CN1046431C - 酸性气体吸附纤维及其制备工艺和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种酸性气体吸附纤维及其制备工艺和装置，它采用普通商品腈纶纤维、多乙烯多胺为原料，其中多乙烯多胺∶腈纶纤维(重量比)最低控制为2∶1，反应是在一带有离心甩干桶和波轮搅拌的夹套反应釜内进行，反应温度控制在100-160℃，制备工艺简单，反应时间短，制得的吸附纤维的交联度低，手感柔软。
Description
本发明涉及一种精细化工产品 尤其涉及一种含多种有机胺功能基、用于吸附滤除各种工业及生活中所产生的酸性废气、气溶胶(如：SO2、HCL、HF、NO：以及人体脚臭气体等)的酸性气体吸附纤维及其制备工艺和装置。
目前，已有多种可用于吸附滤除酸性有害气体的功能纤维材料问世，并成功地将这些新材料用于劳动保护的防护面罩，有害气体吸附净化装置中。欧洲专利EP194766报道了利用腈纶纤维与4.8％肼溶液在127℃下反应，并经干燥处理后，再与乙二胺反应3小时制备含咪唑啉基团的离子交换纤维的方法，U、S、S、RSU1412984,JP62298359以及前苏联文献“VION阴离子交换纤维对酸性气体的平衡吸附研究，《化学纤维》杂志62(6),1315(1989)以及文献“Thesynthesis,structure and properties of New fibrousIon Exchangers”,《Reictive Polymers》,7(1988),159报道了利用腈纶纤维先后与羟胺水溶液和乙二胺、多乙烯多胺溶液反应，以及利用聚酯纤维辐射接枝后进行反应等方法制备能够吸附不同有害气体的功能纤维材料。但这些制备工艺比较烦琐，所得功能纤维材料的吸附容量较低，动态吸附性能也有待进一步提高。
本发明的目的是提供一种生产工艺简单、反应时间短、生产设备简单、产品质置好，对酸性气体的吸附容置大、动态吸附性能好的酸性气体吸附纤维及其制备工艺和装置。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种酸性气体吸附纤维，它采用普通商品腈纶纤维、多乙烯多胺原料，其中多乙烯多胺化学式为NH2(CH2CH2NH)6CH2CH2NH2，式中n=0-5，多乙烯多胺∶腈纶纤维(重量比)最低控制为2∶1；将两反应物直接投入酸性气体吸附纤维生产装置中，在100-160℃下，反应时间维持在60-180分钟后，经离心甩干、洗涤、干燥后得酸性气体吸附纤维。
腈纶纤维的线密度为1.5-10.0D，长度为30-120mm
多乙烯多胺可以是三乙烯四胺、二乙烯三胺、乙二胺。
多乙烯多胺可以是任意比例的三乙烯四胺、二乙烯三胺、乙二胺。
制备上述酸性气体吸附纤维的制备工艺为：加料-升温反应-甩干-洗涤-晾干，其中以普通商品腈纶纤维、多乙烯多胺为原料，多乙烯多胺∶腈纶纤维(重量比)最低控制在2∶1；NH2(CH2CH2NH)nCH2CH2NH2,n=0-5，反应温度控制在100-160℃。
腈纶纤维的线密度为1.5-10.0D，长度为30-120mm
多乙烯多胺可以是任意比例的三乙烯四胺、二乙烯三胺，乙二胺。
反应温度最好控制在120-150℃。
制备酸性气体吸附纤维的装置是一带加热套的反应釜，反应釜带有上盖(2)、冷凝器(1)、油浴装置(3)，电加热器(4)，其中反应釜中间是一离心甩干桶(5)，离心甩干桶(5)活动装在搅拌电机(6)的搅拌轴上，在离心甩干桶(5)内的搅抖电机轴上还装有一波轮搅拌(7)，离心甩干桶(5)与波轮搅拌(7)通过离合器控制其与电机搅拌轴的脱离与固定以使其离心甩干桶(5)与波轮搅拌(7)同步或分步转动。
本发明的积极效果是：
1、本酸性吸附纤维的交联度较低，因而手感柔软，吸附容量增大，对HCL溶液的腈态吸附容量可达10.02mmol(HCL)/9(纤维)，动态吸附性能可达190mg(HCL)/g(纤维)。
2、制备工艺简单，由于没有使用反应溶剂，故原料直接接触，反应时间短，同时省去溶剂分离步骤。
3、生产工艺采用带有波轮搅拌、离心甩干桶的专用反应釜，使得吸附纤维的生产能在一个设备内完成，其中波轮搅动使得纤维在反应过程中液固两相充分接触，局部过热现象减少，纤维机械性能不适受过大破坏。同时，反应釜内甩干装置的采用使得反应结束后高温状态下的酸性吸附纤维快速与多乙烯多胺分离并连续完成洗涤、甩干等工序。
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明：
实施例1、将工业级多乙烯多胺64Kg，腈纶纤维8Kg(145D,65mm)加入反应装置内，在45分钟内将反应温度升至135℃，并保持30分钟，在整个反应期间开动波轮搅拌保持纤维与反应液的良好搅动，反应结束后，将剩余反应液放出，离心除去附着于纤维上的反应液，用蒸馏水洗涤4-5遍后，自然晾干，得吸附纤维17Kg，纤维对盐酸溶液的静态吸附容量为8.44mmol/g。
