CN103696195A

CN103696195A - 一种生产活性炭纤维的二级碳化工艺

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Publication number: CN103696195A
Application number: CN201310669069.9A
Authority: CN
Inventors: 杨学斌; 杨学彦
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-12-11
Filing date: 2013-12-11
Publication date: 2014-04-02

Abstract

一种生产活性炭纤维的二级碳化工艺，包括如下步骤：先将碳化炉的第一个碳化腔升温至130℃~270℃，并通入氮气30min，使炉腔内保持氮气氛围；将盐浸渍预处理后的粘胶纤维（毡或布）于碳化炉的第一个碳化腔内进行一级碳化，即在碳化炉的第一个碳化腔内进行低温碳化1~2h成为碳化初体，温度为130℃~270℃;再将碳化初体连续通过碳化炉的第二个碳化腔内进行二级碳化，即将碳化初体高温碳化1~2h为碳化体，温度为650℃~950℃；最后将二级碳化后的碳化体连续进入活化炉进行活化、冷却后，即得活性炭纤维（毡或布）。本发明较现有技术增加了一级高温碳化过程，可使碳结构发生变化，碳着力增加，灰分排除，所得产品的含碳量增高，吸脱附能力增强。

Description

一种生产活性炭纤维的二级碳化工艺

技术领域：

本发明涉及活性碳纤维制备方法技术领域，特别涉及一种生产活性碳纤维的二级碳化工艺。

背景技术：

常规活性碳纤维生产的工艺路线是有机纤维经过预处理、碳化、活化三步反应最终得到成品。碳化过程是在惰性气氛中加热升温，逐渐排除纤维中可挥发的非碳组分，残留的碳经重排，局部形成类石墨微晶结构的碳化纤维的过程。其目的是使碳化物形成一定的有序结构及一定的孔隙度，这两方面的结构因素对碳化物后期的活化都产生极其重大的影响。目前，现有技术中碳化工艺的温控效果多为500℃以下，进行一级低温碳化后进入活化过程，如CN1295142A公开的碳化工艺是在氮气保护下升温至350℃~500℃，升温时间1.5~5小时，然后进入活化工程。虽然现有技术的碳化工艺相对简化，所得产品的碳得率有所提高，比表面积大，但产品的强度、含碳量和吸附性能等在应用领域中仍受到一定的限制，有待进一步的研究和改进。

发明内容：

针对上述问题，本发明要解决的技术问题是提供一种生产活性碳纤维的二级碳化工艺，在现有技术的基础上增加一级高温碳化过程，可使碳结构发生变化，碳着力增加，灰分排除，所得产品的含碳量增高，吸脱附能力增强。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种生产活性碳纤维的二级碳化工艺，包括如下步骤：

S1：将碳化炉的第一个碳化腔进行升温至130℃~270℃，并通入适量氮气30min，使炉腔内保持氮气氛围，压力为0.1~0.2Mpa；

S2：将盐浸渍预处理后的粘胶纤维毡、布置于碳化炉的第一个碳化腔内进行一级碳化；

S3：一级碳化是将盐浸渍预处理后的粘胶纤维毡、布在碳化炉的第一个碳化腔内进行低温碳化1~2h成为碳化初体，温度为130℃~270℃;

S4：将碳化初体连续通过碳化炉的第二个碳化腔内进行二级碳化，即将碳化初体高温碳化1~2h成为碳化体，温度为650℃~950℃；

S5：将二级碳化后的碳化体连续进入活化炉进行活化、冷却后，即得活性碳纤维毡、布。

上述的碳化炉为卧式连续化碳化炉，由两个碳化腔组成，前段为一级低温碳化腔，后段为二级高温碳化腔，中间由隔热帘分隔。

上述的二级碳化工艺，其炉腔内由氮气密封进行碳化，炉腔内两端的压力为0.2Mpa，中间的压力为0.01 Mpa~0.02 Mpa。

上述的活化炉为卧式连续化活化炉。

本发明的碳化工艺较现有技术增加了一级高温碳化过程（即650℃~950℃），高温碳化可使碳结构发生变化，碳着力增加，灰分排除，不仅有助于活化工艺的顺利进行，并且所得产品的含碳量增高，吸脱附能力增强，从而具有更强、更持久的吸附能力，可有效延长产品使用寿命。

