[发明专利]一种提高木质活性碳纤维比表面积的方法

说明书

技术领域

本发明涉及化学纤维领域，具体地，涉及一种通过预氧化处理，从而比表面积得到提高的木质活性碳纤维及其制备方法。 

背景技术

活性碳纤维（Activated Carbon Fiber，简称ACF）是一种目前新兴起的吸附材料，作为一种新型吸附功能材料，可以广泛应用于环境净化、催化剂载体、电极材料等方面，与活性炭相比，其具备直径细、比表面积高、吸附容量大、吸脱附速度快等特点，被誉为21世纪最先进的环境保护材料之一。目前，活性碳纤维的制备原料主要以石油化工产品为主，虽然制备出的产品具有优良的吸附性能，但由于石油资源日益紧缺，使活性碳纤维不具有可持续发展性。在高度提倡能源绿色化的今天，如何制备木质活性碳纤维取代以石化资源为原料的活性碳纤维成为一项重要课题。 

目前，活性碳纤维的核心技术主要掌握在国外垄断企业尤其是日本、美国手中，已经开发出了不同原料基、具有不同吸附性能的特种活性碳纤维产品。活性碳纤维及其产品在日本、美国等发达国家，已经进入工业化和实际应用阶段，而中国的活性碳纤维基本上还处于研制、开发和试验阶段，尚未能够启动具有产业化价值的品种，产品性能还有待进一步提高。 

木质生物质资源可再生，其含有的丰富纤维素和木质素均是制备活性碳纤维的良好原丝原料，大量废弃的木材和木材加工剩余物均可成为活性碳纤维的原料来源。利用木材等生物质资源作为活性碳纤维的前驱体原料，可以实现活性碳纤维原料的可持续利用，降低活性碳纤维的生产成本，在环境保护和资源储备等方面具有重大 的战略意义。 

当前，国际上，为了提高木质活性碳纤维的比表面积，改善其吸附特性，一般通过改变活化参数的手段，如提高活化温度，延长活化时间，加大活化剂浓度等。但这些方法的操作繁琐，由于需要较高的活化温度，导致耗能大，不适应节约型社会的要求。因此迫切需要一种操作方便且能耗低的提高木质活性碳纤维比表面积的方法。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高木质活性碳纤维比表面积的方法。 

本发明的另一目的在于提供一种比表面积高的木质活性碳纤维。 

本发明提供的一种提高木质活性碳纤维比表面积的方法，包括以下步骤： 

（1）木材液化物经过纺丝液的合成、熔融纺丝和固化工艺，制得木材液化物原丝，对原丝通过预氧化处理，制备出预氧化丝； 

（2）将预氧化丝作活化处理，得到木质活性碳纤维。 

通过本领域技术人员公知的技术手段，木材液化物经过纺丝液的合成、熔融纺丝和固化工艺制得木材液化物原丝，该方法已在中国专利CN102719935A中公开。 

其中，步骤（1）的预氧化处理是将原丝放入预氧化炉中，原丝两端固定，通入空气，空气流量为0.2-0.6m³/h，先升温，再降温，停止通入空气，取出预氧化丝 

上述步骤（1）中，升温速率为0.5-1℃/min，升温至200-280℃，保温40-80min后降至室温，停止通入空气，取出预氧化丝。 

其中，步骤（1）放入预氧化炉中的原丝的质量为1-2g。 

优选地，空气流量为0.6m³/h，升温速率为1℃/min。 

优选地，放入预氧化炉中原丝的质量为1.5g。 

所述的步骤（1）中，加热至280℃保温60min后降至室温，停止通入空气，取出预氧化丝。 

本发明方法的步骤（2）中，活化处理步骤如下： 

在惰性气体或氮气保护下将预氧化丝作活化处理，活化温度为650-910℃，使用的活化剂为水蒸汽，水蒸汽流量为3.9～7.1g/min，活化时间为30-60min，得到木质活性碳纤维。 

优选地，活化处理步骤中，水蒸汽流量为4.84g/min，活化时间为60min。 

本发明方法制备得到的木质活性碳纤维也在本发明的保护范围内。 

本发明提高木质活性碳纤维的方法，步骤（1）中，预氧化步骤的工艺参数如下： 

将1-2g原丝放入预氧化炉中，两端用夹子固定，打开空气发生泵通入一定量的空气，空气流量为0.2-0.6m³/h，升温速率为0.5-1℃/min，加热至200-280℃保温40-80min后降至室温，关闭空气发生泵，取出预氧化丝。