CN109569511A - 酸洗活性炭纤维和载银活性炭纤维制备方法及过滤片/圈 - Google Patents

酸洗活性炭纤维和载银活性炭纤维制备方法及过滤片/圈 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种酸洗活性炭纤维和载银活性炭纤维制备方法及过滤片/圈，广泛应用于锂电池电解液、电解液添加剂等化工产品生产过程中，能有效脱色并去除化学液体内有机物。经酸洗和载银工艺处理后的载银活性炭纤维片材进一步加工为适应用各种形式的净水产品，大量使用于饮用水净水和卫浴净水等领域。本发明酸洗活性炭纤维的制备包括以下步骤：原材料准备、高温煮洗、漂洗脱水、蒸馏水清洗和干燥，提高活性炭纤维的吸附活性。载银活性炭纤维的制备包括载银络合、覆盖无纺布、成型和封边工序，具有较好的抗菌活性，经酸洗和载银的活性炭纤维双面覆无纺布，加上封边处理，可有效防止活性炭纤维内部的细微纤维随液体出而影响活性炭纤维的吸附活性。

Description

酸洗活性炭纤维和载银活性炭纤维制备方法及过滤片/圈
技术领域
本发明属于活性炭制备领域，具体涉及一种酸洗活性炭纤维和载银活性炭纤维制备方法及过滤片/圈。
背景技术
活性炭由于丰富的孔隙结构和巨大的比表面积，其吸附性能良好，可用于气体吸附、溶液中离子和有机物吸附、催化剂载体、电容器、电极材料等领域中。活性炭纤维属第三代碳质吸附材料，其比表面积大、吸脱能力强，应用形式包括短切丝、毡、布等多种形式，因此具有更加广阔的应用空间。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种酸洗活性炭纤维的制备方法，提高活性炭纤维的吸附活性。
为解决上述技术问题，本发明采取如下技术方案：一种酸洗活性炭纤维的制备方法，所述的活性炭纤维具体经过以下步骤制得：
（1）原材料准备；
（2）高温煮洗：将酸溶液按照比例加入100℃的水中，搅拌均匀，调节PH值至2-3，再投入定量的活性炭纤维，在100℃条件下煮洗25～25min；
（3）漂洗脱水：将煮洗完毕的活性炭纤维用自来水漂洗脱水，反复漂洗3～5次，漂洗至活性炭纤维PH值为6～7；
（4）蒸馏水或纯净水清洗：将漂洗脱水后的活性炭纤维在蒸馏水或纯净水中再次清洗，脱水；
（5）干燥：将清洗脱水好的活性炭纤维干燥，水分小于20%。
进一步地，所述步骤（2）的高温煮洗采用的酸溶液为盐酸、硝酸、硫酸、碳酸、氢氟酸中的一种或多种。
进一步地，所述的高温煮洗、漂洗脱水、蒸馏水清洗以及干燥步骤在酸洗系统中完成；所述的酸洗系统包括筒体、连接至高频电源的电磁感应加热线圈、旋转电机、酸液存储罐、三通阀、泵一和泵二；
所述的筒体包括外筒体和内筒体；所述外筒体为密封筒；外筒体上设置蒸馏水入口和普通水入口；外筒体的一端固定旋转电机，旋转电机的输出端通过联轴器与转轴连接，转轴穿过外筒体与内筒体固定连接；外筒体的另一端设置可打开的密封门体；
所述的内筒体的外壁设置若干用于滤水的通孔；内筒体在与外筒体的同一侧设置门体；
所述的电磁感应加热线圈包裹在内筒体的外周，所述的内筒体的内侧均匀分布导热翅片；
所述外筒体的上部和下部分别设置有酸液入口和液体出口；所述的液体出口通过泵一连接三通阀，所述的三通阀另外两个出口分别连接排水管和排酸管，排酸管连接酸液存储罐；
所述酸液存储罐的顶部设置加酸口和加水口；底部设置排酸口一和排酸口二；酸液存储罐的外周也设置连接至高频电源的电磁感应加热线圈；所述的排酸口一通过泵二与外筒体上的酸液入口连接；排酸口二将酸液送去后处理。
进一步地，所述排酸口二依次连接酸液过滤器和泵二。
本发明还提供一种采用酸洗活性炭纤维制备载银活性炭纤维的方法，提高活性炭纤维的吸附活性，具有较好的抗菌活性，该方法包括如下步骤：
