CN116770581B - 采用金属离子纯化剂制备抗氧化碳纤维固毡的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了采用金属离子纯化剂制备抗氧化碳纤维固毡的方法，属于碳纤维材料领域。具体的，本发明将聚丙烯腈经溶胀、静电纺丝、预氧化、微波加热炭化、水蒸气活化、纯化后得到碳纤维固毡；本发明制备的碳纤维固毡，具有极大的比表面积以及纤维表面具有小孔等特殊形态，这些特性使得其在废水、废气处理、水净化等领域有着广泛的应用；本发明制备的碳纤维固毡，经循环利用测试：电加热300℃脱附1h即可回用，5次回用后，纤维毡的质量在96%以上，去除率仍能保持在90%左右，说明再生循环利用性良好，吸附效果也好，这为活性超细炭纤维固毡吸附剂在水处理中的应用提供技术支持。

Description

采用金属离子纯化剂制备抗氧化碳纤维固毡的方法
技术领域
本发明涉及碳纤维材料领域，尤其是一种采用金属离子纯化剂制备抗氧化碳纤维固毡的方法。
背景技术
聚丙烯腈纤维是较早实现工业化的合成纤维之一，以原丝为前驱体制备的碳纤维综合性能最好。由于超细碳纤维不仅具有碳纤维本身结构上的特点而且具有纳米纤维的超细直径，如今在作为催化剂载体、锂离子电池阳极材料、双电层电容器电极、场电子发射材料以及增强材料等领域极具应用价值。
授权公告号为CN1168860C的中国专利，公开了一种活性碳纤维毡、布连续制备方法，由原纤维（中间体）匀速通过装有2％磷酸铵溶液的预处理器后干燥，然后在300～450℃条件下碳化，最后在850～1300℃和氮气和水蒸气混合气体条件下活化而得到。该产品比表面积800～3200m2/g、孔径分布0.6～2.3nm。外观手感好、灰份少、无斑点、适用于在各种废水、废气治理、净化装置中作吸附剂、吸附量大、脱除速度快、易再生、且耐热、耐酸碱。
授权公告号为CN101851394B的中国专利，公开了中空碳纤维毡环氧树脂复合材料及其制备方法，该发明由中空碳纤维毡和环氧树脂胶制成；方法：将尿素和碳粉放入到石墨坩埚中，然后在气氛烧结炉中制成中空碳纤维毡；然后将中空碳纤维毡放入模具中，密封之后，真空灌注由双酚A型环氧树脂、丙酮和二乙烯三胺组成的环氧树脂胶，然后模具经压制、真空干燥后得到中空碳纤维毡环氧树脂复合材料。该发明的中空碳纤维毡是自编织成的，该复合材料的密度仅为0.92g/cm3～0.94g/cm3，可以用于宇宙飞船、人造卫星、航天飞机和导弹上。
授权公告号为CN102730801B的中国专利，公开了一种有序介孔碳-活性碳纤维毡复合材料的制备方法及其应用。该发明所公开的OMC-ACF复合碳材料是一种用酚醛树脂作为碳源，F127作为结构导向剂，二者按照一定的比例同时涂布在ACF表面，通过分子间自组装、热聚合以及惰性气体保护下煅烧制得的新型块状具有有序介孔结构的碳材料，该材料由于具有较大的比表面积，高孔容，较大的孔径，能作为一种新型的电极材料使用。该发明制备的新型块状碳材料在作为电-Fenton反应的阴极扩散氧气降解染料废水的试验中表现出高的催化降解活性，稳定性高等优点，并且生产工艺简单，成本低廉，易工业化。
现有公开专利及技术制备碳纤维主要有：基体法、喷淋法和气相流动催化法等。但这些方法制备的碳纤维直径都较大，大多在微米级，用于增强复合材料时和基体的结合不理想，均不能体现出碳纤维的优点。
另外，聚丙烯腈基碳纤维的聚合过程是由丙烯腈聚合单体经自由基聚合反应得到的纺丝原液，然后经过纺丝、预氧化、碳化和石墨化而制备的一种碳纤维材料。生产过程中金属装备的污染，在碳纤维保温毡的针刺成型一碳化一石墨化等生产过程中，保温毡会与各种金属装备和刀具接触，生产车间空气中的粉尘也会污染碳纤维保温毡，在毡体制备完成后，仍需对保温毡进行整体的纯化处理，生产车间空气中的粉尘都会造成纤维中杂质含量增多，金属杂质元素的存在对碳毡的氧化起催化作用，制备碳纤维毡的生产厂家无法控制上游碳纤维的生产过程，因此只能选用碳纤维中杂质含量比较低的种类，制备成毡体后再进行纯化处理。
