新型活性炭纖維氈、布連續(xù)制備工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種新型活性炭纖維氈、布連續(xù)制備工藝，包括如下步驟：（1）鹽浸漬預(yù)處理：以粘膠纖維氈、布為原料，將原料于鹽浸漬預(yù)處理器中用不同濃度的（NH4）2HPO3溶液連續(xù)進(jìn)行三次噴淋并浸泡處理，脫水干燥，并進(jìn)行烘干；（2）碳化：將烘干后的原料整理、卷平后連續(xù)進(jìn)入碳化爐，在第一個(gè)碳化腔內(nèi)進(jìn)行低溫碳化，在第二個(gè)碳化腔內(nèi)進(jìn)行高溫碳化成碳化體；（3）活化：將碳化體連續(xù)置于通有過(guò)熱蒸氣和氮?dú)饣旌蠚怏w的活化爐中進(jìn)行活化，冷卻出爐后即得活性炭纖維氈、布。本發(fā)明較現(xiàn)有的工藝，具有生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低、成品率高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，所得的產(chǎn)品具有含碳量高、吸附針對(duì)性強(qiáng)、低水分、有效的高比表面積等性能。
【專利說(shuō)明】新型活性炭纖維氈、布連續(xù)制備工藝
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
本發(fā)明涉及活性碳纖維制備方法【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種新型活性碳纖維氈、布連續(xù)制備工藝。
[0002]【背景技術(shù)】:
活性碳纖維(activated corbon fiber, ACF),是以有機(jī)纖維為原料,經(jīng)高溫碳化、活化制備而成的一種多孔性纖維狀吸附材料，比表面積高，孔徑分布窄，孔徑尺寸微小，纖維具有比表面積大，強(qiáng)度高，雜質(zhì)少，耐高溫，耐腐蝕，使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)等性能，因此，其在工業(yè)、民用、環(huán)保等方面被應(yīng)用廣泛，特別是在石化、輕工、半導(dǎo)體工業(yè)和家用電器、溶劑回收、凈化空氣、煙氣脫硫、污水處理、電子和電極材料、液體過(guò)濾吸附材料、化學(xué)防護(hù)、醫(yī)療衛(wèi)生、生物工程、化學(xué)、催化劑等方面得到了廣泛應(yīng)用，對(duì)生態(tài)環(huán)境整治有著重要的功用，在環(huán)境和資源保護(hù)領(lǐng)域有著良好的應(yīng)用前景，被譽(yù)為21世紀(jì)最先進(jìn)的環(huán)保、能源材料之一，受到世界各國(guó)極大的重視而得到迅速的發(fā)展。
[0003]目前，現(xiàn)有的生產(chǎn)活性碳纖維的連續(xù)工藝路線包括預(yù)處理、碳化和活化三個(gè)步驟，如CN1354292A所公開(kāi)的活性碳纖維氈、布連續(xù)制備方法包括預(yù)處理、碳化和活化三步反應(yīng)，其由原纖維(中間體)勻速通過(guò)裝有2%磷酸銨溶液的預(yù)處理器后干燥，然后在30(T45(TC條件下碳化，最后在85(Tl30(rC和氮?dú)?、水蒸氣混合氣體條件下活化而得到。雖然現(xiàn)有技術(shù)制備的活性碳纖維產(chǎn)品在性能和生產(chǎn)收率上的有所提高，比表面積大，但產(chǎn)品的強(qiáng)度、含碳量和吸附性能等在應(yīng)用領(lǐng)域中仍受到一定的限制，有待進(jìn)一步的研究和改進(jìn)。
