专利名称：一种具有高脱硫率的活性炭纤维的制备方法
技术领域：
本发明属于一种活性炭纤维(ACF)的制备方法，具体地说涉及一种具有高脱硫率的活性炭纤维的制备方法。
煤燃烧尾气中的SO2可采用ACF将其催化氧化为H2SO4而脱除，但通过传统的活化方法制得的ACF的脱硫活性较低。据文献(Energy and fuel，1994，8，1337-1340)报道，0.5g的市售的聚丙烯腈基ACF或沥青基ACF放置在固定床反应器中，模拟烟气(SO21000ppm、O25vol％、H2O 10vol％)在30℃下以100ml/min的流速穿过ACF床层时，随所使用的ACF的种类及比表面积的不同，其脱硫活性各异。比表面积分别为480、710和1150m2/的沥青基ACF OG-5A、OG-10A及OG-20A脱除SO2的稳态浓度分别为38％、45％及38％，而比表面积为446、887和1141m2/g的聚丙烯腈基ACF FE-100、FE-200和FE-300脱除SO2的稳态浓度分别为22％、20％及15％。ACF脱除SO2的稳态浓度越低，其脱硫活性越高。由此可见，即使FE-300显示了最高的脱硫活性，其脱硫率也仅为85％[脱硫率(％)＝1-稳态浓度(％)]。因此市售的ACF常采用后处理改性以提高其脱硫率，而对ACF进行后处理改性将使操作复杂化，提高ACF的生产成本，限制ACF应用范围的扩大。
本发明的目的是提供一种操作简单、成本低、不需任何后处理改性即具有高脱硫活性的ACF的制备方法。
本发明的目的是这样实现的以氨水代替传统的水蒸气活化剂对炭纤维或氧化纤维进行活化以制备具有高脱硫活性的ACF。
其方法包括如下步骤(1)将炭纤维或氧化纤维放置在活化炉中，在N2保护下升温到750-950℃；(2)将N2切换成活化剂在上述温度下活化1h；(3)将活化剂切换成N2后自然冷却即制得高脱硫活性的ACF。
其特征在于所述的活化剂是由3.5M-10.5M的氨水汽化而成。
本发明所使用的脱硫条件如下模拟烟气组成为SO21000ppm；O25vol％，H2O10vol％；反应温度为30℃；接触时间W/F(其中ACF重量W0.1-0.5g；气体流速F100ml/min)为1.0-5.0×10-3g.min/ml。脱硫率大于90％。
本发明具有如下优点
1.操作简单，方便。
2.通过改变氨水的浓度，可制得比表面积不同的ACF。
3.不同种类的炭纤维或氧化纤维经本方法活化制备的ACF均具有高的脱硫活性。
本发明的实施例如下实施例1沥青基炭纤维在890℃下用10.5M的氨水活化1h后，所制得的ACF的比表面积为463m2/g，其SO2脱除率为100％。(SO2脱除条件反应温度30℃，ACF重量0.5g，气体流速100ml/min，模拟烟气组成为SO21000ppm，O25vol％，H2O10vol％)。
对比例1沥青基炭纤维经水蒸气活化制得的OG-5A的比表面积为480m2/g，其SO2脱除率为62％。(SO2脱除条件同实施例1)。
实施例2沥青基炭纤维在850℃下用8.5M氨水活化1h后，所制得的ACF的比表面积为725m2/g，其SO2脱除率为100％(SO2脱除条件同实施例1)。
对比例2经水蒸气活化制得的比表面积为710m2/g沥青基ACF OG-10A的SO2脱除率为55％(SO2脱除条件同实施例1)。
实施例3沥青基炭纤维在890℃下用7M氨水活化1h后，所制得的ACF的比表面积为1035m2/g，其SO2脱除率为100％(SO2脱除条件同实施例1)。
对比例3经水蒸气活化制得的比表面积为1150m2/g沥青基ACF OG-20A的SO2脱除率为62％(SO2脱除同实施例1)。
实施例4沥青基炭纤维在890℃下用7M氨水活化1h后，所制得的ACF的比表面积为1035m2/g，其SO2脱除率为94％(SO2脱除条件除ACF重量减少为0.25g外，其余同实施例1)。
实施例5沥青基炭纤维900℃下用3.5M氨水活化1h后，所制得的ACF的比表面积为1520m2/g，其SO2脱除率为100％(SO2脱除条件同实施例4)。
实施例6沥青基炭纤维900℃下用3.5M氨水活化1h后，所制得的ACF的比表面积为1520m2/g，其SO2脱除率为90％(SO2脱除条件除ACF重量减少为0.1g外，其余同实施例1)。
实施例7聚丙烯腈氧化纤维在820℃下用7M氨水活化1h后，所制得的ACF的比表面积为463m2/g，其SO2脱除率为93％(SO2脱除条件同实施例4)。
对比例7经水蒸气活化制得的比表面积为446m2/g的聚丙烯腈基ACFFE-100的SO2脱除率为78％(SO2脱除条件同实施例4)。
实施例8聚丙烯腈氧化纤维在800℃下用3.5M氨水活化1h后，所制得的ACF的比表面积为825m2/g，其SO2脱除率为100％(SO2脱除条件同实施例4)。
对比例8经水蒸气活化制得的比表面积为887m2/g的聚丙烯腈基ACFFE-200的SO2脱除率为80％(SO2脱除条件同实施例4)。
实施例9聚丙烯腈氧化纤维在850℃下用4M氨水活化1h后，所制得的ACF的比表面积为1079m2/g，其SO2脱除率为100％(SO2脱除条件同实施例4)。
对比例9比表面积为1141m2/g的聚丙烯腈基ACFFE-300经800℃热处理后，其对SO2的脱除率为85％(SO2脱除条件同实施例4)。
实施例10粘胶基炭纤维在900℃下用4.7M氨水活化1h后，所制得的ACF的比表面积为1600m2/g，其SO2脱除率为100％(SO2脱除条件同实施例4)。
实施例11粘胶基炭纤维在800℃下用9.4M氨水活化1h后，所制得的ACF的比表面积为1030m2/g，其SO2脱除率为96％(SO2脱除条件同实施例4)。
权利要求
1.一种具有高脱硫活性的ACF的制备方法，包括如下步骤(1)将炭纤维或氧化纤维放置在活化炉中，在N2保护下升温到750-950℃；(2)将N2切换成活化剂在上述温度下活化1h；(3)将活化剂换成N2后自然冷却即制得高脱硫活性的ACF。其特征在于所述的活化剂是由3.5M-10.5M的氨水汽化而成。
全文摘要
一种具有高脱硫活性的ACF的制备方法,是将炭纤维或氧化纤维放置在活化炉中在N
文档编号D01F11/12GK1250117SQ9812352
公开日2000年4月12日 申请日期1998年10月7日 优先权日1998年10月7日
发明者刘朗, 李开喜, 凌立成, 张碧江 申请人:中国科学院山西煤炭化学研究所