利用薯渣制备活性炭纤维的方法
【专利摘要】本发明涉及一种利用薯渣制备活性炭纤维的方法，属于环保材料制剂的制备方法领域。所述的利用薯渣制备活性炭纤维的方法，包括以下步骤：将薯渣用氢氧化钠溶液浸渍3-5天，将浸渍好的薯渣过滤后装入铁筒，置于马弗炉中，300℃低温碳化30min，再用活化剂浸渍，700-900℃活化20-40min，即得活性炭纤维。本发明所述的利用薯渣制备活性炭纤维的方法，利用农副产品—薯渣制备活性炭纤维，其工艺简单、方法可行，制备的活性炭纤维具有良好的吸附性能，本方法具有较好的社会效益和经济效益。
【专利说明】利用薯渣制备活性炭纤维的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种利用薯渣制备活性炭纤维的方法，属于环保材料制剂的制备方法 领域。
【背景技术】
[0002] 活性炭纤维是继广泛使用的粉末活性炭、颗粒活性炭之后的第三代新型吸附材 料，它是由纤维为原料制成，具有比表面积大、孔径适中、分布均匀、吸附速度快、杂质少等 优点。被广泛运用于水净化、空气净化、航空、军事、核工业、食品等行业。
[0003] 薯渣作为农副产品，在农村绝大部分被作为废渣而抛弃。通过利用薯渣开发出具 有丰富的微孔结构和较大的比表面积的活性炭纤维，具有一定的经济与环境效益。
【发明内容】
[0004] 本发明旨在提供一种工艺简单、利用薯渣制备活性炭纤维的方法。
[0005] 本发明所述的利用薯渣制备活性炭纤维的方法，包括以下步骤： 将薯渣用氢氧化钠溶液浸渍3-5天，将浸渍好的薯渣过滤后装入铁筒，置于马弗炉中， 300°C低温碳化30min，再用活化剂浸渍，700-900°C活化20-40min，即得活性炭纤维。
[0006] 优选的，本发明所述的活化温度为800°C，活化时间30min。
[0007] 更优选的，本发明所述的活化剂为35%的氯化锌溶液，浸渍时间为4h。
[0008] 本发明所述的制备方法，利用薯渣废弃物开发活性炭纤维（ACF)，原材料丰富易 得，设备简单易操作，产物对含酚废水的净化效果良好。
[0009] 本发明所述的制备方法中，取足量的薯渣用氢氧化钠溶液浸渍数天，以去掉可溶 性的低分子物，同时使纤维素的结晶受到破坏，增加纤维素大分子的反应活性。将浸渍好的 薯渣装入特制铁筒，置于马弗炉中，300°C低温碳化30min，排除纤维素中非碳组分，残留的 碳经重排，局部形成石墨微晶，取出自然冷却。碳化后的碳纤维在活化剂氯化锌溶液中浸渍 数小时进行活化，然后在700-900°C活化20-40min，得到的活性炭纤维（ACF)。对所制备的 活性炭纤维吸附性能的影响因素为活化剂类型、活化温度和活化时间。其中： 使用活化剂活化属催化活化法。使用氯化锌做活化剂时，金属原子对结晶性能比较好 的碳起选择气化作用（氯化锌活化时催化有机纤维在低温下发生脱水、裂解、交联反应，并 在碳纤维中占据一定的空间；当温度进一步升高，这些活化剂成为气体挥发，而剩下丰富的 孔洞)，从而使微孔成为一体，形成中孔。这些孔径的变化或许适宜吸附行为。吸附剂微孔 大小为吸附质分子临界尺寸的两倍时，吸附质较易吸附。因为这时吸附质分子能有效的接 受微孔表面叠加的吸附力场。ACF孔径调整的目的，就是使ACF的孔径与吸附质分子的尺 寸相当，以获得最佳吸附效果。
[0010] 活化时间愈长，孔径越大，实际上降低了 ACF的表面积，在吸附行为上表现为大孔 和中孔成为部分吸附质的凝聚点而不易进入微孔，吸附率降低。
[0011] 活化温度对产物吸附性能的影响极小，这是因为低温碳化和催化活化分步进行， 碳纤维结构发生了分步变化。全过程进行分析表明，700°C以前为低温碳化，700°C以后为高 温碳化，即在700°C以后主要是交联结构之间进行缩聚反应，碳网面迅速生长，逐步形成乱 层石墨结构，更有利于吸附。
[0012] 利用本发明所述的最佳工艺条件研制的ACF，对含苯酚的合成水样有良好的吸附 效果，吸附率高达90%以上，且吸附率随吸附质流速的增大而减小，说明静态吸附虽然消耗 时间长，但吸附较彻底，动态吸附省时，设备适宜工业化。
[0013] 本发明所述的利用薯渣制备活性炭纤维的方法，利用农副产品一薯渣制备活性炭 纤维，其工艺简单、方法可行，制备的活性炭纤维具有良好的吸附性能，本方法具有较好的 社会效益和经济效益。
【具体实施方式】
[0014] 实施例一： 将薯渣用氢氧化钠溶液浸渍3-5天，将浸渍好的薯渣过滤后装入铁筒，置于马弗炉中， 300°C低温碳化30min，再用35%的氯化锌溶液浸渍4h，然后在800°C活化30min，即得活性 炭纤维。
[0015] 实施例二：对含苯酚的合成水样的吸附测试 称取5克所制备的活性炭纤维，在分液漏斗的活栓以上放上小棉团，以防活性炭纤维 漏掉；然后把样品置于分液漏斗中。另取IOOmL浓度为1000mg/L的合成水样，加入到已用 标准液洗过的酸式滴定管中。在进行测试前一定要调节好液体适当的流速，使其适合测试 实验要求。测试实验分三种滴速，分别为40mL/h、60mL/h、120mL/h ,对每次吸附后的液体过 滤并测其透光率，利用吸附率公式和吸附容量公式计算并评价产品的吸附性能。
[0016] 表-1对含苯酚的合成水样的吸附测试
【权利要求】
1. 利用薯渣制备活性炭纤维的方法，包括以下步骤： 将薯渣用氢氧化钠溶液浸渍3-5天，将浸渍好的薯渣过滤后装入铁筒，置于马弗炉中， 300°C低温碳化30min，再用活化剂浸渍，700-900°C活化20-40min，即得活性炭纤维。
2. 如权利要求1所述的利用薯渣制备活性炭纤维的方法，其特征在于所述的活化温 度为800°C，活化时间30min。
3. 如权利要求1所述的利用薯渣制备活性炭纤维的方法，其特征在于所述的活化剂 为35%的氯化锌溶液，浸渍时间为4h。
【文档编号】D01F11/12GK104328532SQ201410537536
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年10月13日 优先权日:2014年10月13日
【发明者】陆强 申请人:西安华陆环保设备有限公司