[发明专利]一种滤料基活性炭纤维的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于资源再利用活性炭制备吸附材料领域，具体涉及一种滤料基活性炭纤维的制备方法。 

背景技术

活性炭纤维(Activated Carbon Fiber，ACF)是在碳纤维工业基础上发展起来的，是继粉状、粒状活性炭之后的第三代产品。作为一种新型高效吸附材料，其具有比表面积大、微孔丰富，孔径小且分布窄，吸附量大，吸附速度快，吸附能力强，易再生，工艺灵活性大(可制成纱、布、毡、纸等多种形态)，广泛应用于化工、环保、催化、医用、食品卫生等方面。由于前驱体原料的不同, ACF的生产也会有所不同，一般来说，采用不同的处理工艺会产生不同的孔隙结构及吸附性能。目前用作ACF前驱体的有机纤维主要有黏胶基、聚丙烯腈基、酚醛基和沥青基，并均已实现工业化，但这样制备所得的ACF存在成本较高，同时容易污染环境。 

我国是燃煤大国，煤的燃烧要排放大量的污染物（有毒气体和粉尘）。目前我国用来控制燃煤火电厂燃烧排放烟尘颗粒的是以滤料为核心的袋式除尘器，由于长时间的高温作业，这些滤料将逐渐失去除尘的效果，从而成为了工业废弃物。而且，滤料基本由纤维组成，制备活性炭纤维的可行性很高，还可以大大降低成本。因此，充分利用这些滤料废弃物用于其他方面的用途是一个很好的思路。经检索，目前还没有发现关于用针刺滤料废弃物为碳源制备活性炭纤维的公开报道。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种滤料基活性炭纤维的制备方法，该方法成本低，可行性高，能达到资源再利用的效果，同时为工业废弃物的处理提供了一个很好的思路。 

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案： 

一种滤料基活性炭纤维的制备方法，以废弃的针刺毡纤维为碳源，经碳化，KOH化学活化制得的活性炭纤维。包括如下步骤：

（1）将针刺毡废滤料剪成小块，用H₂O和乙醇的混合溶液超声浸渍20-30 min，再用去离子水反复清洗3~4次，置于真空干燥箱中80-110℃烘12-24 h；

（2）将步骤（1）已干燥的滤料在惰性气体保护下以一定的升温速率加热至700-900℃，进行碳化处理，冷却至室温；

（3）将碳化后的产物进行充分研磨，过80-100目筛，然后与KOH粉末充分混合均匀，最后在惰性气体下以一定的升温速率加热至700-900℃活化处理，冷却至室温；

（4）将活化后的产物用盐酸溶液浸渍12-24 h后，再用去离子水反复清洗3-4次，以除去剩余的活化剂，然后在真空干燥箱中80-110℃干燥12-24h，即得到滤料基活性炭纤维。

步骤（2）和（3）中所述的升温速率为10℃/min。 

步骤（2）和（3）中所述的惰性气体为氮气或氩气。 

步骤（3）中所述的碳化物与KOH的质量比为1~4：1。 

步骤（2）中所述的碳化时间为1-2h。 

步骤（3）中所述的活化时间为30 -120 min。 

步骤（4）中所述的盐酸溶液浓度为1~10wt%。 

本发明所制得的活性炭纤维是利用工业针刺毡废料经碳化后，在KOH的活化作用下制备得到的。KOH参与了碳的活化反应，反应产生的K₂O在高温下会与还原性的H₂和C反应生成单质钾，钾(沸点726℃)在 800℃以上会产生钾蒸汽，而挤进碳层间，对微晶相起活化作用，从而得到高碳得率及高比表面积的活性炭纤维。 

与现有技术相比较，本发明的有益效果为： 

（1）原料易得，成本低，为工业废气滤料，有利于工业化的生产；

（2）原料含纤维量很高，制备方法技术成熟；

（3）所得产品ACF可用于环保、化工、医用和催化等方面，有广泛的应用前景；

（4）所得产品的制备思路为工业废弃物的处理提供了一个很好的思路，有利于环境的保护。

附图说明

图1是实施例1制得的滤料基碳纤维和活性炭纤维的XRD衍射图谱。 

图2是实施例1制得的滤料基活性炭纤维的扫描电镜照片。 

具体实施方式

实施例1 

（1）将针刺毡废滤料剪成小块，用H₂O和乙醇的混合溶液超声浸渍20-30 min，再用去离子水反复清洗3~4次，然后将清洗过后的滤料置于真空干燥箱中80-110℃烘12-24 h；