本發(fā)明涉及柑橘生產(chǎn)加工過程中產(chǎn)生的大量廢棄柑橘皮渣。
背景技術(shù)：
中國是柑橘的重要原產(chǎn)地之一，據(jù)統(tǒng)計目前中國柑橘種植面積和產(chǎn)量均位居世界第一。柑橘在全球的消費以鮮食、榨汁和罐頭加工為主，柑橘加工產(chǎn)生大量廢棄皮渣。據(jù)統(tǒng)計，柑橘被榨出汁后，產(chǎn)生的果渣廢棄物約占柑橘的40%-50%。隨著柑橘加工業(yè)的發(fā)展，柑橘皮渣的處理問題日益突出，逐步引起關(guān)注。柑橘皮渣廢棄不僅造成資源浪費，而且污染危害環(huán)境，已經(jīng)成為限制柑橘產(chǎn)業(yè)規(guī)模發(fā)展的重要因素之一。如何有效處理柑橘皮渣，成為函需解決的問題。目前，我國柑橘皮渣處理的主要方法有：（1）柑橘皮渣衛(wèi)生填埋處理，但處理效果差，易產(chǎn)生污染物，占用大量土地,處理成本高；（2）將柑橘皮渣烘干作飼料，但添加劑量小，成本高，產(chǎn)出低；（3）提取柑橘皮渣中有效活性物質(zhì)，可以增加柑橘加工產(chǎn)業(yè)的附加產(chǎn)值和經(jīng)濟效益，但是提取后的皮渣剩余物質(zhì)并沒有有效減少，皮渣處理問題并沒有得到實質(zhì)性地解決。隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展與環(huán)境保護要求的逐步提高，活性炭日益受到各領(lǐng)域的青睞和關(guān)注。現(xiàn)有各種吸附材料中，活性炭的應(yīng)用最為廣泛，它可用于液相或氣相中有機或無機物的去除，也可用于催化、電化學(xué)和天然氣存儲等方面。目前制備活性炭的前體主要有煤、木材木屑、椰子殼等。隨著全球資源日益短缺，農(nóng)業(yè)廢棄資源也逐步成為人們關(guān)注的對象，相關(guān)研究有：將加工咖啡廢棄物、櫻桃核、香蕉皮、柚子皮等制備成活性炭。由于活性炭是資源技術(shù)型的環(huán)保產(chǎn)品，其主要生產(chǎn)原料煤是不可再生資源，隨著工業(yè)的快速發(fā)展，能用于生產(chǎn)活性炭的原料煤會越來越少，而隨著工業(yè)的發(fā)展及人們環(huán)保意識的日益加強，活性炭的需求又會量越來越大。因此，農(nóng)業(yè)廢棄資源成為人們關(guān)注的焦點。而柑橘皮渣就是一種易回收、產(chǎn)量大、難處理的最典型的農(nóng)業(yè)廢棄物，目前還未有將柑橘皮渣制備成生物質(zhì)活性炭的相關(guān)文獻報道。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種柑橘皮渣制備生物質(zhì)活性炭的方法，解決大量柑橘皮渣造成的環(huán)境污染問題，通過將柑橘皮渣高效轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)活性炭，達到廢棄資源充分利用。
實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種柑橘皮渣制備生物質(zhì)活性炭的方法，其特征在于，包括如下步驟：
步驟1：將柑橘皮渣干燥去除水份，用粉碎機將廢棄柑橘皮渣破碎，粒徑控制在1-3mm；
步驟2：在步驟1破碎后的柑橘皮渣中加入適量蒸餾水剛剛沒過柑橘皮渣，浸潤1-5min，再以柑橘皮渣與k2co3質(zhì)量比為1.5-2.5:1的比例加入活化劑k2co3，充分混合后浸漬活化20-24h；；
步驟3：將步驟2充分活化后的柑橘皮渣瀝出，在105℃條件干燥4-6h；
步驟4：將步驟3干燥后的柑橘皮渣置于管式爐中，n2保護，n2流速為30-50ml/min，管式爐溫以10℃/min的速度從室溫升到700-800℃，炭化30-40min后，冷卻至室溫，即為柑橘皮渣質(zhì)活性炭。