[0004]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種新型活性碳纖維氈、布連續(xù)制備工藝，其具有生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低、成品率高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，所得的產(chǎn)品具有含碳量高、吸附針對(duì)性強(qiáng)、低水分、有效的高比表面積等性能。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種新型活性碳纖維氈、布連續(xù)制備工藝，包括如下步驟:
Si:鹽浸潰預(yù)處理:以粘膠纖維氈、布為原料，將原料裁剪、輾平后進(jìn)行鹽浸潰預(yù)處理。鹽浸潰預(yù)處理是將輾平后的原料于鹽浸潰預(yù)處理器中，在40°c~60°C的條件下依次用7%~8%的(NH4)2HPO3溶液、6%~7%的(NH4)2HPO3溶液、5%~6%的(NH4)2HPO3溶液連續(xù)進(jìn)行三次噴淋并浸泡處理，浸泡時(shí)間分別為f2h ;第一次和第二次浸泡后的原料通過(guò)擠壓機(jī)脫水干燥，第三次浸泡后的原料通過(guò)烘干機(jī)進(jìn)行烘干；
52:碳化:將上述烘干后的原料整理、卷平后連續(xù)進(jìn)入碳化爐進(jìn)行碳化。碳化是將碳化爐的第一個(gè)碳化腔進(jìn)行升溫至130°C ~270°C，并通入適量氮?dú)?0min，使?fàn)t腔內(nèi)保持氮?dú)夥諊?，壓力?.1~0.2Mpa ;將上述整理、卷平后的原料在碳化爐的第一個(gè)碳化腔內(nèi)進(jìn)行低溫碳化l~2h成為碳化初體，溫度為130°C ^270°C ;將碳化初體高溫碳化l~2h成為碳化體，溫度為 650°C "950°C ；
53:活化:將上述碳化后的碳化體連續(xù)進(jìn)入活化爐進(jìn)行活化?；罨窍葘⒒罨癄t中通入適量水蒸氣，并加熱至200°C ~450°C為過(guò)熱蒸氣；將通入過(guò)熱蒸氣的活化爐兩端持續(xù)通入氮?dú)?，壓力不低?.2Mpa ;將碳化后的碳化體連續(xù)置于通有過(guò)熱蒸氣和氮?dú)饣旌蠚怏w的活化爐中，在350°C條件下進(jìn)行活化f2h，冷卻出爐后即得活性碳纖維氈、布。
[0006]上述的鹽浸潰預(yù)處理器是上部設(shè)有八個(gè)噴淋裝置，下部為浸泡部位，溶液浸泡高度為I~1.5m。
[0007]上述的烘干機(jī)采用風(fēng)式烘干機(jī)，其中間為三層網(wǎng)帶，內(nèi)設(shè)有兩個(gè)棍子立體式滾動(dòng)，通過(guò)水蒸氣加熱棍子導(dǎo)熱使原料烘干，有效烘干長(zhǎng)度為36m。
[0008]上述的碳化爐為臥式連續(xù)化碳化爐，由兩個(gè)碳化腔組成，前段為一級(jí)低溫碳化腔，后段為二級(jí)高溫碳化腔，中間由隔熱簾分隔。
[0009]上述的碳化過(guò)程中，碳化爐爐腔內(nèi)由通入的氮?dú)饷芊膺M(jìn)行碳化，爐腔內(nèi)兩端的壓力為0.2Mpa，中間的壓力為0.01 Mpa~0.02 Mpa0
[0010]上述的活化爐是上下合蓋、隔熱密封、臥式連續(xù)化活化爐，爐內(nèi)裝有保溫層、空心加熱管、換熱氣器，爐外裝有冷卻系統(tǒng)。
[0011]本發(fā)明較現(xiàn)有技術(shù)有如下有益效果:
1、通過(guò)三次鹽浸潰預(yù)處理的粘膠纖維氈、布于(NH4)2HPO3溶液中經(jīng)過(guò)三次連續(xù)的噴淋、浸泡、脫水干燥后再烘干，原料不僅能被浸泡均勻、充分，且(NH4) 2ΗΡ03溶液的濃度不被稀釋，重量增加，不帶走水分，從而所得的產(chǎn)品水分含量低，含碳量高、吸附針對(duì)性強(qiáng)、有效比表面積大。
