[发明专利]一种活性碳纤维的制备方法

说明书

本发明提供了一种活性碳纤维的制备方法，其步骤为：将棉短绒浸渍于磷酸盐溶液中，然后烘干，在氮气保护下碳化，再以水蒸气活化得到活性碳纤维。本发明以棉短绒为原料，不必对原料进行提纯或生物处理，制备过程简单快捷，生产成本低廉，得到的活性碳纤维具有较高的比表面积，可用于废水吸附，且可以重复利用。

技术领域

本发明涉及一种活性碳纤维的制备方法，属于活性碳纤维制备技术领域。

技术背景

活性碳纤维是非常有发展前途的高效吸附材料，其比表面积大，内部有着大量相互贯通复杂的微孔结构。不仅耐高温、耐腐蚀，并具有导电性、环境协调性、污染小再生能力强等优良性能，无论污染物质是微量级还是高浓度，都可采用活性碳纤维进行吸附处理，达到满意效果，在很多领域中可以取代活性炭。

棉短绒是从轧花后的棉子表面剥下的很短的纤维，是提取纯棉纤维素的重要原料。我国棉短绒资源非常丰富，中国专利CN102220665A曾报道过使用棉短绒制备得到高比表面积的活性碳纤维，但该专利使用的方法需要对棉短绒进行生物预处理以去除非纤维素类物质，而且还需要使用高温下熔融状态的强碱作为活化剂。该方法耗时长，在生物预处理阶段需要发酵4-6天，且使用高温熔融的强碱对设备腐蚀也很严重。由该技术制备得到的活性碳纤维比表面积虽然可以达到2000m²/g，但制备工艺繁琐，对设备要求严格。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种利用棉短绒制备活性碳纤维的方法，所述方法简单快捷，所得活性碳纤维具有较大的比表面积，吸附效果优异，可用于染料废水吸附领域。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种活性碳纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将棉短绒浸渍在磷酸盐溶液中一段时间后，取出烘干，得烘干的棉短绒；

(2)在氮气保护下，将步骤(1)得到的烘干的棉短绒放入管式炉中，进行碳化，得碳化后的中间体；

(3)继续在氮气保护下，升温至一定温度，通入水蒸气，对所述碳化后的中间体进行活化，待产物冷却后烘干，得所述活性炭纤维。

按上述方案，优选地，步骤(1)中所述浸渍的时间为60～180min。

按上述方案，优选地，步骤(1)中所述磷酸盐溶液为磷酸氢铵、磷酸二氢铵、磷酸氢钾、磷酸氢钠、磷酸二氢钾、磷酸二氢钠中的一种或几种。

按上述方案，优选地，步骤(1)中所述磷酸盐溶液的浓度为1％～10％。

按上述方案，优选地，步骤(1)中所述烘干的温度为30～60℃。

按上述方案，优选地，步骤(2)中所述碳化的温度为425℃。

按上述方案，优选地，步骤(2)中所述碳化的时间为30～120min。

按上述方案，优选地，步骤(3)中所述升温的速率为6～12℃/min。

按上述方案，优选地，步骤(3)中所述一定温度为700～1000℃。

按上述方案，优选地，步骤(3)中所述活化的时间为30～150min。

按上述方案，优选地，步骤(3)中所述烘干具体为：60℃条件下，真空干燥12h。

与现有的技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)本发明直接使用棉短绒为原料，不需要对其进行生物预处理。因此，本发明能够最大限度利用原料，增加生物质的利用率，同时简化工艺步骤，缩短工艺时间。