CN105369588A - 利用辐射技术改性活性炭纤维的制备方法 - Google Patents

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刘伟
郝建钢
周庆
竇以红
孔祥山
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Abstract

本发明属于利用辐射技术改性活性炭纤维的制备方法。该方法以商业级活性炭纤维为原料，一定浓度的活化剂中浸渍，于200-800KGy辐照剂量下，得到改性活性炭纤维。制备方法是利用高能射线对于纤维进行辐射处理提高其负载功能团的能力，提高活性炭纤维对于特定有害物质的吸附能力。本发明的效果：(1)本发明所述的辐射技术改性活性炭纤维的方法，可以摆脱化学改性能耗大，不易于控制的难题；(2)本发明利用辐射的方式，更加节能减排，利于环保。

Description

利用辐射技术改性活性炭纤维的制备方法
技术领域
本发明涉及辐射技术改性活性炭纤维的一种新的制备方法。
背景技术
活性炭纤维(ActivatedCarbonFiber，ACF)作为一种理想的高效吸附材料．是在碳纤维技术和活性炭技术相结合的基础上发展起来的，是继粉状和粒状活性炭之后的第三代活性炭产品，它具有比表面积大，吸附速度快，易脱附等优点，特别是在低浓度时仍比颗粒活性炭吸附效率高。它的微孔分布均匀，透气性良好，可制成任意形状的制品，能脱色脱臭，适用于溶剂回收装置、空气净化器、净水器、除臭氧过滤器、防毒口罩、医用包扎绷带、香烟过滤嘴、贵金属回收装置等。
辐射技术具有以下特点:(1)任何形状的聚合物与单体都可使用，可以完成化学法难以进行的反应。(2)射线能量高，穿透能力强，反应可以深入到物质内部。(3)操作简单易行，反应时间短，稳定性高。不需交联剂和引发剂，不需要进行后处理。
申请号：201310284996.9涉及一种超疏水活性炭纤维改性材料的制备方法，将活性炭纤维原料在活化炉中进行活化处理，将预处理后的活性炭纤维进行去离子处理并干燥备用，以道康宁SYLGARD184为原料对去离子处理后的活性炭纤维进行疏水处理。本发明提供的活性炭纤维改性材料的制备方法改善现有技术易造成活性炭纤维表面堵孔、简单的负载在活性炭纤维表面容易造成低表面能物质的流失，影响疏水性的问题，制备过程简单，耗材量小，制备条件温和，仪器设备无特殊要求。
申请号：201310284947.5公开了一种活性炭纤维改性材料的制备方法及其应用，采用高温水蒸汽活化法将活性炭纤维的孔径调大，然后通过化学改性法对存在一定介孔的活性炭纤维进行改性处理，负载疏水剂，制备出的活性炭纤维改性材料，使其在高含水率条件下对二氯甲烷具有高效的吸附性能。本发明改性活性炭纤维材料的制备条件温和，操作过程简单，处理速度快。具有良好的稳定性，循环利用过程中其吸附能力基本维持稳定，经济又环保，并可广泛用于其他有机溶剂的吸附回收，尤其适合在高湿度环境中对有机物的吸附。
本专利以以商业级活性炭纤维为原料，一定浓度的活化剂中浸渍，于200-800KGy辐照剂量下，得到改性活性炭纤维。制备方法是利用电子加速器的高能射线对于纤维进行辐射处理提高其负载功能团的能力，提高活性炭纤维对于特定有害物质的吸附能力。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是利用电子加速器的高能射线对于纤维进行辐射处理提高其负载功能团的能力，提高活性炭纤维对于特定有害物质的吸附能力。本发明的效果：(1)本发明所述的辐射技术改性活性炭纤维的方法，可以摆脱化学改性能耗大，不易于控制的难题；(2)本发明利用辐射的方式，更加节能减排，利于环保。
利用辐射技术改性活性炭纤维的制备方法，其特征是步骤如下：
(1)将活性炭纤维，加入占总反应物质量百分比为2～30％的活化剂，将配好的反应原料装入可塑封容器中，用氮气置换三次后，塑封，以排除氧气对反应的影响；
(2)开启辐照装置，在200-800KGy辐照剂量下，进行辐照加工；
(3)辐照反应结束后在真空烘箱于120～180℃，真空干燥1～2小时，降到室温得改性活性炭纤维。
如权利要求l所述的利用辐射技术改性活性炭纤维的制备方法，其特征在于活性炭纤维的比表面积在1000-1500m2/g之间，优选1100-1200m2/g之间。
如权利要求1所述的利用辐射技术改性活性炭纤维的制备方法，其特征在于辐射介质包括但不限于：α射线、β射线、γ射线、X射线、高能电子束或紫外线，优选为高能电子加速器的高能电子束；辐射剂量为200-800KGy，优选为200～400kGy。
如权利要求l所述的利用辐射技术改性活性炭纤维的制备方法，其特征在于活化剂为硝酸、硫酸、氢氧化钾，硫酸铁，硫酸锰等。
如权利要求1所述的用辐射技术改性活性炭纤维的制备方法，其特征在于组份和重量百分比含量如下：
活性炭纤维30～97％，
活化剂2～30％。
如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的改性活性炭纤维吸附苯量为45-60wt%。
如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的改性活性炭纤维吸附碘值1100-1300mg/g。
如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的辐照时间在2分钟至5分钟之间。
本发明的有益效果是：本发明的有益效果是：1）本发明选择了一种新的利用辐射技术改性活性炭纤维的方式，该方式节能减排，利于环保；2）本发明利用电子加速器的高能射线对于纤维进行辐射处理提高其负载功能团的能力，提高活性炭纤维对于特定有害物质的吸附能力。
具体实施方式
下面用具体实施例来详细说明本发明，但实施例并不限制本发明的范围。
实施例1：在烧杯中，加入500g活性炭纤维，然后加入占总反应物质量百分比为5%的硝酸，将配好的反应原料装入可塑封容器中，用氮气置换三次后，塑封，辐照剂量200KGy下，辐照2分钟后减压蒸馏除去未反应硝酸，在150℃、-0.1MPa负压下干燥2小时得改性活性炭纤维，活性炭纤维吸附苯量50wt%，活性炭纤维吸附碘值1200mg/g。
实施例2：在烧杯中，加入500g活性炭纤维，然后加入占总反应物质量百分比为5%的硝酸，将配好的反应原料装入可塑封容器中，用氮气置换三次后，塑封，辐照剂量400KGy下，辐照2分钟后减压蒸馏除去未反应硝酸，在150℃、-0.1MPa负压下干燥2小时得改性活性炭纤维，活性炭纤维吸附苯量46wt%，活性炭纤维吸附碘值1000mg/g。
实施例3：在烧杯中，加入500g活性炭纤维，然后加入占总反应物质量百分比为10%的硝酸，将配好的反应原料装入可塑封容器中，用氮气置换三次后，塑封，辐照剂量200KGy下，辐照2分钟后减压蒸馏除去未反应硝酸，在150℃、-0.1MPa负压下干燥2小时得改性活性炭纤维，活性炭纤维吸附苯量52wt%，活性炭纤维吸附碘值1250mg/g。
比较例1：在烧杯中，加入500g活性炭纤维，然后加入占总反应物质量百分比为5%的硝酸，将配好的反应原料装入可塑封容器中，用氮气置换三次后，塑封，辐照剂量200KGy下，辐照5分钟后减压蒸馏除去未反应硝酸，在150℃、-0.1MPa负压下干燥2小时得改性活性炭纤维，活性炭纤维吸附苯量48wt%，活性炭纤维吸附碘值1160mg/g。
比较例2：在烧杯中，加入500g活性炭纤维，然后加入占总反应物质量百分比为15%的硝酸，将配好的反应原料装入可塑封容器中，用氮气置换三次后，塑封，辐照剂量400KGy下，辐照2分钟后减压蒸馏除去未反应硝酸，在150℃、-0.1MPa负压下干燥2小时得改性活性炭纤维，活性炭纤维吸附苯量53wt%，活性炭纤维吸附碘值1280mg/g。
从上述实施例和比较例中可以看出，通过选择合适的硝酸单体用量，改变辐照剂量、改变辐照时间等条件，可以制备对于特定有害物质的吸附能力的改性活性炭纤维，以满足活性炭纤维更加节能减排、利于环保的需求。

