專利名稱：一種高密度活性炭纖維的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種高性能活性炭纖維的制備方法，具體地說涉及一種高密度活性炭纖維的制備方法。
提高活性炭纖維密度最有效方法之一是采用樹脂粘合劑與活性炭混合，在一定壓力下成型后，再經(jīng)炭化活化處理即可得到高密度活性炭。如中國(guó)專利(申請(qǐng)?zhí)?0104485)公布了一種制備硬質(zhì)塊狀活性炭纖維的方法，其特征在于(1)將液體有機(jī)高聚物或高聚物溶液與交聯(lián)劑按重量比為有機(jī)高聚物∶交聯(lián)劑＝3-20∶1的組成進(jìn)行混合，得到高聚物溶液混合物；(2)將0.5-5毫米長(zhǎng)的活性炭纖維或活性炭纖維粉末按重量比為活性炭纖維或活性炭纖維粉末∶高聚物溶液混合物＝1-10∶1的比例加入到高聚物溶液混合物中，攪拌混合均勻，得到混合物；(3)將混合物放入模具中，加熱到100-240℃，固化20-240分鐘，得到塊狀物；(4)將化學(xué)活化劑配成濃度為10-70％的水溶液，將所制塊狀物在活化劑溶液中浸泡20-120分鐘，拿出塊狀物，烘干后稱量其重量，使活化劑與塊狀物重量比為活化劑∶塊狀物＝0.5-10∶1；(5)將含活化劑的塊狀物置于炭化爐中，空氣中按1-20℃/分的升溫速率升溫到200-300℃，予氧化處理5-240分鐘，然后在惰性氣氛下以2-20℃/分的升溫速率升溫到400-1000℃處理10-240分鐘。中國(guó)專利(申請(qǐng)?zhí)?0104486)還公布了一種硬質(zhì)塊狀活性炭纖維的制備方法，其特征在于(1)將液體有機(jī)高聚物或固體高聚物的溶液與交聯(lián)劑按重量比為有機(jī)高聚物∶交聯(lián)劑＝3-20∶1的組成進(jìn)行混合，得到高聚物溶液混合物；(2)將0.5-5毫米長(zhǎng)的活性炭纖維或活性炭纖維粉末按重量比為活性炭纖維或活性炭纖維粉末∶高聚物溶液混合物＝1-10∶1的比例加入到高聚物溶液混合物中，攪拌混合均勻，得到混合物；(3)將混合物放入模具中，加熱到100-240℃，固化20-240分鐘，得到塊狀物；(4)將塊狀物置于炭化爐，在空氣中按1-30℃/分的升溫速率升溫到200-300℃，預(yù)氧化5-240分鐘，然后通入惰性氣體并在惰性氣體保護(hù)下，按2-20℃/分的升溫速率升溫到400-1000℃，進(jìn)行炭化0-240分鐘；(5)炭化處理后，通入活化氣進(jìn)行活化1-120分鐘，降至室溫后得到硬質(zhì)塊狀活性炭纖維。在這兩種制備方法中，前者需要添加化學(xué)活化劑，而后者需要二次活化，并且兩種方法都存在制備工藝過于繁瑣的缺陷。
本發(fā)明是通過下列方法實(shí)現(xiàn)的1、將活性炭纖維剪切成長(zhǎng)度為0.5-5毫米長(zhǎng)的短段。
2、按重量比為0.08～0.6∶1的比例，將固含物為40-60％的粘合劑加入活性炭纖維中，在研磨混合過程中，加入水調(diào)節(jié)混合物的干濕度，制成膠泥狀混合物；3、將膠泥狀混合物直接裝入到模具中，在200～400kg/cm-2的壓力下成型，制得塊狀活性炭纖維；4、將成型后的活性炭纖維放到馬福爐中，以2-20℃/分的升溫速率加熱到180～220℃進(jìn)行干燥和固化處理，并在該溫度下保持0.5～2小時(shí)使反應(yīng)完全，然后降到室溫得到高密度活性炭纖維。
如上所述的活性炭纖維是酚醛基活性炭纖維、粘膠基活性炭纖維、聚丙烯腈基活性炭纖維或?yàn)r青基活性炭纖維。
如上所述的粘合劑為一種水溶性改性的淀粉粘合劑。
如上所的模具是球冠狀模具，圓柱形模具或者長(zhǎng)方形模具等。
本發(fā)明特征是采用一種廉價(jià)的對(duì)環(huán)境無污染的水溶性改性淀粉膠為粘合劑，該產(chǎn)品具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和耐水性能，具有與原活性炭纖維相近的吸附性能，具有較高的密度，密度比原活性炭纖維提高3～8倍。
本發(fā)明的另一特征是在制備過程中不需對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行二次炭化和活化處理，因而有效的抑制了目前制備方法中的由于二次炭化和活化處理帶來得能耗和對(duì)環(huán)境的污染問題。
在本發(fā)明的制備過程中，熱處理過程不需要惰性氣氛的保護(hù)，處理溫度低，因而簡(jiǎn)化了高密度活性炭纖維的制備操作工藝。
因此，本發(fā)明降低了高密度活性炭纖維的制備成本，提高了高密度活性炭纖維的產(chǎn)量。由于該技術(shù)具有操作工藝簡(jiǎn)單、成本低廉和無污染等優(yōu)點(diǎn)，因而具有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