進一步，所述步驟1中，除水份達80%以上即可。
進一步，所述步驟2中，柑橘皮渣與活化劑k2co3質(zhì)量比為2:1。
相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果：
1、本發(fā)明解決了大量柑橘皮渣造成的環(huán)境污染問題，通過將柑橘皮渣高效轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)活性炭，不但實現(xiàn)了廢棄資源高效轉(zhuǎn)化利用，避免環(huán)境污染，同時還增加了其附加值，達到廢棄資源充分利用。
2、本發(fā)明將柑橘生產(chǎn)加工過程中產(chǎn)生的大量廢棄柑橘皮渣，通過破碎、活化劑浸漬、干燥、炭化等工藝，將廢棄柑橘皮渣轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)活性炭。本發(fā)明所提出的炭化工藝中，柑橘皮渣有機質(zhì)轉(zhuǎn)化為活性炭的效率達13.54%，對其吸附性能與市售木質(zhì)活性炭相當。因柑橘皮渣本身為食用級生物質(zhì)原料，因此所制得的活性炭可直接作為食品級活性炭資源使用。
3、本發(fā)明提出將廢棄柑橘皮渣通過化學(xué)活化法制備成生物質(zhì)活性炭，根據(jù)廢棄柑橘皮渣的特性，采用低毒、廉價、高效活化劑，避免了二次污染的問題，并提供最佳操作流程與工藝條件。具有操作流程簡便、炭化效率高等優(yōu)點，所得活性炭吸附性能良好。為廢棄柑橘皮渣的高效回收利用，避免環(huán)境污染，增加其附加值提供有力的技術(shù)支撐。
具體實施方法
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
首先稱取10g柑橘皮渣，利用干燥法測定柑橘皮渣中水分含量為23.39％，利用灰化法測定柑橘皮渣中無機質(zhì)含量為0.67％，再通過差減法可得柑橘皮渣有機質(zhì)的含量為75.94％。以此柑橘皮渣作為以下實施例的原料柑橘皮渣。
實施例1
室溫條件下，10g柑橘皮渣置于家用粉碎機中粉碎2min，取出，加入適量蒸餾水剛剛沒過柑橘皮渣，再加入5gk2co3充分混合，浸漬24h。瀝出，置于105℃條件干燥4h以上，再將其置于管式爐中，n2保護，n2流速為50ml/min，管式爐中以10℃/min的速度從室溫升到800℃，炭化30min，冷卻到室溫，即為柑橘皮渣質(zhì)活性炭，柑橘皮渣有機質(zhì)轉(zhuǎn)化率為13.5%。
實施例2
室溫條件下，10g柑橘皮渣置于家用粉碎機中粉碎2min，取出，加入適量蒸餾水剛剛沒過柑橘皮渣，再加入5gk2co3充分混合，浸漬24h。瀝出，置于105℃條件干燥5h以上，再將其置于管式爐中，n2保護，n2流速為30ml/min，管式爐中以10℃/min的速度從室溫升到800℃，炭化40min，冷卻到室溫，即為柑橘皮渣質(zhì)活性炭，柑橘皮渣有機質(zhì)轉(zhuǎn)化率為14.2%。
實施例3
室溫條件下，將所制備柑橘皮渣質(zhì)活性炭用5％的熱鹽酸洗滌，再用去離子水洗至中性，烘干，壓碎，過200目篩。稱取0.1g處理過后的柑橘皮渣質(zhì)活性炭，加入50ml的11.25mol/l的亞甲基藍溶液，25℃恒溫吸附4h，測定吸附前后亞甲基藍濃度的變化，結(jié)果表明，本發(fā)明所制備活性炭與市售木質(zhì)活性炭對亞甲基藍的吸附量分別是42.33mg/g和44.52mg/g。
本發(fā)明的上述實施例僅僅是為說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其他不同形式的變化和變動。這里無法對所有的實施方式予以窮舉。凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之列。