[发明专利]一种活性炭纤维及其制备方法

说明书

本申请涉及活性炭纤维领域，具体提供一种活性炭纤维及其制备方法。所述活性炭纤维无粘并硬化，其比表面积为1800m²/g‑2500m²/g，总孔容为0.57cm³/g‑0.93cm³/g，0.8nm以下的孔占比为37％‑60％，0.8‑2nm的孔占比为37％‑60％，大于2nm的孔占比小于3％，得率大于40％。本申请提供的活性炭纤维在高磷酸负载率的同时，比表面积大，拉伸断裂强度7‑12MPa，无粘并硬化及易粉化问题，具有优良的吸附和脱附性能；其制备方法的产品得率高、疏水性强且性能优异。

技术领域

本发明涉及活性炭纤维领域，具体而言，涉及一种活性炭纤维及其制备方法。

背景技术

目前国内人造纤维制备活性炭纤维主要为物理活化法，其制备工艺为人造纤维(包括黏胶纤维、溶剂法纤维素纤维、铜氨纤维等有机纤维)毡或布经一定浓度磷酸盐溶液浸渍并烘干后进行炭化和活化，常用的活化剂为水蒸气和二氧化碳。

该工艺方法存在如下问题：

(1)物理活化法制备工艺在活化阶段水炭反应剧烈，导致活性炭纤维产品收率低，并且随着比表面积的增加，收率不断降低，通常比表面＜1200m²/g的活性炭纤维碳得率＜23％，比表面＞1500m²/g的活性炭纤维炭得率＜16％，比表面越高得率越低，生产成本随之增加。

(2)产品比表面一般不超过1800m²/g，否则深度活化后活性炭纤维强度变差，会出现粉化问题，影响产品使用.

磷酸化学活化法可以很好的解决上述问题，磷酸化学活化活性炭纤维的比表面可提高至超级活性炭水平(2500m²/g)，产品得率为40％-45％，并且收率不随比表面增大而降低。但该方法目前存在的问题为：

磷酸化学活化法活性炭纤维的比表面积直接受负载率的影响，磷酸负载率过低，产品热解温度高、炭化不彻底，所制备的活性炭纤维比表面积较小(低于1000m²/g)，产品性能较差，不具有市场价值；磷酸负载率过高(人造纤维：磷酸超过1:0.5)，磷酸对人造纤维的溶解和水解作用增强，造成干燥过程人造纤维粉化，或者在炭化阶段活性炭纤维粘并硬化，为避免纤维硬化问题，现有磷酸化学法ACF的磷酸负载率通常低于60％，导致现有产品比表面积较小，不具有市场推广价值。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种活性炭纤维，高磷酸负载率的同时，比表面积大，强度高，无粘并硬化及易粉化问题，具有优良的吸附和脱附性能。

本发明的第二目的在于提供一种活性炭纤维的制备方法，产品得率高且性能优异。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种活性炭纤维，所述活性炭纤维无粘并硬化，其灰分为1.2wt％-2.5wt％，比表面积为1800m²/g-2500m²/g，总孔容为0.57cm³/g-0.93cm³/g，0.8nm以下的孔占比为37％-60％，0.8-2nm的孔占比为37％-60％，大于2nm的孔占比小于3％。

所述活性炭纤维的二甲苯饱和吸附容量％(重量计算)为35％-60％。

一种所述的活性炭纤维的制备方法，使用磷酸水溶液一次浸渍，一次干燥后进行一次炭化；随后二次磷酸浸渍、二次干燥、二次炭化、水洗、干燥得到所述活性炭纤维；所述原料为人造纤维和/或天然纤维。

所述原料为以人造纤维和/或天然纤维其各自原料加工而成的纸、毡或布，所述人造纤维包括粘胶纤维、溶剂法纤维素纤维和铜氨纤维中的一种或多种；所述天然纤维包括麻纤维、棉纤维、蚕丝纤维中的一种或多种。