[0012]2、本發(fā)明的碳化過(guò)程增加了一級(jí)高溫碳化過(guò)程(即650°C、50°C)，高溫碳化可使碳結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，碳著力增加，灰分排除，不僅有助于活化工藝的順利進(jìn)行，并且所得產(chǎn)品的含碳量增高，吸脫附能力增·強(qiáng)，從而具有更強(qiáng)、更持久的吸附能力，可有效延長(zhǎng)產(chǎn)品使用壽命。
[0013]3、活化工藝與碳化工藝相結(jié)合，使整個(gè)工藝步驟簡(jiǎn)化，并且節(jié)約了保護(hù)氣體的用量，從而使所得產(chǎn)品的性能大大提高，碳得率增高和碳纖維強(qiáng)度增強(qiáng)，活性碳纖維的比表面積增大，含碳量達(dá)95%以上。
[0014]【具體實(shí)施方式】:
以下通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，以粘膠纖維氈、布為原料，新型活性碳纖維氈、布連續(xù)制備工藝包括鹽浸潰預(yù)處理、碳化、活化三個(gè)過(guò)程，即原料分別于鹽浸潰預(yù)處理器、擠壓機(jī)、烘干機(jī)、碳化爐、活化爐中連續(xù)進(jìn)行來(lái)完成整個(gè)過(guò)程，最終冷卻后即得活性碳纖維氈、布，其包括如下步驟:
S1:鹽浸潰預(yù)處理:將粘膠纖維氈、布裁剪、輾平后進(jìn)行鹽浸潰預(yù)處理。
[0015]a)將輾平后的原料進(jìn)行第一次鹽浸潰預(yù)處理，即在鹽浸潰預(yù)處理裝置中于7%~8%的(NH4) 2ΗΡ03溶液在40°C~60°C的條件下進(jìn)行噴淋后浸泡f 2h，浸泡后通過(guò)擠壓機(jī)脫水干燥；
b)第一次鹽浸潰預(yù)處理后連續(xù)進(jìn)行第二次鹽浸潰預(yù)處理，即在鹽浸潰預(yù)處理裝置中于6%~7%的(NH4) 2ΗΡ03溶液在40°C~60°C的條件下進(jìn)行噴淋后浸泡f 2h，浸泡后通過(guò)擠壓機(jī)脫水干燥；
c)第二次鹽浸潰預(yù)處理后連續(xù)進(jìn)行第三次鹽浸潰預(yù)處理，即在鹽浸潰預(yù)處理裝置中于5%飛％的(NH4) 2ΗΡ03溶液在40°C~60°C的條件下進(jìn)行噴淋后浸泡2h，浸泡后通過(guò)擠壓機(jī)脫水干燥；d)將第三次鹽浸潰預(yù)處理后的原料于烘干機(jī)中進(jìn)行烘干，溫度控制在120-140 °C，壓力為 0.2~0.4 Mpa;
52:碳化:將上述烘干后的原料整理、卷平后連續(xù)進(jìn)入碳化爐進(jìn)行碳化。
[0016]a)將碳化爐的第一個(gè)碳化腔進(jìn)行升溫至130°C ~270°C，并通入適量氮?dú)?0min，使?fàn)t腔內(nèi)保持氮?dú)夥諊?，壓力?.1-0.2Mpa ；
b )將鹽浸潰預(yù)處理后的粘膠纖維氈、布在碳化爐的第一個(gè)碳化腔內(nèi)進(jìn)行低溫碳化廣2h成為碳化初體，溫度為130°C ^270°C ;
c)將碳化初體高溫碳化1- 2h成為碳化體，溫度為650°C ^950°C ；
53:活化:將碳化后的碳化體連續(xù)進(jìn)入活化爐進(jìn)行活化。
[0017]a)將活化爐中通入適量水蒸氣，并加熱至200°C ~450°C為過(guò)熱蒸氣；
b)將通入過(guò)熱蒸氣的活化爐兩端持續(xù)通入氮?dú)猓瑝毫Σ坏陀?.2Mpa ；
c)將碳化后的碳化體連續(xù)置于通有過(guò)熱蒸氣和氮?dú)饣旌蠚怏w的活化爐中，在350°C條件下進(jìn)行活化f2h，冷卻出爐后即得活性碳纖維氈、布。
[0018]本發(fā)明生產(chǎn)得到的活性碳纖維氈、布的各項(xiàng)性能參數(shù)，經(jīng)檢測(cè)如下表1:
表1
【權(quán)利要求】
