后用去离子水清洗至中性，直至ph值达到6.5-7.5；步骤十一的烘干温度为80-100℃；步骤二具体为：s1：通过将蒸馏水和小苏打进行配置，形成清洁液；s2：将柑橘皮渣浸泡在清洁液3小时； s3：将蒸馏水和淡盐酸溶液配置，形成二次清洁液；s4：利用二次清洁液将柑橘皮渣进行二次喷洒清洁。
21.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权
利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。