CN103696232A - 一种生产活性炭纤维的活化工艺 - Google Patents
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Abstract
一种生产活性炭纤维的活化工艺，包括如下步骤：将活化炉中通入适量水蒸气，并加热至200℃~450℃为过热蒸气；将通入过热蒸气的活化炉两端持续通入氮气，压力不低于0.2Mpa；将碳化后的碳化体连续置于通有过热蒸气和氮气混合气体的活化炉中，在350℃条件下进行活化1~2h，冷却出炉后即得活性炭纤维毡、布。本发明克服了现有技术存在的问题，提高了碳得率和碳纤维强度，简化了工艺步骤，减少了保护气体的用量，从而使产品的比表面积增大，含碳量增大。
Description
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活化工艺。
背景技术：
目前，在生产活性碳纤维的过程中，活化工艺是在高温下用氧化性气体刻蚀碳化纤维，使所得活性碳纤维具有理想的微孔结构和较高的比表面积。其目的是使碳化阶段形成的孔的孔径扩大，提高产物的孔体积，并创造新的孔。孔的大小及分布与原材料及碳化阶段密切相关。而现有技术大都采用水蒸气为活化介质，活化时加入微量空气，能加快活化速度，提高微孔质量；也有加入CO2气体，在800~1200℃温度下进行活化，增大比表面积，但是两种措施都会造成碳得率下降及碳纤维强度降低。
发明内容：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种生产活性碳纤维的活化工艺，提高活化过程中产品的碳得率和碳纤维强度，减少保护气体的用量，从而使产品的比表面积增大，含碳量增大。
为实现达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种生产活性碳纤维的活化工艺，包括如下步骤：
S1：将活化炉中通入适量水蒸气，并加热至200℃~450℃为过热蒸气；
S2：将通入过热蒸气的活化炉两端持续通入氮气，压力不低于0.2Mpa；
S3：将碳化后的碳化体连续置于通有过热蒸气和氮气混合气体的活化炉中，在350℃条件下进行活化1~2h，冷却出炉后即得活性碳纤维毡、布。
上述的活化炉是上下合盖、隔热密封、卧式连续化活化炉，炉内装有保温层、空心加热管、换热气器，炉外装有冷却系统。
上述通入的过热蒸气优选的温度为350℃。
本发明的活化炉为上下合盖的布局，加大了炉内的保温空间，使通入350℃的过热蒸气保温效果更佳，减少炉内炉温的损失；通入活化炉两端的氮气是为了防止氧气进入炉体内，隔热密封，使活化后的活性碳纤维达到冷却的作用。
本发明克服了现有技术存在的问题，生产活性碳纤维中提高了碳得率，碳纤维的强度增强，同时结合碳化工艺，整个工艺步骤简化，并且节约了保护气体的用量，从而使所得产品的性能大大提高，活性碳纤维的比表面积增大，含碳量达95%以上。
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，包括盐浸渍预处理过程，碳化过程，活化工艺的步骤如下：
a）将活化炉中通入适量水蒸气，并加热至200℃~450℃为过热蒸气；
b）将通入过热蒸气的活化炉两端持续通入氮气，压力不低于0.2Mpa；
c）将碳化后的碳化体连续置于通有过热蒸气和氮气混合气体的活化炉中，在350℃条件下进行活化1~2h，冷却出炉后即得活性碳纤维毡、布。
所述的活化炉是上下合盖、隔热密封、卧式连续化活化炉，炉内装有保温层、空心加热管、换热气器，炉外装有冷却系统。活化炉为上下合盖的布局，不仅加大了炉内的保温空间，使通入350℃的过热蒸气保温效果更佳，而且过热蒸汽优选的温度为350℃时可大大减少炉内炉温的损失。通入活化炉两端的氮气是为了防止氧气进入炉体内，隔热密封，使活化后的活性碳纤维达到冷却的作用。
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 (2)
1.一种生产活性炭纤维的活化工艺，包括如下步骤：
将活化炉中通入适量水蒸气，并加热至200℃~450℃为过热蒸气；
将通入过热蒸气的活化炉两端持续通入氮气，压力不低于0.2Mpa；
将碳化后的碳化体连续置于通有过热蒸气和氮气混合气体的活化炉中，在350℃条件下进行活化1~2h，冷却出炉后即得活性碳纤维毡、布。
2.根据权利要求1所述的生产活性炭纤维的活化工艺，其特征在于，所述的活化炉是上下合盖、隔热密封、卧式连续化活化炉，炉内装有保温层、空心加热管、换热气器，炉外装有冷却系统。
3.根据权利要求1所述的生产活性炭纤维的活化工艺，其特征在于，所述通入的过热蒸气优选的温度为350℃。
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