[發明專利]一種活性炭纖維的改性方法及其應用有效

申請號：	201310284947.5	申請日：	2013-07-08
公開（公告）號：	CN103447000A	公開（公告）日：	2013-12-18
發明（設計）人：	鄭經堂;朱超勝;江波;譚明慧;吳明鉑;孫冠華;袁建軍;王涵;仇實;鄭經緯;尹華承;楊柳	申請（專利權）人：	中國石油大學（華東）
主分類號：	B01J20/20	分類號：	B01J20/20;B01J20/28;B01J20/30;B01D53/02
代理公司：	青島聯信知識產權代理事務所 37227	代理人：	段秀瑛;王月玲
地址：	266000 山東省***	國省代碼：	山東;37
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種活性炭纖維改性方法及其應用
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及活性炭纖維的改性方法，特別涉及一種活性炭纖維改性方法及其應用。

背景技術

二氯甲烷（Dichloromethane,DCM）作為一種親脂性溶劑，在橡膠、紡織工業以及去除涂料等工業和民用中應用廣泛。許多石化、化工生產過程中排放大量有機廢氣中就含有相當比重的DCM，如在感光膠片的生產過程中有大量的二氯甲烷廢氣排出。二氯甲烷雖屬低毒性，但進入人體遇熱和潮濕可分解出鹽酸、二氧化碳、一氧化碳和劇毒的光氣，會加重對人的危害。國際癌癥研究機構（IARC）將二氯甲烷歸為B類疑似致癌物，二氯甲烷的隨意排放不僅危害人類健康，而且對自然環境構成威脅，如對臭氧層造成破壞，因此，研究二氯甲烷的處理技術與回收工作不僅節約資源，更具有重要的社會與環保意義。

在多種回收二氯甲烷的技術中，吸附回收二氯甲烷是一種成本較低、操作簡便的處理方法。具有特殊表面化學性質的多孔材料吸附劑，如硅膠、分子篩和活性炭纖維等，都可以用來吸附回收廢氣中的二氯甲烷。其中活性炭纖維材料因為具有特殊的孔結構和表面化學性質，并且造價經濟，因而具有較好的應用前景。但是目前，現有的活性炭纖維材料存在對二氯甲烷的吸附容量小和吸附選擇性較差等不足，而且，吸附回收工藝采用的高溫水蒸氣脫附，造成活性炭纖維二次吸附回收二氯甲烷通常都在高含水率下進行，吸附容量大大降低。

發明內容

本發明針對現有技術中的不足，目的在于提供一種活性炭纖維的改性方法及其應用，在在高含水率的條件下對二氯甲烷分子具有高效吸附回收性能，且吸附材料多次重復使用吸附能力依然良好，環保且經濟。

本發明是通過如下技術方案來實現的：

一種活性炭纖維的改性方法，所述改性方法的具體步驟如下：

（1）活性炭纖維的孔徑調整，以比表面積為800-1800m²/g粘膠基活性炭纖維為改性原料，置于活化爐中，升溫速率為3-15℃/min，惰性氣體作為載氣和保護氣，在750-850℃條件下用水蒸氣5-10mL/min，活化處理0.5-2h，隨爐降溫，冷卻后取出，以去離子水反復沖洗，直到洗滌液到中性為止，然后用去離子水煮沸5-20min，取洗好的活性炭纖維置于真空干燥箱中，在80-150℃下抽真空干燥2-10h，冷卻備用；

（2）活性炭纖維的化學改性，將調孔完畢的活性炭纖維置于真空干燥箱內，同時加入所述改性原料質量的0.5-1.5倍的聚二甲基硅氧烷，抽真空5-30min，關閉真空閥和真空泵，在溫度為150-300℃的條件下加熱0.5-3h，冷卻取出，改性完成。

優選的，所述改性原料為比表面積為1400m²/g的粘膠基活性炭纖維。

優選的，所述的聚二甲基硅氧烷為美國道康寧公司生產的SYLGARD184硅橡膠，按照其說明書所述的基本組分和固化劑以10：1比例混合，在25-150℃溫度范圍內固化產物。

優選的，所述步驟（1）中的惰性氣體為氮氣。

本發明還公開了根據以上方法制備的活性炭纖維。所述的活性炭纖維用于在含水率為80%-200%的條件下對二氯甲烷氣體進行吸附回收。

優選的，所述的活性炭纖維在含水率為110%的條件下對二氯甲烷氣體進行吸附回收，吸附量是未改性纖維的1.5-3倍。

本發明同時公開了該活性炭纖維吸附回收二氯甲烷的應用方法，所述方法的應用條件如下：

（1）活性炭纖維在含水率為80-200%的條件下對二氯甲烷進行吸附回收；

（2）活性炭纖維材料的裝填密度60-120kg/m³；

（3）二氯甲烷的入口濃度為3000-12000ppm，吸附溫度20-30℃，風量0.5-2.5m³/h。

本發明的有益效果是：

1．本發明的活性炭纖維改性材料經過物理和化學改性后，表面親水基團大量減少，微孔孔容顯著增大，其抗濕性能有效減弱水分子對活性炭纖維材料吸附性能的影響，在高含水率條件下吸附二氯甲烷，其吸附穿透時間延長，顯著增大了二氯甲烷的動態吸附容量。