如上所述的高密度活性炭纖維的形狀可以是各種形狀的塊狀物，其密度為0.4～0.8g/cm3。
實(shí)施例2、稱5克改性淀粉粘合劑和10克聚丙烯腈基活性炭纖維短切物(長(zhǎng)度0.5-1毫米)粉末，直接將粘合劑加入到活性炭纖維粉末中，在研缽研磨充分混合均勻后，放入長(zhǎng)度為10cm，寬度為5cm的長(zhǎng)方形模具中，在200kg/cm2的壓力下成型。再將該成型物放入馬福爐中以10℃/分的升溫速率加熱到200℃，保溫1小時(shí)后，取出后即可得厚度約為0.5cm厚的狀高密度活性炭纖維。該樣品的密度為0.5g/cm3，在室溫條件下，樣品的苯吸附的重量百分?jǐn)?shù)為30％(40小時(shí))，相應(yīng)的活性炭纖維的苯吸附的重量百分?jǐn)?shù)為35％。
實(shí)施例3、稱2克改性淀粉粘合劑和10克長(zhǎng)度為1-2mm的酚醛基活性炭纖維末，用1毫升水稀釋粘合劑后，加入到活性炭纖維粉末中，用研缽充分混合后，再稱2克混合物，放入直徑為13毫米的模具中，在壓力為400kg/cm-2的條件下成型，成型物放入馬福爐中加熱到220℃，保溫0.5小時(shí)后，即可得到圓柱狀高密度活性炭纖維。該樣品的密度為0.6g/cm3，在室溫條件下，苯吸附的重量百分?jǐn)?shù)為28％(40小時(shí))，相應(yīng)的活性炭纖維的苯吸附的重量百分?jǐn)?shù)為25％。
實(shí)施例4、稱2克改性淀粉粘合劑和6克長(zhǎng)度為2-4mm的粘膠基活性炭纖維末，將粘合劑直接加入到活性炭纖維粉末中，充分研磨混合均勻后，再將混合物放到直徑為20mm的模具中，在250kg/cm-2的壓力下成型后，放到馬福爐中，以15℃/分的升溫速率加熱到180℃，保溫1小時(shí)后，即可得到直徑為20毫米左右的柱狀高密度活性炭纖維。該樣品的密度為0.6g/cm3，室溫條件下，苯吸附的重量百分?jǐn)?shù)為35％(40小時(shí))，相應(yīng)的活性炭纖維的苯吸附的重量百分?jǐn)?shù)為40％。
實(shí)施例5、稱2克改性淀粉粘合劑和8克粘膠基活性炭纖維短切物(長(zhǎng)度2-4毫米)，用1毫升水稀釋粘合劑后，在研缽中將二者充分研磨混合均勻后，再稱混合物1克，放入直徑為13毫米的模具中，在壓力為400kg/cm-2的條件下成型，制成直徑為13毫米的圓柱狀活性炭，然后放入馬福爐中加熱到200℃，保溫1小時(shí)后，即可得到圓柱狀高密度活性炭纖維。該樣品的密度為0.8g/cm3，在室溫條件下，苯吸附的重量百分?jǐn)?shù)為38％(40小時(shí))，相應(yīng)的活性炭纖維的苯吸附的重量百分?jǐn)?shù)為40％。
權(quán)利要求
1.一種高密度活性炭纖維的制備方法，其特征在于包括如下步驟(1)、將活性炭纖維剪切成長(zhǎng)度為0.5-5毫米長(zhǎng)的短段。(2)、按重量比為0.08～0.6∶1的比例，將固含物為40-60％的粘合劑加入活性炭纖維中，在研磨混合過程中，加入水調(diào)節(jié)混合物的干濕度，制成膠泥狀混合物；(3)、將膠泥狀混合物直接裝入到模具中，在200～400kg/cm-2的壓力下成型，制得塊狀活性炭纖維；(4)、將成型后的活性炭纖維放到馬福爐中，以2-20℃/分的升溫速率加熱到180～220℃進(jìn)行干燥和固化處理，并在該溫度下保持0.5～2小時(shí)使反應(yīng)完全，然后降到室溫得到高密度活性炭纖維。
2.如權(quán)利要求1所述的一種高密度活性炭纖維的制備方法，其特征在于所述的活性炭纖維是酚醛基活性炭纖維、粘膠基活性炭纖維、聚丙烯腈基活性炭纖維或?yàn)r青基活性炭纖維。
3.如權(quán)利要求1所述的一種高密度活性炭纖維的制備方法，其特征在于所述的粘合劑為一種水溶性改性的淀粉粘合劑。
全文摘要
一種高密度活性炭纖維的制備方法是按重量比為0.08～0.6∶1將粘合劑加入活性炭纖維中，制成膠泥狀混合物，成型，制得塊狀活性炭纖維；將成型后的活性炭纖維加熱到180～220℃進(jìn)行干燥和固化處理，降到室溫得到高密度活性炭纖維。本發(fā)明具有操作工藝簡(jiǎn)單、成本低廉和無污染的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)D01F9/12GK1455036SQ0313702
公開日2003年11月12日 申請(qǐng)日期2003年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月29日
發(fā)明者靳國(guó)強(qiáng), 郭向云 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所