Claims (8)

1.利用辐射技术改性活性炭纤维的制备方法，其特征是步骤如下：
(1)将活性炭纤维，加入占总反应物质量百分比为2～30％的活化剂，将配好的反应原料装入可塑封容器中，用氮气置换三次后，塑封，以排除氧气对反应的影响；
(2)开启辐照装置，在200-800KGy辐照剂量下，进行辐照加工；
(3)辐照反应结束后在真空烘箱于120～180℃，真空干燥1～2小时，降到室温得改性活性炭纤维。
2.如权利要求l所述的利用辐射技术改性活性炭纤维的制备方法，其特征在于活性炭纤维的比表面积在1000-1500m2/g之间，优选1100-1200m2/g之间。
3.如权利要求1所述的利用辐射技术改性活性炭纤维的制备方法，其特征在于辐射介质包括但不限于：α射线、β射线、γ射线、X射线、高能电子束或紫外线，优选为高能电子加速器的高能电子束；辐射剂量为200-800KGy，优选为200～400kGy。
4.如权利要求l所述的利用辐射技术改性活性炭纤维的制备方法，其特征在于活化剂为硝酸、硫酸、氢氧化钾，硫酸铁，硫酸锰等。
5.如权利要求1所述的用辐射技术改性活性炭纤维的制备方法，其特征在于组份和重量百分比含量如下：
活性炭纤维30～97％，
活化剂2～30％。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的改性活性炭纤维吸附苯量为45-60wt%。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的改性活性炭纤维吸附碘值1100-1300mg/g。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的辐照时间在2分钟至5分钟之间。
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