CN114247261A - 一种活性碳纤维复配分子筛吸附浓缩转轮制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种活性碳纤维复配分子筛吸附浓缩转轮制备方法。它包括以下步骤:A、先将活性炭纤维进行表面处理;B、将以上处理过的活性炭纤维和纤维基体进行预掺杂处理并瓦楞成型;C、将瓦楞成型的复合纸与平板纤维纸通过粘合剂进行堆叠或缠绕成型,堆叠或缠绕的方式为一层复合纸一层平板纸,该步骤下得到蜂窝体模块;D、通过溶胶‑凝胶法制备活性炭纤维/分子筛复合吸附材料;E、制备得到活性炭纤维/分子筛复合吸附浓缩转轮模块。优点在于:使活性炭纤维/分子筛复合吸附浓缩转轮模块具有吸附量大且吸附力强的优点,另外,吸附适应性广,吸附容量大,吸附范围广,解决吸附浓缩转轮对有些废气成分处理效果差问题。

Description

一种活性碳纤维复配分子筛吸附浓缩转轮制备方法
技术领域
本发明涉及一种分子筛吸附浓缩转轮的生产技术,具体地说是一种活性碳纤维复配分子筛吸附浓缩转轮制备方法,属于挥发性有机化合物VOCs吸附处理技术领域。
背景技术
VOCs种类繁多、成分复杂、性质各异,普遍产生于工业生产中,如涂装、印刷、制药、石油、化工等行业,VOCs不仅会造成大气污染,而且还严重危害人体健康,为此,目前针对工业大风量、低浓度的废气工况,比较主流的处理方法为吸附浓缩之后焚烧处理,具有效率高、节约能源的特点。
虽然现有处理方法多样,但是在工程处理中存在一个极为严重的问题是往往因为某一种物质的存在而影响处理效果,很多情况下需要采用两种或两种以上净化技术进行组合使用,由此不但使整个处理工艺复杂而且也不经济,其中,吸附浓缩转轮以分子筛为主要吸附剂,利用分子筛的筛分性质,对VOCs分子具有较强的选择性吸附能力,但是分子筛对于低沸点分子吸附能力较弱,对于有小分子工况很容易穿透,从而影响处理效率,另外,现有的吸附浓缩转轮需要非常高的温度才能够实现完全脱附,脱附效果不佳。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能够在增大吸附容量和吸附范围的同时,降低脱附所需温度,使其脱附完全并解决吸附浓缩转轮对有些废气成分处理效果差问题的活性碳纤维复配分子筛吸附浓缩转轮制备方法。
为了解决上述技术问题,本发明的活性碳纤维复配分子筛吸附浓缩转轮制备方法,包括以下步骤:
A、先将活性炭纤维进行表面处理,经过硝酸浸泡后用去离子水清洗至中性,放置于烘箱中在100-150℃温度环境下烘干备用;
B、将以上处理过的活性炭纤维和纤维基体进行预掺杂处理并瓦楞成型;
C、将瓦楞成型的复合纸与平板纤维纸通过粘合剂进行堆叠或缠绕成型,堆叠或缠绕的方式为一层复合纸一层平板纸,该步骤下得到蜂窝体模块;
D、通过溶胶-凝胶法制备浆料作为活性炭纤维/分子筛复合吸附材料;
E、通过喷淋、浸渍或沉积的方式向步骤C中所得的蜂窝体模块表面涂覆活性炭纤维/分子筛复合吸附材料,热风干燥后再次负载,达到完全等体积浸渍或沉积,制备得到活性炭纤维/分子筛复合吸附浓缩转轮模块。
所述步骤E的具体制备方法为:将步骤A中处理过的活性炭纤维分散于液溶胶中,搅拌至充分分散后置于烘箱中加热,再转入烧结炉进行焙烧处理,制备得溶胶负载活性炭纤维,将溶胶负载活性炭纤维加入去离子水、分子筛中,充分搅拌制备成所述浆料。
所述步骤A中,所述活性炭纤维占纤维质量总和的0.5%~10%。
所述步骤A中,所述活性炭纤维是以黏胶纤维、沥青纤维或聚丙烯腈纤维为前驱体,经过炭化-活化处理而成。
所述步骤B中,所述纤维基体是陶瓷纤维、玻璃纤维或者合成纤维中的一种或多种混合物,其中,以重量百分比计,纤维基体的含量为1%~80%。
所述步骤C中,所述粘合剂是水玻璃、淀粉、糊精或聚乙烯醇等中的一种或几种的混合物。
