一种活性碳纤维小球及其制备方法
【专利摘要】一种活性碳纤维小球及其制备方法，属于活性炭材料领域；主要是针对目前活性碳纤维制备成本过高，中孔率偏低，且后续加工难度大，其形式单一，填装不方便等问题而提出，主要技术方案包括以下步骤：将短切碳纤维和液体粘结剂混合后，高速搅拌成纤维小球；按固含量添加热固性树脂乳液或溶液，二次滚圆包覆制成纤维/树脂小球；置于100～300℃下固化2～10小时，制得固化小球；将固化小球置于炭化活化炉中，炭化，水蒸气活化，制得活性碳纤维小球。本发明具有强度好、颗粒球形度好，装填、更换方便，且透过性好，重量轻，吸附能力强，球体强度高，优良的抗氧化性和耐腐蚀性能，可广泛应用于水处理、空气净化、痕量污染物去除、催化剂载体等。
【专利说明】一种活性碳纤维小球及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于活性炭材料领域，具体涉及一种活性碳纤维小球及其制备方法。
【背景技术】
[0002]活性炭颗粒具有使用方便、价格便宜、中孔大孔发达等优势，广泛地应用于水处理、空气净化、催化剂载体等领域；活性碳纤维具有比表面积高、微孔发达、吸脱附速率快等特点，广泛应用于溶剂回收、水处理、空气净化等高要求场合。但活性碳纤维制备成本过高，中孔率偏低，且后续加工难度大，其形式单一，填装不方便，突显出其在实际应用中的各种缺陷。特别是在水处理以及催化剂载体方面的应用，中孔率、过滤材料或载体本身强度和掉渣严重限制了活性碳纤维的应用范围。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是针对上述现有技术中存在的不足，而提供一种原料来源广泛，成本低，工艺简单，具有优异吸附性能以及广泛应用领域的活性炭纤维小球及其制备方法。
[0004]本发明所采用的技术方案是:
[0005]一种活性碳纤维小球，由下列重量份数的原料制成:
[0006]活性碳纤维90?97.5、热固性树脂炭2.5?10、液体粘结剂0.1?2、热固性树脂
乳液5?20。
[0007]本发明一种活性碳纤维小球的制备方法，包括以下步骤:
[0008](I)搅拌成球:将0.1?5mm短切碳纤维和液体粘结剂混合后，高速搅拌成直径为
2?4mm的纤维小球；
[0009](2)滚圆造粒:将步骤(I)制得的碳纤维小球，按固含量添加热固性树脂乳液或溶液，二次滚圆包覆制成直径为1.8?3mm的纤维/树脂小球；
[0010](3)固化:取上述纤维/树脂小球置于100?300°C下固化2?10小时，制得固化小球；
[0011](4)活化:将固化小球置于炭化活化炉中炭化，在600?1100°C下水蒸气活化120?180min,水蒸气0.5g/min,制得活性碳纤维小球。
[0012]进一步优选，所述的液体粘结剂为酚醛乳液、聚乙烯醇水溶液、环氧乳液、聚丙烯酰胺水溶液中的任一种或多种混合液。
[0013]所述的热固性树脂为环氧树脂、酚醛树脂、糠醛树脂中的任一种或多种混合物。
[0014]与现在技术相比，本发明具有以下优点
[0015]1、可以采用碳纤维边角料作为原料，极大的降低了活性碳纤维的成本；
[0016]2、活化设备可以采用通用的活性碳活化设备，例如斯列普活化炉，不必使用昂贵的活性碳纤维专用活化炉，且，大幅度的提高了活化效率，极大的降低了活化成本；
[0017]3、成球过程可以方便的添加改性剂，有利于制备中孔活性碳纤维；
[0018]4、活性碳纤维小球外壳包覆硬质多孔树脂炭，小球强度好、颗粒球形度好，装填、更换方便，且透过性好；
[0019]5、以碳纤维为基本原料制备的活性碳纤维小球重量轻、吸附能力强、球体强度高，具有优良的抗氧化性和耐腐蚀性能，可广泛应用于水处理、空气净化、痕量污染物去除、催化剂载体等。
【具体实施方式】
[0020]实施例1
[0021]一种活性碳纤维小球，由下列重量份数的原料制成:
[0022]活性碳纤维90、热固性树脂炭2.5、酚醛乳液液0.1、环氧树脂乳液5。
[0023]其制备方法，包括以下步骤:
[0024](I)搅拌成球:将0.1mm短切碳纤维和酚醛乳液液混合后，采用高混机高速搅拌成直径为2mm的纤维小球；
[0025](2)滚圆造粒:将步骤(I)制得的碳纤维小球，按固含量添加环氧树脂乳液，采用圆盘造粒机进行二次滚圆包覆制成直径为1.8mm的纤维/树脂小球；
[0026](3)固化:取上述纤维/树脂小球置于100°C下固化2小时，制得固化小球；
