[發明專利]一種基于沙柳制備纖維狀活性炭吸附材料的方法

在審

• 申請號: 201611271293.2
• 申請日: 2016-12-18
• 公開（公告）號: CN106622136A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 黃金田;王欣;李嚴;張曉雪
• 申請（專利權）人: 內蒙古農業大學
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/28;B01J20/32;C01B7/14
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技術領域

本發明涉及新材料開發領域，具體涉及一種基于沙柳制備纖維狀活性炭吸附材料的方法。

背景技術

繼傳統顆粒狀活性炭與粉末狀活性炭之后，活性炭纖維(Activated carbon fibers，ACF)(或稱纖維狀活性炭)作為第三代高效吸附材料迅速發展，因具有微孔結構發達、比表面積大、化學性質穩定、可以循環利用等優點，廣泛應用在廢水治理、空氣凈化、醫學、化工、電極材料等諸多領域。一般來講，只要是含碳且具有一定纖維成型的原材料性均可作為活性炭纖維得前驅體，隨著活性炭應用領域的拓展與需求量的劇增，選擇利用可再生生物質資源為原料制備活性炭、探求簡單的制備工藝是十分必要的。

目前高分子樹脂、煤炭、石焦油等富碳原料是纖維狀活性炭的主要原材料。近來年我校積極響應林業資源高效加工利用的號召，立足我區資源特色，開創區域特色產業，研發沙產業規劃模式，其中沙柳年產量巨大，但利用范圍還遠遠不夠。沙柳材纖維成型性好，本身含有豐富孔結構，已有研究表明沙柳粉末活性炭有較好吸附性，但對沙柳纖維狀活性炭的研發和吸附性能的研究尚未見報道。

發明內容

為克服傳統粉末活性炭吸附量不足的缺陷，開發第三代活性炭材料以提高吸附性能；立足我區的資源特色，解決沙柳材產量大、廢棄量多的矛盾，為提高擴大沙柳材使用范圍提供一個可行方案，本發明提供了一種基于沙柳制備纖維狀活性炭吸附材料的方法。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案為：

一種基于沙柳制備纖維狀活性炭吸附材料的方法，包括如下步驟：

S1、將五年生平茬沙柳熱磨成纖維，用低濃度強堿溶液浸泡48h，去除沙柳纖維表面的灰分及其他雜質后，用蒸餾水洗滌至中性，在110±5℃下烘至絕干；

S2、將上述預處理完全的沙柳纖維以浸漬比1∶2.5-1∶3.5用質量分數為25％的磷酸氫二銨溶液在坩堝中浸泡24h，使活化劑充分浸入沙柳纖維內部，取出在110±5℃環境中干燥4-6h，使水分完全揮發；

S3、將干燥完全后的浸漬沙柳纖維轉移到坩堝中，在馬弗爐中以160-200℃氧化90-150min，以更好在活化過程中保持纖維形態，氧化完成后將坩堝取出，置于氣氛爐中，在真空度-0.04MPa下充入氮氣保護，以5-8℃/min升溫速率升至800-900℃下活化40-80min，自然冷卻至室溫，得碳化產物；

S4、將所得的碳化產物浸泡于5wt％鹽酸溶液中，室溫下以120r/min水浴震蕩25-35min，過濾后用蒸餾水洗滌碳化物至中性，將碳化物放入110±5℃烘箱中干燥6h，即可得到沙柳纖維狀活性炭。

優選地，所述步驟S1中的低濃度強堿溶液為質量分數為5％的NaOH溶液。

經檢測本發明所得纖維狀活性炭的性能為：在理想工藝條件下，制備出的纖維狀活性炭微孔豐富且含有一定量中孔，其比表面積為1310m²·g^-1、得率為32％、碘吸附值為1330mg·g^-1。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

(1)本發明充分利用沙柳材資源，一方面避免了因焚燒帶來的環境污染，另一方面為沙柳的深加工利用開創了新途徑，可以促進當地經濟可持續發展。

(2)本發明所制得的纖維狀活性炭其比表面積為1310m²·g^-1、得率為32％、碘吸附值為1330mg·g^-1。

具體實施方式

為了使本發明的目的及優點更加清楚明白，以下結合實施例對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

實施例1