活性炭的孔结构与初始原料有密切关系.炭化椰壳具有丰富的初始微孔,而且灰分低,密度高,有良好的机械强度,是制备高质量椰壳活性炭的常用原料.通过物理活化或化学活化可得到孔结构发达的椰壳活性炭.如何控制产品的孔尺寸分布和表面性质以适于特定的工业用途,是椰壳活性炭制备领域的主要研究课题.影响活性炭孔尺寸分布的因素较多,活化方法及活化条件不同,将会得到不同孔尺寸分布的产品.一般认为水蒸汽活化有利于产生发达的中孔,二氧化碳活化有利于产生发达的微孔和大孔,直接以椰子壳为原料,用二氧化碳作活化剂,制备出具有发达微孔和大孔的活性炭,而磷酸活化,将产生较多的中孔.因此,选择活化方法对制备一定孔尺寸分布的活性炭是十分重要的.高比表面活性炭是近年来兴起的新型碳材料,在甲烷、氢气吸附存储和气体的吸附分离方面,有广阔的应用前景。
在以椰壳制备活性炭时,实际上是利用原料中的木质素。研究表明,椰壳经酸水解处理后,其中的半纤维素等水解为聚糖(包括木聚糖、葡聚糖、果葡聚糖等)、寡糖以及葡萄糖、木糖等单糖,经分离提纯后可得到具有重要经济价值的单糖和寡糖。椰壳酸水解后,经离心分离含糖母液后得到的固体残渣即为椰壳渣(coconut shell residue,CSR),主要成分为未降解的木质素等,可以作为制备高性能活性炭的优质原料。
高比表面积椰壳活性炭(HSAAC)性能优于普通活性炭,因其比表面积大、孔径分布窄、吸附量大、吸附速度快、容易再生等特点,引起世界广泛关注并竞相研发.如对NOx的吸附量较普通椰壳活性炭大5~20倍,可吸附普通活性炭不能吸附的低浓度物质等.用于气体分离、净化等方面性能尤为优越.可用于低压(3~4MPa)吸附存储天然气,减小气罐体积与质量,简化存储工艺,且更经济安全.目前,国内外制备HSAAC原料主要是用石油焦等,也向果壳、竹节等天然原料拓展,影响HSAAC实现工业化的主要问题是制备成本高于环保,在国家科技部重大基础研究课题支持下,本项目开展了用椰壳低成本制备甘露糖醇等、椰壳渣制备HSAAC研究.在配合物分子定域切割器作用下,椰壳中混合多糖等经酸水解为寡糖与单糖.水解液加碱中和后,离心分离得到的水解液作为提糖原料,固体残渣即为椰壳渣,椰壳渣主要是木质素等与无机盐混合物,约占椰壳质量80%.以椰壳渣为原料制备HSAAC,可提高椰壳利用率,降低制备成本,实现废液零排放。
椰壳活性炭已成为水处理不可缺少的帮手,郑州椰岛将进一步研究椰壳与椰壳渣制备高比表面积活性炭原料脱灰工艺,使椰壳活性炭生产工艺,性能指标更胜一筹!