本發明涉及柑橘生產加工過程中產生的大量廢棄柑橘皮渣。
背景技術：
中國是柑橘的重要原產地之一，據統計目前中國柑橘種植面積和產量均位居世界第一。柑橘在全球的消費以鮮食、榨汁和罐頭加工為主，柑橘加工產生大量廢棄皮渣。據統計，柑橘被榨出汁后，產生的果渣廢棄物約占柑橘的40%-50%。隨著柑橘加工業的發展，柑橘皮渣的處理問題日益突出，逐步引起關注。柑橘皮渣廢棄不僅造成資源浪費，而且污染危害環境，已經成為限制柑橘產業規模發展的重要因素之一。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）柑橘皮渣衛生填埋處理，但處理效果差，易產生污染物，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，產出低；（3）提取柑橘皮渣中有效活性物質，可以增加柑橘加工產業的附加產值和經濟效益，但是提取后的皮渣剩余物質并沒有有效減少，皮渣處理問題并沒有得到實質性地解決。隨著現代工業的快速發展與環境保護要求的逐步提高，活性炭日益受到各領域的青睞和關注。現有各種吸附材料中，活性炭的應用最為廣泛，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，農業廢棄資源也逐步成為人們關注的對象，相關研究有：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型的環保產品，其主要生產原料煤是不可再生資源，隨著工業的快速發展，能用于生產活性炭的原料煤會越來越少，而隨著工業的發展及人們環保意識的日益加強，活性炭的需求又會量越來越大。因此，農業廢棄資源成為人們關注的焦點。而柑橘皮渣就是一種易回收、產量大、難處理的最典型的農業廢棄物，目前還未有將柑橘皮渣制備成生物質活性炭的相關文獻報道。
技術實現要素：
針對現有技術存在的上述不足，本發明的目的是提供一種柑橘皮渣制備生物質活性炭的方法，解決大量柑橘皮渣造成的環境污染問題，通過將柑橘皮渣高效轉化為生物質活性炭，達到廢棄資源充分利用。
實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種柑橘皮渣制備生物質活性炭的方法，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質量比為2:1。
相比現有技術，本發明具有如下有益效果：
1、本發明解決了大量柑橘皮渣造成的環境污染問題，通過將柑橘皮渣高效轉化為生物質活性炭，不但實現了廢棄資源高效轉化利用，避免環境污染，同時還增加了其附加值，達到廢棄資源充分利用。
2、本發明將柑橘生產加工過程中產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，將廢棄柑橘皮渣轉化為生物質活性炭。本發明所提出的炭化工藝中，柑橘皮渣有機質轉化為活性炭的效率達13.54%，對其吸附性能與市售木質活性炭相當。因柑橘皮渣本身為食用級生物質原料，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、本發明提出將廢棄柑橘皮渣通過化學活化法制備成生物質活性炭，根據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，避免環境污染，增加其附加值提供有力的技術支撐。
具體實施方法
下面結合具體實施例對本發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含量為0.67％，再通過差減法可得柑橘皮渣有機質的含量為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，即為柑橘皮渣質活性炭，柑橘皮渣有機質轉化率為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，即為柑橘皮渣質活性炭，柑橘皮渣有機質轉化率為14.2%。
實施例3
室溫條件下，將所制備柑橘皮渣質活性炭用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，結果表明，本發明所制備活性炭與市售木質活性炭對亞甲基藍的吸附量分別是42.33mg/g和44.52mg/g。
本發明的上述實施例僅僅是為說明本發明所作的舉例，而并非是對本發明的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎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。凡是屬于本發明的技術方案所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發明的保護范圍之列。