[發明專利]一種泡沫鋁改性活性碳纖維及其制備方法

有效

• 申請號: 202111044032.8
• 申請日: 2021-09-07
• 公開（公告）號: CN113713767B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發明（設計）人: 宋夫交;嚴銘;陳天明;嚴永輝;李娜;曹燕;許琦;楊百忍;嚴金龍
• 申請（專利權）人: 鹽城工學院;鹽城清新環境技術有限公司
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/28;B01J20/30;B01D53/02
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 高玲玲

本發明公開了一種泡沫鋁改性活性碳纖維及其制備方法，該泡沫鋁改性活性碳纖維，由活性碳纖維：泡沫鋁按質量比為10:1?2.5組成，比表面積為1148?1174m²/g，總孔體積為0.8?0.88m³/g。本發明一方面通過將具有阻燃性質的泡沫鋁材料和活性碳纖維進行混合制備改性活性碳纖維，使活性碳纖維具有阻燃的特性；另一方面，泡沫鋁具有多孔結構，不會像一般的阻燃劑在高溫下覆蓋活性碳纖維的孔結構，從而避免活性碳的吸附性能受到影響。

技術領域

本發明屬于有機廢氣吸附技術領域，特別涉及一種泡沫鋁改性活性碳纖維的制備方法及其在VOCs吸附中的應用。

背景技術

近年來，工業發展迅速，燃料溶劑工業、石油化工、煤化工等產業快速發展，排入空氣中的VOCs對大氣環境造成污染，還有烹調與采暖過程產生的煙霧、建筑和裝飾材料的使用、汽車內飾件生產、家電和家具釋放出的VOCs均對大氣造成不同程度的危害，而且VOCs具有很多的致癌物質，危害農作物的生產并且刺激人體的皮膚和眼睛，產生過敏、咽喉疼痛等癥狀，嚴重時會導致人死亡。因此對于VOCs的治理刻不容緩。

目前，對于VOCs的治理方法主要有熱破壞法、生物處理法、吸附法、氧化法、冷凝法等。其中吸附法處理工藝成熟、能耗小且處理效率高，主要用于處理高通量、低濃度的廢氣，吸附法是借助多孔固體物質表面的未平衡的分子吸引力和化學平衡力將與多孔固體物質接觸的混合氣體中的VOCs組分吸附在固體物質表面從而達到分離的效果。活性碳是吸附時常選用的吸附劑，活性碳獲取途徑方便、成本低廉而且吸附性能好，具有廣闊的前景，但是活性碳不耐高溫，在高溫熱空氣條件下再生時易發生的著火事故，主要原因是一些有機物在活性碳上高溫下發生反應放熱，除了引發安全事故，也會縮短活性碳吸附劑的使用壽命。因此需要對活性碳進行改性，讓其在較高溫度條件下不易燃，而且不影響其吸附性能。

泡沫金屬材料是一種新型的金屬材料，它兼具有金屬材料和多孔材料的特性，密度小、強度大、質量輕、壓縮性能好、孔隙率高，而且泡沫金屬不同于普通的無機阻燃劑會分解出的物質阻塞活性碳的孔結構。目前應用潛力最高的泡沫金屬材料是泡沫鋁，泡沫鋁具有優良的熱學性能、聲學性能、吸聲減震性能、以及電子屏蔽性能。有研究結果表示，泡沫鋁的導熱性能和孔隙率有關，孔隙率越高，導熱性能越差，而且泡沫鋁的耐熱溫度遠高于純鋁，在高溫條件下不會產生有毒有害氣體，可以作為良好的隔熱材料。開孔的泡沫鋁材料比表面積巨大，熱量可以在孔洞中進行三維流動，有助于散熱，具有良好的阻燃特性。

CN 1517146A公開了一種活性碳-改性蒙脫土復合吸附材料及其制備方法和應用。將打漿度34-72 °SR的木漿纖維、改性蒙脫土、膠黏劑、特種纖維和阻燃劑加水進行均勻混合，得到混合物料濃度為0.04-0.5%；將混合物料放入帶有過濾網的成型機上，濾水成平面狀材料，進行烘干定型；將平面狀材料在高溫狀態下加工成瓦楞狀，然后將平面狀和瓦楞狀材料通過膠黏劑粘貼制成單面瓦楞材料。本發明提供的活性碳-改性蒙脫土復合吸附材料及其制備方法和應用具有疏水性好、阻燃性高、熱穩定性好、化學穩定性好、孔隙結構發達、比表面積大、機械強度高等特性，但該復合材料的成分較多，制備過程長。

CN 1517146A公開了一種阻燃型活性碳及其制備方法。該阻燃型活性碳主要包含占成品總重的60%-98%的活性碳，特征為占成品總重2%-40%的阻燃劑，還包含有0%-30%的粘合劑和增溶劑。其中阻燃劑是有一種或一種以上的無機阻燃劑和有機阻燃劑組合成的復合阻燃劑。在復合阻燃劑中加入粘合劑和增溶劑，通過噴灑、浸漬或在成型過程中直接加入活性碳，然后經過80℃-200℃烘干后制成阻燃型活性碳。本發明提供的阻燃型活性碳及其制備方法具有比表面積大、吸附性能好、阻燃性能好的特點，但由于阻燃劑在分解吸熱時，分解出的物質會覆蓋在活性碳表面，阻塞活性碳的孔結構，影響活性碳的吸附性能，減少使用壽命。

發明內容