[發明專利]一種中空結構生物質活性炭纖維及其制備方法

有效

• 申請號: 202010035459.0
• 申請日: 2020-01-14
• 公開（公告）號: CN111172627B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 王宗乾;李長龍;劉志;鄭賢宏;王鄧峰;李禹;萬穎萍
• 申請（專利權）人: 安徽工程大學
• 主分類號: D01F9/16
• 分類號: D01F9/16;B01J20/28;B01J20/20;C02F1/28;C02F101/36;C02F101/38
• 代理公司: 北京天盾知識產權代理有限公司 11421
• 代理人: 郭成;解敬文

本發明公開了一種中空結構生物質活性炭纖維及其制備方法，采用具有中空結構的蘿藦種毛纖維作為活性炭纖維前驅體，經過除蠟、磷酸活化、低溫預氧化，高溫炭化制備除具有高中空結構的中空結構生物質活性炭纖維，制備的中空結構生物質活性炭纖維具有輕質和內層、外層雙表面特征，相對于實心纖維，比表面積顯著增加，通過性能測試，本發明實施例制備的中空結構生物質活性炭纖維比表面積高達1882.003m²/cm³，平均孔徑為3.056nm，具有發達介孔分布；XRD結果表明其出現類石墨微晶細晶化結構。

技術領域

本發明涉及活性炭纖維制備技術領域，特別是指一種中空結構生物質活性炭纖維及其制備方法。

背景技術

活性炭纖維是一種新型碳功能材料，是繼粉末活性炭和顆粒活性炭之后的第三代活性炭產品，具有高比表面積、豐富的活性基團和發達的孔隙結構，突出表現在吸附量大，吸附對象廣，吸附速度快，再生便捷及使用壽命長等方面，在環境、化學、醫療、食品、電子等領域具有廣闊的應用前景。

活性炭纖維主要是采用前驅體纖維經過預處理、炭化、活化等工序制備而成。早期制備活性炭纖維的前驅體主要有酚醛基、聚丙烯腈基、瀝青基化學合成纖維以及黏膠基人造纖維。隨著綠色可持續發展理念的普及，用于制備活性炭纖維的前驅體已無法滿足環境發展的需求。

同時本申請的發明人發現，現有制備的活性炭纖維多是實心纖維，由于比表面積相對較低，造成反應性能受到限制，從而影響碳纖維的正在不同領域中的應用。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提出一種中空結構生物質活性炭纖維及其制備方法，采用中空的伴生物類的生物質作為活性炭纖維前驅體，制備出具有輕質和內層、外層雙表面特征的中空結構生物質活性炭纖維，以克服現有技術中活性炭纖維比表面積相對較低，造成反應性能受到限制的問題。

基于上述目的本發明提供的一種中空結構生物質活性炭纖維制備的方法，包括如下步驟：

將具有中空結構的生物質纖維前驅體浸漬于堿液中，并滴加滲透劑，常溫振蕩處理20～40h后，水洗至中性；

再浸漬于酸液中活化處理5～12h，取出烘干；

在150～200℃下預氧化0.5～2h，后抽真空，升溫至500～800℃，炭化40～120min，得中空結構生物質活性炭纖維。

可選的，所述中空結構的生物質纖維前驅體為蘿藦種毛纖維。

可選的，所述中空結構的生物質纖維前驅體與堿液的料液比為1:15～50。

可選的，所述堿液為濃度2.0～4.5g/L氫氧化鈉溶液。

可選的，所述中空結構的生物質纖維前驅體與滲透劑的料液比為1:0.05～0.125。

可選的，所述滲透劑為滲透劑JFC-G。

可選的，所述酸液為體積濃度為20～30％的磷酸或鹽酸溶液。

一種中空結構生物質活性炭纖維，采用所述的中空結構生物質活性炭纖維制備的方法制備而成。

可選的，所述中空結構生物質活性炭纖維為中空管狀、類石墨微晶細晶化結構。

可選的，所述中空結構生物質活性炭纖維對亞甲基藍吸附過程滿足準二級動力學方程并符合Langmuir吸附模型。