所述液溶胶是硅溶胶、铝溶胶中的一种或两种的混合物。
本发明的优点在于:
通过对活性炭纤维进行处理并特殊的工艺方法与制得的蜂窝体模块进行处理制备活性炭纤维/分子筛复合吸附浓缩转轮模块,由于制成的活性炭纤维/分子筛复合吸附浓缩转轮模块中含有的活性炭纤维以纤维状结构存在,增大了与吸附质的接触面积,同时活性炭纤维中含有大量的微孔,并含有少量的中孔,因此使活性炭纤维/分子筛复合吸附浓缩转轮模块具有吸附量大且吸附力强的优点,另外,该特殊的制备方法制备的活性炭纤维复合分子筛吸附浓缩转轮的吸附适应性广,吸附容量大,吸附范围广,解决吸附浓缩转轮对有些废气成分处理效果差问题。
具体实施方式
下面结合具体实施方式,对本发明的活性碳纤维复配分子筛吸附浓缩转轮制备方法作进一步详细说明。
实施例一
本实施例的活性碳纤维复配分子筛吸附浓缩转轮制备方法,其制备步骤如下:
步骤1:活性炭纤维预处理:取炭化—活化的活性炭纤维用5%的稀硝酸溶液处理,此目的是液相氧化消除纤维表面裂纹或使裂纹尖端钝化,提高其拉伸强度,处理后用去离子水清洗至中性,放置于烘箱中120℃进行5h干燥处理,准备足量备用;
步骤2:活性炭纤维预掺杂处理:将步骤1中适量的活性炭纤维通过抄纸的方式加入陶瓷纤维中,其中,陶瓷纤维基体30份,活性炭纤维的用量为0.3份;
步骤3:将步骤2中掺杂有活性炭纤维的陶瓷纤维基体进行瓦楞成型,然后与平板纤维纸进行堆叠,堆叠时一层成型的瓦楞纸(复合纸)一层平板纤维纸间隔进行,瓦楞纸和平板纤维纸之间通过粘结剂粘结,制备得活性炭纤维掺杂的蜂窝体模块;
步骤4:通过溶胶-凝胶法制备浆料作为活性炭纤维/分子筛复合吸附材料:制备过程中,取步骤1中制备的活性炭纤维分散于铝溶胶中,搅拌至充分分散后置于烘箱中加热,再转入烧结炉进行焙烧处理,制备得溶胶负载活性炭纤维,取溶胶负载活性炭纤维复合物30份、主吸附剂分子筛30份、去离子水100份均匀混合,充分搅拌制备浆料;
步骤5:通过喷淋、浸渍或沉积的方式向步骤3中所得的蜂窝体模块表面涂覆活性炭纤维/分子筛复合吸附材料,热风干燥后再次负载,达到完全等体积浸渍或沉积,制备得活性炭纤维/分子筛复合吸附浓缩转轮模块。
实施例二
本实施例的活性碳纤维复配分子筛吸附浓缩转轮制备方法,其制备步骤如下:
步骤1、活性炭纤维预处理:取炭化—活化的活性炭纤维用5%的稀硝酸溶液处理,此目的是液相氧化消除纤维表面裂纹或使裂纹尖端钝化,提高其拉伸强度,处理后用去离子水清洗至中性,放置于烘箱中100℃进行8h干燥处理,准备足量备用;
步骤2:ACF预掺杂处理:将步骤1中适量的活性炭纤维通过抄纸的方式加入玻璃纤维中,其中,陶瓷纤维基体40份,活性炭纤维的用量为0.4份;
步骤3:将步骤2中掺杂有活性炭纤维的玻纤基体进行瓦楞成型,然后与平板纤维纸进行堆叠,堆叠时一层瓦楞纸一层平纤维板纸间隔进行,瓦楞纸和平板纤维纸之间通过粘结剂粘结,制备得活性炭纤维掺杂的蜂窝体模块;
步骤4、通过溶胶-凝胶法制备浆料作为活性炭纤维/分子筛复合吸附材料,步骤如下:取步骤1中制备的活性炭纤维分散于硅溶胶中,搅拌至充分分散后置于烘箱中加热,再转入烧结炉进行焙烧处理,制备得溶胶负载活性炭纤维,取溶胶负载活性炭纤维复合物40份、主吸附剂分子筛40份、去离子水200份均匀混合,充分搅拌制备浆料。
步骤5:通过喷淋、浸渍或沉积的方式向步骤3中所得的蜂窝体模块表面涂覆ACF/分子筛复合吸附材料,热风干燥后再次负载,达到完全等体积浸渍或沉积,制备得ACF/分子筛复合吸附浓缩转轮模块。
实施例三
本实施例的活性碳纤维复配分子筛吸附浓缩转轮制备方法,其制备步骤如下:
步骤1:活性炭纤维预处理:取炭化—活化的ACF用5%的稀硝酸溶液处理,此目的是液相氧化消除纤维表面裂纹或使裂纹尖端钝化,提高其拉伸强度,处理后用去离子水清洗至中性,放置于烘箱中150℃并进行6h干燥处理,准备足量备用;