实施例2，将工业级三乙烯四胺300g，腈纶纤维150g(3D,65mm)加入反应装置内，在60分钟内将反应温度升至100℃，保温60分钟，在整个反应期间，开动波轮搅拌翻动物料，反应结束后离心除去附着于纤维上的反应液，用蒸馏水洗涤纤维5遍后自然晾干，得吸附纤维300g，纤维对盐酸溶液的静态吸附容量为7.86mmol/g。
实施例3、将工业级二乙烯三胺60kg加入反应装置内，在60分钟内将反应温度升至150℃，将腈纶纤维10Kg(6D,120mm)加入反应装置内，在160℃保持30分钟，放出反应液后，离心除去附着于纤维上的反应液，用蒸馏水洗涤纤维4-5遍后，自然晾干，得吸附纤维22Kg，纤维对盐酸溶液的静态吸附容量为10.02mmol/g。
实施例4、将工业级二乙烯三胺100Kg加入反应装置内，在60分钟内将反应温度升至150℃，将腈纶纤维10Kg(10D,90mm)加入反应装置内，在160℃保持30分钟，放出反应液后，离心除去附着于纤维上的反应液，用蒸馏水洗涤纤维4-5遍后，自然晾干，得吸附纤维22Kg，纤维对盐酸溶液的静态吸附容量为10.02mmol/g。
实施例5、将试剂级乙二胺500g，工业腈纶纤维100g(2D,65mm)加入反应装置内，加热至105℃，保温反应60分钟之后，取出纤维，分别用蒸馏水、盐酸、碳酸钠溶液洗涤，最后用蒸馏水洗至中性，真空干燥，得吸附纤维120g，吸附纤维对盐酸溶液的静态吸附容量为2.73mmol/g。
实施例6、将已经使用过一次的不同n值多乙烯多胺混台物64Kg，腈纶纤维3Kg加入反应装置内，均匀升温至120℃后，保持此温度80分钟，在整个升温、保温期间通过波轮搅拌搅动保持反应体系各部分温度均匀一致及原料之间良好的动态接触，反应结束后，通过底部放料阀将剩余反应液放出，开启反应装置内的离心装置除去附着于纤维上的反应液，(这两部分回收的多乙烯多胺反应液可以贮存用于下次的吸附纤维制备)，用蒸馏水洗涤产品4次至洗涤水pH≤7.5后，自然晾干至纤维含水率≤15％，得产品吸附纤维17Kg，吸附纤维对盐酸的静态吸附容量为8.03mmol/g。
酸性气体吸附纤维的静态吸附容量的测定方法如下：先将离子交换纤维经0.5mol/L氢氧化钠溶液处理，蒸馏水洗涤，真空干燥至恒重后，准确称取0.1g，放进50ml锥形瓶中加入25ml盐酸和氯化钠浓度分别为0.1和1.0mol/L混合液，振荡并除去附着子纤维上的气泡后，密封放置48小时，用标准氢氧化钠溶液滴定，按下式计算出饱和吸附容量Qw(单位：mmol/g纤维)为：
式中：Qw-纤维的吸附容量
C-标准氢氧化钠溶液体积(mmol/g)
V0-滴定空白所用氢氧化钠溶液体积(mol/L)
V1-所用氢氧化溶液体积(ml)
m-纤维的质量(g)
动态吸附容量按GB2892.7-82标准测试。
本酸性气体吸纤维对SO2、HCL动态和静态吸附性能与其它产品比较如下表
| 产品名称 | 静态吸附容量mmol/g | 动态吸附容量mg(SO2)/g |
| 本产品 | 7-10 | 190 |
| 7号防酸颗粒活性炭 | 2.5 | 18 |
| 原苏联VION纤维 | 2.1 | |
| 原苏联FibanAK-22 | 4.5-7 | 153 |
Claims (8)
1、一种酸性气体吸附纤维，其特征在于它采用普通商品腈纶纤维、多乙烯多胺为原料，多乙烯多胺化学式为NH2(CH2CH2NH)2CH2CH2-NH2,n=0-5，多乙烯多胺∶腈纶纤维(重量比)最低控制为2∶1，将两反应物直接投入酸性气体吸附纤维生产装置中，在100-160℃下，反应时间维持60-180分钟后，经离心甩干、洗涤、干燥后得酸性气体吸附纤维。
2、根据权利要求1所述的酸性气体吸附纤维，其特征在于原料腈纶纤维的线密度为1.5-10.0D，长度为40-120mm。
3、根据权利要求2所述的酸性气体吸附纤维，其特征在于原料多乙烯多胺为三乙烯四胺、二乙烯三胺、乙二胺。
4、根据权利要求3所述的酸性气体吸附纤维的制备工艺包括：加料-升温反应-甩干-洗涤-晾干，其特征在于以普通商品腈纶纤维多乙烯多胺为原料，原料比为：多乙烯多胺∶腈纶纤维(重量比)最低为2∶1，多乙烯多胺化学式为NH2(CH2CH2NH)2CH2CH2NH2,n=0-5反应温度控制在100-160℃。
5、根据权利要求4所述的酸性气体吸附纤维的制备工艺，其特征在于腈纶纤维的线密度为1.5-10.0D，长度为40-120mm。
6、根据权利要求5所述的酸性气体吸附纤维的制备工艺，其特征在于多乙烯多胺是三乙烯四胺、二乙烯三胺、乙二胺。
7、根据权利要求6所述的酸性气体吸附纤维的制备工艺，其特征在于反应温度控制在120-150℃。
8、根据权利要求1-7所述的酸性气体吸附纤维的生产装置是一带加热套的反应釜，反应釜带有上盖(2)、冷凝器(1)、油浴装置(3)，电加热器(4)，其特征在于反应釜中间是-离心甩干桶(5)，离心甩干桶(5)活动装在搅拌电机(6)的搅拌轴上，在离心甩干桶(5)内的搅拌电机轴上还装有-波轮搅拌(7)，离心甩干桶(5)与波轮搅拌(7)通过离合器控制其与电机搅拌轴的脱离与固定以使其离心甩干桶(5)与波轮搅拌(7)同步或分步转动。
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