（1）将干燥后的酸洗活性炭纤维进行载银络合，将硝酸银与氨水按1:100的浓度投入备用酸洗活性炭纤维内，让其充满混合并反应融合，根据材料处理量，反应时间约为30-40分钟，制得载银活性炭纤维；再经反复漂洗清洗，直至PH值为中性，经脱水后烘干后获得载银活性炭纤维；
（2）覆盖无纺布：在载银活性炭纤维的正反两面覆盖无纺布，制得活性炭纤维半成品；
（3）成型：将步骤（2）的半成品按照工艺要求裁切，制成所需的形状；
（4）封边：利用热熔胶将裁切后的活性炭纤维边缘进行封边处理
进一步地，所述的步骤（1）的还可以为：将经过酸洗的活性炭纤维，放入银离子溶液；然后用去离子水漂洗，脱水，将吸附了银离子的活性炭在90～150℃下干燥10～30min。
进一步地，所述的银离子溶液包括如下组分：纳米银粉100-1000ppm、柠檬酸0.1-5wt%、过硫酸钠0.1-0.6 wt%、聚乙烯吡咯烷酮0.1-3 wt%。
本发明还提供一种过滤片/圈，由酸洗、载银络合处理后的活性炭纤维经过裁切和封边处理后制得。
本发明的有益效果：本发明的活性炭纤维通过酸洗去除活性炭纤维中的灰分，提高活性炭纤维的吸附活性，后期经过载银络合处理，银颗粒与活性炭纤维结合；具有较好的抗菌活性，活性炭纤维双面覆盖无纺布，加上封边处理，可以有效防止杂质进入活性炭纤维内部而影响活性炭纤维的吸附活性。
附图说明
为了更清晰地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明酸洗系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将通过具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
一种活性炭纤维的制备方法，活性炭纤维具体经过以下步骤制得：
（1）原材料准备；
（2）高温煮洗：将酸溶液按照比例加入100℃的水中，搅拌均匀，调节PH值至2-3，再投入定量的活性炭纤维，在100℃条件下煮洗25～25min；采用的酸溶液为盐酸、硝酸、硫酸、碳酸、氢氟酸中的一种或多种；
（3）漂洗脱水：将煮洗完毕的活性炭纤维用自来水漂洗脱水，反复漂洗3～5次，漂洗至活性炭纤维PH值为6～7；
（4）蒸馏水或纯净水清洗：将漂洗脱水后的活性炭纤维在蒸馏水（纯净水）中再次清洗，脱水；
（5）干燥：将清洗脱水好的活性炭纤维干燥，水分小于20%；
用经酸洗、干燥去充分去除灰分、杂分的活性炭纤维（ACF），除了用于化工产品的吸附和脱色外，经再加工后，可用于家用净水处理和空气净化等领域。
本发明的高温煮洗、漂洗脱水、蒸馏水清洗以及干燥步骤在酸洗系统中完成。
如图1所示，本发明的酸洗系统包括筒体、连接至高频电源的电磁感应加热线圈3、旋转电机4、酸液存储罐5、三通阀6、泵一7和泵二8。筒体包括外筒体1和内筒体2；外筒体1和内筒体2同轴设置。外筒体1为密封筒；外筒体1上设置蒸馏水入口11和普通水入口12；外筒体的一端固定旋转电机4，旋转电机4的输出端通过联轴器与转轴41连接，转轴41穿过外筒体1与内筒体2的一端固定连接；外筒体1的另一端设置可打开的密封门体13。内筒体2的外壁设置若干用于滤水的通孔21；内筒体2在与外筒体的相同一侧设置门体22。电磁感应加热线圈3包裹在内筒体的外周，外部可以设置隔热罩体。内筒体2的内侧均匀分布导热翅片23。外筒体1的上部和下部分别设置有酸液入口14和液体出口15；所述的液体出口15通过泵一7连接三通阀6，三通阀6的另外两个出口分别连接排水管9和排酸管10，排酸管10连接酸液存储罐5。酸液存储罐5的顶部设置加酸口51和加水口52；底部设置排酸口一53和排酸口二54；酸液存储罐5的外周也设置连接至高频电源的电磁感应加热线圈3；所述的排酸口一53通过泵二8与外筒体1上的酸液入口14连接；排酸口一53与泵二之间还设置酸液过滤器55。
