[發明專利]一種比表面積達到2500m2/g的活性炭纖維材料的制備方法

無效

• 申請號: 201110427685.4
• 申請日: 2011-12-20
• 公開（公告）號: CN102560745A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 阮殿波;楊學斌;耿吉祥
• 申請（專利權）人: 寧夏寶達碳纖維有限公司
• 主分類號: D01F9/16
• 分類號: D01F9/16;D01F9/32;B01J20/20;B01J20/28;B01J20/30
• 代理公司: 寧夏專利服務中心 64100
• 代理人: 葉學軍

技術領域

本發明屬于活性炭纖維材料制造領域，特別涉及比表面積達到2500m²/g的活性炭纖維材料的制備方法。?

背景技術

隨著人類文明的進步和現代工業化的飛速發展，大量的有毒氣體、工業污水、固體污染物的產生，給人類的生存環境造成極其嚴重的危害，特別是工業垃圾及排污廢水對地表及地下水體的污染，使得本來很短缺的淡水資源受到嚴重污染，大量SO2氣體的排放，造成大面積酸雨，對農牧業、林業、建筑造成及大危害。過量排放CO2氣體，引起溫室效應，導致兩極冰川溶化，海平面上升，全球氣候惡劣，自然災害頻繁，所有這些引起國際社會的極大重視，各國政府都將環境保護作為國家持續發展的根本保證，對環境保護的投入逐年增加。據統計，1998年全球的環保市場為6000億美元，目前已經超過1萬億美元。有毒氣體和工業城市污水是造成環境污染的兩大“元兇”，目前對有毒氣體和工業城市污水最簡單、有效、廉價的處理方法就是采用活性碳材料吸附法，可以說，活性炭在保護環境方面具有舉足輕重的作用，是任何其他材料都無法替代的，同時活性炭還在工業及民用方面廣泛使用，正因為如此，全球市場對活性炭的需求一直呈上升趨勢。?

活性碳纖維（activated?carbon?fibre,ACF）是20世紀60代初在高性能碳纖維的基礎上，將碳纖維在250℃－500℃空氣預氧化或不熔化后，在900℃左右高溫加惰性氣體保護下加入活化介質研制出了ACF，20世紀70年代中期活性碳纖維在日本開始工業化生產。我國實現工業化生產是在1992年以后。在此之前，在環保和工業領域應用的碳材料先后出現過活性碳粉末（PAC）、顆粒活性碳（GAC）以及將活性碳粒子熱熔或粘附在玻璃纖維或有機纖維上的纖維狀活性碳（FAC）。與傳統的GAC、PAC、FAC不同，活性碳纖維是由瀝青纖維或有機纖維經碳化、活化而得到，它具有高度發達的微孔結構，孔徑分布窄，微孔直接開口于纖維表面，吸附容量高，吸、脫附速度快，可導電，熱膨脹系數小，耐腐蝕，具有比傳統活性碳更優良的吸附性能和吸附動力學性為。產品有長絲束、短切纖維、纖維氈、纖維布、織物、非織物、纖維紙等形狀，還可與其他纖維如芳酰胺、玻璃纖維、陶瓷纖維、超吸水纖維及離子交換纖維等混合制成各種制品，也可制成高功能性復合材料，所制產品成型較好，不易粉化，在振動下不會產生裝填松動和過分密實現象，由于獨特的結構，與傳統活性碳相比，其吸附容量、吸附及脫附效率具有無可比擬的優越性，同時ACF還具有較好的導電性能，因而可作為電子和電極材料,隨著ACF的生產技術和工藝的不斷提高和完善,產品性能必將得到進一步提高,在環保和其他領域將具有更加廣泛的應用前景,其經濟和社會效益將是非常可觀的。?

活性碳纖維的最大特點是吸附容量大，耐熱、耐酸、堿。ACF對汽油、醛類、醇類、酚類、烯烴等有機蒸汽吸附量比GAC大幾倍至幾十倍，對無機氣體有很好的吸附能力（如NO、NO2、?SO2、H2S、HF、HCL等），對水溶液中物質（如染料、苯酚、COD、BOD、油、揮發酚、硫化物、鐵離子、貴重金屬離子等）的吸附量比GAC高得多，它對微生物、細菌也有優良的吸附能力。由于ACF具有良好的吸附能力，其3~4毫米厚的床層可以與20~100毫米厚的GAC取得相似的效果，ACF不僅對高濃度吸附質的吸附能力明顯，對低濃度吸附質的吸附能力也特別優異，如：當甲苯氣體濃度低到10ppm以下時，ACF還能對其吸附，而GAC必須高于100ppm時方始吸附，能將濃度為5~10ppm的含酚廢水中酚的含量降到0~0.5ppm，是目前已知的其它吸附劑所不能達到的。ACF具有特殊的孔結構，使得其吸附和脫附速度較GAC、PAC快的多。ACF對氣體的吸附數十秒至數分鐘可達平衡，當吸附10%甲苯時，ACF比GAC快4倍。在解吸時，ACF只需3分鐘便可完全解吸，而GAC方始解吸，對液體的吸附幾分鐘至幾十分鐘可達平衡。吸附I2，ACF為幾十秒，而GAC為104~105秒，兩者相差2~3個數量級，因此可用ACF吸附高風速的含不同濃度有機溶劑的的工業廢氣，吸附中不易產生漏吸現象，有利于ACF單柱吸附，利于廢水的凈化處理。?