具体实施方式：

以下通过实施例对本发明作进一步说明：以粘胶纤维毡、布为原料制备活性碳纤维毡、布为例，二级碳化工艺的步骤如下：

a）将碳化炉的第一个碳化腔进行升温至130℃~270℃，并通入适量氮气30min，使炉腔内保持氮气氛围，压力为0.2Mpa；

b）将盐浸渍预处理后的粘胶纤维毡、布置于碳化炉的第一个碳化腔内进行一级碳化；

c）一级碳化是将盐浸渍预处理后的粘胶纤维毡、布在碳化炉的第一个碳化腔内进行低温碳化1~2h成为碳化初体，温度为130℃~270℃;

d）将碳化初体连续通过碳化炉的第二个碳化腔内进行二级碳化，即使碳化初体高温碳化1~2h成为碳化体，温度为650℃~950℃；

e）将二级碳化后的碳化体连续进入活化炉进行活化、冷却后，即得活性碳纤维毡、布。

所述的碳化炉为卧式连续化碳化炉，由两个碳化腔组成，前段为一级低温碳化腔，后段为二级高温碳化腔，中间由隔热帘分隔。

所述的二级碳化工艺，其炉腔内由氮气密封进行碳化，炉腔内两端的压力为0.2Mpa，中间的压力为0.01 Mpa~0.02 Mpa。

所述的活化炉为卧式连续化活化炉。

本发明生产得到的活性碳纤维毡、布的各项性能参数，经检测如下表1：

表1

序号	项目	参数
			1	比表面积（㎡/g）	800~2500
2	单丝直径（μm）	10~20
			3	堆积密度（g/cm2）	0.04~0.10
4	含碳量（%）	＞95
			5	水分（%）	＜5
6	燃点（℃）	＞500
			7	PH值	5.0~7.0

通过上述表1活性碳纤维毡、布的各项性能参数分析，产品活性碳纤维毡、布含碳量高达95%以上，保证了其更强、更持久的吸附能力，且有效延长使用寿命；可根据所吸附物质的分子大小设计产品微孔、中孔的孔径及其比例，从而有针对性的达到最佳吸附效果；水分含量低，可控制在5%以下有效的高比表面积的同时，依然能控制微孔、中孔的占比，从而确保产品有效的吸附效果。

Claims

1.一种生产活性炭纤维的二级碳化工艺，包括如下步骤：

将碳化炉的第一个碳化腔进行升温至130℃~270℃，并通入适量氮气30min，使炉腔内保持氮气氛围，压力为0.1~0.2Mpa；

将盐浸渍预处理后的粘胶纤维毡、布置于碳化炉的第一个碳化腔内进行一级碳化；

一级碳化是将盐浸渍预处理后的粘胶纤维毡、布在碳化炉的第一个碳化腔内进行低温碳化1~2h成为碳化初体，温度为130℃~270℃;

将碳化初体连续通过碳化炉的第二个碳化腔内进行二级碳化，即将碳化初体高温碳化1~2h成为碳化体，温度为650℃~950℃；

将二级碳化后的碳化体连续进入活化炉进行活化、冷却后，即得活性炭纤维毡、布。

2.根据权利要求1所述的生产活性炭纤维的二级碳化工艺，其特征在于，所述的碳化炉为卧式连续化碳化炉，由两个碳化腔组成，前段为一级低温碳化腔，后段为二级高温碳化腔，中间由隔热帘分隔。

3. 根据权利要求1所述的生产活性炭纤维的二级碳化工艺，其特征在于，所述炉腔内由氮气密封进行碳化，炉腔内两端的压力为0.2Mpa，中间的压力为0.01 Mpa~0.02 Mpa。

4. 根据权利要求1所述的生产活性炭纤维的二级碳化工艺，其特征在于，所述的活化炉为卧式连续化活化炉。