外筒体和酸液存储罐内还设置有温度检测装置16，外筒体外部设置有用于显示温度的显示器17。
本发明的外筒体内设置有风干风机18，外筒体上设置有引风管19，引风管的端部设置密封端盖20。风干风机18可以设置多个。
酸洗流程如下：
1）首先从向加水口52酸液存储罐5中加水，然后加热至100%，，再加入一定浓度盐酸或者，调节PH值2-3，搅拌均匀，在此同时，将预先准备好的活性炭纤维放入内筒体内，活性炭纤维占据内筒体容积的三分之二左右；然后关闭内筒体和外筒体的门体；外筒体加热至100摄氏度；
2）通过泵二将酸液存储罐5中的酸溶液泵入外筒体内，浸没内筒体，酸液存储罐5停止加热，外筒体保温在100摄氏度；旋转电机带动内筒体旋转，保温时间为30min；电机转速调位30-60r/min；
3）外筒体停止加热，泵二将酸溶液泵入酸液存储罐5中，酸液存储罐5中的酸液可根据需要添加，或者调节PH值；
4）向外筒体内加水，对酸洗后的活性炭纤维水洗，水洗过程中旋转电机带动内筒体不断旋转；电机正转10s，再反转10s，如此循环；
5）水洗后调节三通阀，将水洗后的废水排出；
6）旋转电机带动内筒旋转，离心脱水；
7）重复步骤4）到6）3-5次，直至活性炭纤维PH值为6-7；
8）向外筒体内加蒸馏水，对漂洗后的活性炭纤维进行清洗，清洗过程中旋转电机带动内筒体不断旋转；电机正转10s，再反转10s，如此循环10-20min，后将废水排出后离心脱水；
9）打开外筒体的门体和引风管19上的密封盖；内筒体的门体上设置若干透风孔；然后打开外筒体内侧的风机18，进行热风干燥，热风干燥的过程中旋转电机带动内筒体旋转。
本发明活性炭纤维的灰分含量小于0.05%。
本发明的活性炭纤维通过酸洗去除活性炭纤维中的灰分，提高活性炭纤维的吸附活性，后期经过载银络合处理，银颗粒与活性炭纤维结合；具有较好的抗菌活性，活性炭纤维双面覆盖无纺布，加上封边处理，可以有效防止杂质进入活性炭纤维内部而影响活性炭纤维的吸附活性。
实施例2
本发明的一种载银活性炭纤维的制备方法，包括如下步骤：
（1）载银络合：将干燥后的酸洗活性炭纤维进行载银络合。主要工艺方案之一：将硝酸银与氨水按1:100的浓度投入备用的酸洗活性炭纤维内，让其充满混合并反应融合，根据材料处理量，反应时间约为30-40分钟，从而制得载银活性炭纤维。再经反复漂洗清洗，直至PH值为中性，经脱水后烘干后获得载银活性炭纤维。
（2）覆盖无纺布：在载银活性炭纤维的正反两面覆盖无纺布，制得活性炭纤维半成品；
（3）成型：将步骤（2）的半成品按照工艺要求裁切，制成所需的形状；
（4）封边：利用热熔胶将裁切后的活性炭纤维边缘进行封边处理。
载银络合步骤还可以为：将酸洗后的活性炭纤维放入载银溶液中浸泡；然后用去离子水漂洗，脱水，将吸附了银离子的活性炭在90～150℃下干燥10～30min。所述的银离子溶液还可以为如下组分：纳米银粉100-1000ppm、柠檬酸0.1-5wt%、过硫酸钠0.1-0.6 wt%、聚乙烯吡咯烷酮0.1-3 wt%。
本发明的载银溶液，具有很好的杀菌效果，稀释样品为25ppm时，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌以及白色念珠菌的杀灭率都达到了99.6％以上；经稀释样品为5ppm时，对大肠杆菌杀菌率达到99.98％以上，对金黄色葡萄球菌杀菌率达到98.9％以上。
本发明载银络合后，活性炭纤维的载银量为0.13%；银颗粒与活性炭纤维结合力高，150r/min，25℃恒温水中振荡，600小时后，银的流失率为8%。
实施例3
本发明的一种过滤片/圈，由酸洗、载银络合处理后的活性炭纤维经过裁切和封边处理后制得。
上面所述的实施例仅仅是本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进均应落入本发明的保护范围，本发明的请求保护的技术内容，已经全部记载在技术要求书中。