1.一種新型活性炭纖維氈、布連續(xù)制備工藝，其特征在于，包括如下步驟: Si:鹽浸潰預(yù)處理:以粘膠纖維氈、布為原料，將原料裁剪、輾平后進(jìn)行鹽浸潰預(yù)處理。鹽浸潰預(yù)處理是將輾平后的原料于鹽浸潰預(yù)處理器中，在40°c~60°C的條件下依次用7%~8%的(NH4)2HPO3溶液、6%~7%的(NH4)2HPO3溶液、5%~6%的(NH4)2HPO3溶液連續(xù)進(jìn)行三次噴淋并浸泡處理，浸泡時(shí)間分別為f2h ;第一次和第二次浸泡后的原料通過(guò)擠壓機(jī)脫水干燥，第三次浸泡后的原料通過(guò)烘干機(jī)進(jìn)行烘干； 52:碳化:將上述烘干后的原料整理、卷平后連續(xù)進(jìn)入碳化爐進(jìn)行碳化。碳化是將碳化爐的第一個(gè)碳化腔進(jìn)行升溫至130°C ~270°C，并通入適量氮?dú)?0min，使?fàn)t腔內(nèi)保持氮?dú)夥諊?，壓力?.1-0.2Mpa ;將上述整理、卷平后的原料在碳化爐的第一個(gè)碳化腔內(nèi)進(jìn)行低溫碳化l~2h成為碳化初體，溫度為130°C ^270°C ;將碳化初體高溫碳化l~2h成為碳化體，溫度為 650°C "950°C ； 53:活化:將上述碳化后的碳化體連續(xù)進(jìn)入活化爐進(jìn)行活化?；罨窍葘⒒罨癄t中通入適量水蒸氣，并加熱至200°C ~450°C為過(guò)熱蒸氣；將通入過(guò)熱蒸氣的活化爐兩端持續(xù)通入氮?dú)?，壓力不低?.2Mpa ;將碳化后的碳化體連續(xù)置于通有過(guò)熱蒸氣和氮?dú)饣旌蠚怏w的活化爐中，在350°C條件下進(jìn)行活化f2h，冷卻出爐后即得活性炭纖維氈、布。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型活性炭纖維氈、布連續(xù)制備工藝，其特征在于，所述的鹽浸潰預(yù)處理器是上部設(shè)有八個(gè)噴淋裝置，下部為浸泡部位，溶液浸泡高度為廣1.5m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型活性炭纖維氈、布連續(xù)制備工藝，其特征在于，所述的烘干機(jī)采用風(fēng)式烘干機(jī)，其中間為三層網(wǎng)帶，內(nèi)設(shè)有兩個(gè)棍子立體式滾動(dòng)，通過(guò)水蒸氣加熱棍子導(dǎo)熱使原料烘干，有效烘干長(zhǎng)度為36m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型活性炭纖維氈、布連續(xù)制備工藝，其特征在于，所述的碳化爐為臥式連續(xù)化碳化爐，由兩個(gè)碳化腔組成，前段為一級(jí)低溫碳化腔，后段為二級(jí)高溫碳化腔，中間由隔熱簾分隔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型活性炭纖維氈、布連續(xù)制備工藝，其特征在于，所述的碳化過(guò)程中，碳化爐爐腔內(nèi)由通入的氮?dú)饷芊膺M(jìn)行碳化，爐腔內(nèi)兩端的壓力為0.2Mpa，中間的壓力為 0.01 Mpa~0.02 Mpa0
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型活性炭纖維氈、布連續(xù)制備工藝，其特征在于，所述的活化爐是上下合蓋、隔熱密封、臥式連續(xù)化活化爐，爐內(nèi)裝有保溫層、空心加熱管、換熱氣器，爐外裝有冷卻系統(tǒng) 。
【文檔編號(hào)】D06B21/00GK103668831SQ201310669204
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月11日
【發(fā)明者】楊學(xué)斌, 楊學(xué)彥 申請(qǐng)人:楊學(xué)斌