[0027](4)活化:将固化小球置于炭化活化炉中炭化，在600°C下水蒸气活化120min，水蒸气0.5g/min,制得活性碳纤维小球。
[0028]实施例2
[0029]一种活性碳纤维小球，由下列重量份数的原料制成:
[0030]活性碳纤维97.5、热固性树脂炭10、聚乙烯醇水溶液和环氧乳液的混合液2、环氧树脂和酚醛树脂的混合乳液20。
[0031]其制备方法，包括以下步骤:
[0032](I)搅拌成球:将5mm短切碳纤维与聚乙烯醇水溶液和环氧乳液的混合液混合后，采用高混机高速搅拌成直径为4mm的纤维小球；
[0033](2)滚圆造粒:将步骤(I)制得的碳纤维小球，按固含量添加环氧树脂和酚醛树脂的混合乳液，采用辊筒造粒机进行二次滚圆包覆制成直径为3mm的纤维/树脂小球；
[0034](3)固化:取上述纤维/树脂小球置于300°C下固化10小时，制得固化小球；
[0035](4)活化:将固化小球置于炭化活化炉中炭化，在1100°C下水蒸气活化ISOmindK蒸气0.5g/min,制得活性碳纤维小球。
[0036]实施例3
[0037]—种活性碳纤维小球，由下列重量份数的原料制成:
[0038]活性碳纤维93、热固性树脂炭6、液体粘结剂为酚醛乳液、聚乙烯醇水溶液、环氧乳液、聚丙烯酰胺水溶液的混合液1、热固性树脂乳液为环氧树脂、酚醛树脂、糠醛树脂乳液混合液10。
[0039]其制备方法，包括以下步骤:
[0040](I)搅拌成球:将2mm短切碳纤维和液体粘结剂为酚醛乳液、聚乙烯醇水溶液、环氧乳液、聚丙烯酰胺水溶液的混合液混合后，采用高混机高速搅拌成直径为3_的纤维小球；
[0041](2)滚圆造粒:将步骤(I)制得的碳纤维小球，按固含量添加热固性树脂乳液为环氧树脂、酚醛树脂、糠醛树脂乳液混合液，采用圆盘造粒机进行二次滚圆包覆制成直径为2mm的纤维/树脂小球；
[0042](3)固化:取上述纤维/树脂小球置于200°C下固化6小时，制得固化小球；
[0043](4)活化:将固化小球置于炭化活化炉中炭化，在800°C下水蒸气活化160min，水蒸气0.5g/min,制得活性碳纤维小球。
[0044]实施例4
[0045]一种活性碳纤维小球，由下列重量份数的原料制成:
[0046]活性碳纤维97、热固性树脂炭8、聚乙烯醇水溶液和聚丙烯酰胺水溶液的混合液
1.5、酚醛树脂和糠醛树脂的混合乳液18。
[0047]其制备方法，包括以下步骤:
[0048](I)搅拌成球:将4mm短切碳纤维与聚乙烯醇水溶液和聚丙烯酰胺水溶液的混合液混合后，采用高混机高速搅拌成直径为3.5mm的纤维小球；
[0049](2)滚圆造粒:将步骤(I)制得的碳纤维小球，按固含量添加酚醛树脂和糠醛树脂的混合乳液，采用辊筒造粒机进行二次滚圆包覆制成直径为2.5mm的纤维/树脂小球；
[0050](3)固化:取上述纤维/树脂小球置于250°C下固化8小时，制得固化小球；
[0051](4)活化:将固化小球置于炭化活化炉中炭化，在1000°C下水蒸气活化150min，水蒸气0.5g/min,制得活性碳纤维小球。
【权利要求】
1.一种活性碳纤维小球，其特征是:由下列重量份数的原料制成: 活性碳纤维90?97.5、热固性树脂炭2.5?10、液体粘结剂0.1?2、热固性树脂乳液5 ?20。
2.根据权利要求1所述的一种活性碳纤维小球的制备方法，其特征是:包括以下步骤: (1)搅拌成球:将0.1?5mm短切碳纤维和液体粘结剂混合后,高速搅拌成直径为2?4mm的纤维小球； (2)滚圆造粒:将步骤(I)制得的碳纤维小球，按固含量添加热固性树脂乳液或溶液，二次滚圆包覆制成直径为1.8?3mm的纤维/树脂小球； (3)固化:取上述纤维/树脂小球置于100?300°C下固化2?10小时，制得固化小球； (4)活化:将固化小球置于炭化活化炉中炭化,在600?1100°C下水蒸气活化120?180min,水蒸气0.5g/min,制得活性碳纤维小球。
3.根据权利要求1所述的一种活性碳纤维小球，其特征是:所述的液体粘结剂为酚醛乳液、聚乙烯醇水溶液、环氧乳液、聚丙烯酰胺水溶液中的任一种或多种混合液。
4.根据权利要求1所述的一种活性碳纤维小球，其特征是:所述的热固性树脂为环氧树脂、酚醛树脂、糠醛树脂中的任一种或多种混合物。
【文档编号】B01J20/20GK103566885SQ201310541767
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年11月5日 优先权日:2013年11月5日
【发明者】伍孝, 徐青 申请人:四川创越炭材料有限公司