Claims (8)

1.一种酸洗活性炭纤维的制备方法，其特征在于：所述的活性炭纤维具体经过以下步骤制得：
（1）原材料准备；
（2）高温煮洗：将酸溶液按照比例加入100℃的水中，搅拌均匀，调节PH值至2-3，再投入定量的活性炭纤维，在100℃条件下煮洗25～25min；
（3）漂洗脱水：将煮洗完毕的活性炭纤维用自来水漂洗脱水，反复漂洗3～5次，漂洗至活性炭纤维PH值为6～7；
（4）蒸馏水或纯净水清洗：将漂洗脱水后的活性炭纤维在蒸馏水或纯净水中再次清洗，脱水；
（5）干燥：将清洗脱水好的活性炭纤维干燥，水分小于20%。
2.根据权利要求1所述的一种酸洗活性炭纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）的高温煮洗采用的酸溶液为盐酸、硝酸、硫酸、柠檬酸、碳酸、氢氟酸、磷酸中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种酸洗活性炭纤维的制备方法，其特征在于：所述的高温煮洗、漂洗脱水、蒸馏水清洗以及干燥步骤在酸洗系统中完成；所述的酸洗系统包括筒体、连接至高频电源的电磁感应加热线圈、旋转电机、酸液存储罐、三通阀、泵一和泵二；
所述的筒体包括外筒体和内筒体；所述外筒体为密封筒；外筒体上设置蒸馏水入口和普通水入口；外筒体的一端固定旋转电机，旋转电机的输出端通过联轴器与转轴连接，转轴穿过外筒体与内筒体固定连接；外筒体的另一端设置可打开的密封门体；
所述的内筒体的外壁设置若干用于滤水的通孔；内筒体在与外筒体的同一侧设置门体；
所述的电磁感应加热线圈包裹在内筒体的外周，所述的内筒体的内侧均匀分布导热翅片；
所述外筒体的上部和下部分别设置有酸液入口和液体出口；所述的液体出口通过泵一连接三通阀，所述的三通阀另外两个出口分别连接排水管和排酸管，排酸管连接酸液存储罐；
所述酸液存储罐的顶部设置加酸口和加水口；底部设置排酸口一和排酸口二；酸液存储罐的外周也设置连接至高频电源的电磁感应加热线圈；所述的排酸口一通过泵二与外筒体上的酸液入口连接；排酸口二将酸液送去后处理。
4.根据权利要求3所述的一种酸洗活性炭纤维的制备方法，其特征在于：所述排酸口二依次连接酸液过滤器和泵二。
5.一种采用权利要求1所述的酸洗活性炭纤维制备载银活性炭纤维的方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）将干燥后的酸洗活性炭纤维进行载银络合，将硝酸银与氨水按1:100的浓度投入备用酸洗活性炭纤维内，让其充满混合并反应融合，根据材料处理量，反应时间约为30-40分钟，制得载银活性炭纤维；再经反复漂洗清洗，直至PH值为中性，经脱水后烘干后获得载银活性炭纤维；
（2）覆盖无纺布：在载银活性炭纤维的正反两面覆盖无纺布，制得活性炭纤维半成品；
（3）成型：将步骤（2）的半成品按照工艺要求裁切，制成所需的形状；
（4）封边：利用热熔胶将裁切后的活性炭纤维边缘进行封边处理。
6.根据权利要求5所述的制备载银活性炭纤维的方法，其特征在于：所述的步骤（6）的还可以为：将经过酸洗的活性炭纤维，放入银离子溶液；然后用去离子水漂洗，脱水，将吸附了银离子的活性炭在90～150℃下干燥10～30min。
7.根据权利要求6所述的一种酸洗、载银活性炭纤维的制备方法，其特征在于：所述的银离子溶液包括如下组分：纳米银粉100-1000ppm、柠檬酸0.1-5wt%、过硫酸钠0.1-0.6wt%、聚乙烯吡咯烷酮0.1-3 wt%。
8.一种过滤片/圈，其特征在于：由酸洗、载银络合处理后的活性炭纤维经过裁切和封边处理后制得。
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