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木糖醇渣可以生产粉状活性炭吗?

木糖醇渣可以生产粉状活性炭吗?

编辑:天空彩票手机开奖 发布日期:2018-07-27 10:25

木糖醇渣可以生产粉状活性炭吗

摘要:以木糖醇渣为原料,磷酸为活化剂制备新型粉状活性炭。考察了磷酸浓度、活化温度、活化时间,以及原料含水量对产品性能的影响。开辟了制备活性炭的一种新途径,并可废物利用,增加经济效益。

木糖醇是一种具有营养价值的甜味物质,它是以农副产品玉米芯、棉籽壳、甘蔗渣为原料制取的,可做糖尿病人的食糖代用品和儿童的防龋齿食品。近年来,随着食品工业、化学工业对木糖醇的需求量增加,我国生产木糖醇的厂家由原来的三、四家发展为十几家,年产木糖醇由原来的几百吨上升到几千吨,主要供外贸出口。

木糖醇生产中要产生大量的工业废渣,一般情况下生产1t木糖醇大约排放含水约70%-80%的废渣26-28t。年产500t木糖醇厂每年排放的废渣约13000-15000t,不仅占用大量场地且会造成环境污染。同时,木糖醇生产中还需用大量粉状活性炭,年产500t木糖醇厂每年需粉状活性炭约150t。以玉米芯为原料的木糖醇渣经分析,其主要化学成分是含碳量较高的纤维素和木质素,因此,利用木糖醇生产该厂需用的粉状活性炭,既能将废渣综合利用,变废为宝,又能为厂家节约大量资增加经济效益。

1实验材料与方法

1.1实验材料

木糖醇渣:含水量约70%-80%;工业磷酸:85%(质量分数);亚甲基蓝指示剂:0.15%(质量分数);工业盐酸:31%(质量分数);葡萄糖、重铬酸钾、硫酸铜(分析纯)。

分析天平(万分之一),721分光光度计,炭活性炉。

1.2原理与方法

1.2.1原理:用磷酸浸渍经干燥的木糖醇渣制备活性炭。磷酸是一种中强酸,具有脱水性,它能将废渣中的部分纤维素分子的复合体溶解,加热活化时,磷酸作为电子对给予体和接受体中心与纤维素复合体的-OH发生作用,

导致纤维素分子间键的断裂,形成链状纤维素分子,极易环构化形成缩合苯环平面状结构,进一步缩合成三维网状结构,从而形成微孔、中孔、过渡孔发达的缩聚碳。因此,其焦糖脱色能力较佳。该法所得活性炭收率高、易精制、成本低。

1.2.2方法:首先对木糖醇渣进行预处理,除去泥沙等杂质后,干燥并粉碎至20目以上。配制一定浓度的磷酸溶液,与木糖醇渣的固液比经实验确定为1:2.5较适宜,混合搅拌20-30min,放置30min。将混合料投入炭活化炉中,缓慢升温至400-500℃,保温1-2h。活化料出炉后经酸洗、水洗、干燥、粉碎等工序得粉状活性炭。

2结果与讨论

本实验考察了磷酸浓度活化温度、活化时间,以及原料含水量四因素对活性炭得率和脱色力的影响。

2.1活化温度和磷酸浓度对活性炭得率和脱色力的影响

在不同活化温度下,磷酸浓度和活性炭得率和脱色力的影响见表1:

表1 不同活化温度下,磷酸浓度对活性炭得率和脱色力的影响

2.2活化时间对活性炭得率和脱色力的影响

当磷酸浓度为40%时,不同活化温度下,活化时间对活性炭得率及脱色力的影响见表2:

表2 磷酸浓度40%时,不同活化温度下,活化时间对活性炭得率及脱色力的影响

从以上实验数据可知,木糖醇渣制备粉状活性炭的最佳活化条件应选为磷酸浓度40%,活化温度450℃,活化时间1h为宜(固液比为1:2.5)。

2.3原料水分对活性炭脱色力的影响

把原料置于恒温干燥箱内干燥,温度控制105-110℃,根据干燥时间的不同,控制原料含水量分别为45%,40%、30%、20%、15%、10%、5%,然后把各组原料分别用磷酸溶液(磷酸浓度为40%)浸泡(固液比为1:25),最后置于炭化炉内,活化温度控制为450℃,活化时间为1h,所得活性炭亚甲基蓝脱色力的影响见图1,焦糖脱色力的影响见图2。

图1 含水量对活性炭亚甲基蓝脱色力的影响

图2 含水量对活性炭焦糖脱色力的影响

由实验可知,原料木糖醇渣水分含量对活性炭脱色力有很大影响。从实验结果可见,原料水分含量<10%时,所得活性炭脱色能力最强,但从生产成本考虑,原料含水越少,其消耗能源越多,从综合效益看,原料含水量以控制在20%-25%较为适宜。

3经济效益

年产500t木糖醇厂可利用废渣生产糖用粉状活性炭200t。木糖醇生产中每年使用50t左右,按活性炭价格为6000元/t计,本厂可降低成本30万元。余下150t活性炭可盈利10万元。因此,年产500t木糖醇厂将废渣生产为活性炭,每年可为厂降低成本总计为40万元左右。不仅减少了环境污染,而且可变废为宝,增加经济效益。

4结论

a.由木糖醇渣制取粉状活性炭的最佳工艺条件为:磷酸浓度40%,活化温度450℃,活化时间1h(固液比1:2.5)。

b.产品活性炭的亚甲基蓝脱色力和焦糖脱色力(A法)指标均达一级活性炭标准(GB/T 12496.1-12496.22-90)。

c.原料含水量应控制在20%-25%为宜。

d.该法生产的活性炭灰分较高,有待进一步改进。

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