步骤2:ACF预掺杂处理。将步骤1中适量的活性炭纤维和玻璃纤维、陶瓷纤维进行抄纸混合,其中,陶瓷纤维基体20份,玻璃纤维20份,ACF的用量为0.5份;
步骤3:将步骤2中掺杂有活性炭纤维的纤维基体进行瓦楞成型,然后与平板纤维纸进行堆叠,堆叠时一层瓦楞纸(复合纸)一层平板纤维纸间隔进行,瓦楞纸和平板纤维纸之间通过粘结剂粘结,制备得活性炭纤维掺杂的蜂窝体模块;
步骤4:通过溶胶-凝胶法制备ACF/分子筛复合吸附材料,具体步骤为,取步骤1中制备的活性炭纤维分散于硅溶胶和铝溶胶的混合溶胶中,搅拌至充分分散后置于烘箱中加热,再转入烧结炉进行焙烧处理,制备得溶胶负载活性炭纤维,取溶胶负载的活性炭纤维复合物60份、主吸附剂分子筛80份、去离子水200份均匀混合,充分搅拌制备浆料。
步骤5:通过喷淋、浸渍或沉积的方式向步骤3中所得的蜂窝体模块表面涂覆活性炭纤维/分子筛复合吸附材料,热风干燥后再次负载,达到完全等体积浸渍或沉积,制备得活性炭纤维/分子筛复合吸附浓缩转轮模块。
通过上述方法制备的活性炭纤维/分子筛复合吸附浓缩转轮模块是蜂窝体结构,耐热温度>400℃,吸附范围广,能吸附处理大部分的VOCs,包括如大分子苯系物、小分子醇类物质和一些极性的卤代烃等,经工程应用具有很好的吸附处理效果,能为企业和社会带来经济效益。
当然,上述说明并非是对本发明的限制,本发明也并不仅限于上述举例,本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换,也应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种活性碳纤维复配分子筛吸附浓缩转轮制备方法,包括以下步骤:
A、先将活性炭纤维进行表面处理:经过硝酸浸泡后用去离子水清洗至中性,放置于烘箱中在100-150℃温度环境下烘干备用;
B、将以上处理过的活性炭纤维和纤维基体进行预掺杂处理并瓦楞成型;
C、将瓦楞成型的复合纸与平板纤维纸通过粘合剂进行堆叠或缠绕成型,堆叠或缠绕的方式为一层复合纸一层平板纤维纸,该步骤下得到蜂窝体模块;
D、通过溶胶-凝胶法制备浆料作为活性炭纤维/分子筛复合吸附材料;
E、通过喷淋、浸渍或沉积的方式向步骤C中所得的蜂窝体模块表面涂覆活性炭纤维/分子筛复合吸附材料,热风干燥后再次负载,达到完全等体积浸渍或沉积,制备得到活性炭纤维/分子筛复合吸附浓缩转轮模块。
2.按照权利要求1所述的活性碳纤维复配分子筛吸附浓缩转轮制备方法,其特征在于:所述步骤E的具体制备方法为:将步骤A中处理过的活性炭纤维分散于液溶胶中,搅拌至充分分散后置于烘箱中加热,再转入烧结炉进行焙烧处理,制备得溶胶负载活性炭纤维,将溶胶负载活性炭纤维加入去离子水、分子筛中,充分搅拌制备成所述浆料。
3.按照权利要求1所述的活性碳纤维复配分子筛吸附浓缩转轮制备方法,其特征在于:所述步骤A中,所述活性炭纤维占纤维质量总和的0.5%~10%。
4.按照权利要求1所述的活性碳纤维复配分子筛吸附浓缩转轮制备方法,其特征在于:所述步骤A中,所述活性炭纤维是以黏胶纤维、沥青纤维或聚丙烯腈纤维为前驱体,经过炭化-活化处理而成。
5.按照权利要求1所述的活性碳纤维复配分子筛吸附浓缩转轮制备方法,其特征在于:所述步骤B中,所述纤维基体是陶瓷纤维、玻璃纤维或者合成纤维中的一种或多种混合物,其中,以重量百分比计,纤维基体的含量为1%~80%。
6.按照权利要求1所述的活性碳纤维复配分子筛吸附浓缩转轮制备方法,其特征在于:所述步骤C中,所述粘合剂是水玻璃、淀粉、糊精或聚乙烯醇等中的一种或几种的混合物。
7.按照权利要求2所述的活性碳纤维复配分子筛吸附浓缩转轮制备方法,其特征在于:所述液溶胶是硅溶胶、铝溶胶中的一种或两种的混合物。
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