发明内容
本发明克服了现有技术存在的不足，提供了一种采用金属离子纯化剂制备抗氧化碳纤维固毡的方法，本发明制备的碳纤维固毡再生循环利用性良好，吸附效果也好，为活性超细碳纤维固毡吸附剂在水处理中的应用提供技术支持。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种采用金属离子纯化剂制备抗氧化碳纤维固毡的方法，其操作步骤为：
S1聚丙烯腈制备：按重量份，称取5-10份二甲亚砜、90-95份水、95-100份丙烯腈单体、0.5-1.5份衣康酸、0.5-1份偶氮二异丁腈，溶液充分混合后倒入聚合釜中，在氮气保护下，升温聚合；然后依次用丙酮和热的去离子水脱单，聚合物凝固后，真空干燥至恒重，得到聚丙烯腈；
S2预处理：按重量份，称取20-30份聚丙烯腈，加入到60-80份溶剂中，在50-60℃下搅拌1-2h至完全溶胀，冷却后在室温下搅拌8-12h后备用；
S3静电纺丝：将配好的纺丝液吸入注射器后，调节纺丝电压，纺程，进行静电纺丝，得到聚丙烯腈超细纤维毡；
S4预氧化：将纤维毡夹住在可调温烘箱内，通入空气，缓慢升温，氧化；
S5微波加热炭化：在高纯氮气保护下，在微波加热装置中炭化；
S6活化：在氮气保护下，在微波炉中，通入水蒸气，水蒸气流量为2ml/min，进行活化后得到碳纤维固毡；
S7配置金属离子纯化剂：按重量份，加入100-150份5-10mol/l的盐酸，10-15份对巯基对苯二甲酸，0.01-0.5份1-丁基磺酸-3-甲基咪唑氯盐，0.5-2.5份1-羧乙基-3-甲基咪唑氯盐，20-40℃混合时间为60-80min，得到金属离子纯化剂；
S8纯化：使用上述金属离子纯化剂对碳纤维固毡进行超声浸渍处理，固液比为1：5，超声频率为30-50kHz，70-90℃浸渍130-300min，取出碳纤维固毡，使用超纯水进行水洗2-5次，干燥，得到碳纤维固毡。
进一步地，所述S1聚丙烯腈制备过程中反应温度为50-70℃，时间为6-8h。
进一步地，所述S2预处理过程中溶剂为N，N二甲基甲酰胺。
进一步地，所述S3静电纺丝电压为13-27KV。
进一步地，所述S3静电纺程为10-30cm。
进一步地，所述S4预氧化温度为200-280℃，时间为20-30min。
进一步地，所述S5炭化温度为700-900℃，时间为20-50min。
进一步地，所述S6微波炉活化为高火，活化1-3min。
反应机理：
金属离子K、Na、Fe、Ti、Cu、Mg、Li、Cr、V、Co、Ni通过盐酸溶出，多价位的金属离子Ca、Fe、Ti、Mg、Cr、V、Co与对巯基对苯二甲酸生成有机金属，低价位的金属离子K、Na、Li、Ni与1-羧乙基-3-甲基咪唑氯盐，1-丁基磺酸-3-甲基咪唑氯盐生成较稳定杂环结构的金属络合物，再经洗涤除去金属离子。
技术效果：
本发明采用金属离子纯化剂制备抗氧化碳纤维固毡的方法，与现有技术相比，具有以下显著效果：
1、本发明制备的碳纤维固毡，物理化学性质稳定、比表面积大、导电性能优异；
2、本发明制备的碳纤维固毡，具有极大的比表面积，以及纤维表面具有小孔等特殊形态，这些特性使得其在在废水、废气处理、水净化等领域有着广泛的应用；
3、本发明具有工艺简单、方便、成本廉价等特点；相较于传统的高温热处理法，显著降低了纯化过程所需的温度，大大缩短了纯化时间，相较于酸洗法则显著提升了纯化效果。
4、本发明制备的碳纤维固毡，具有连续、密实、直径分布均匀等特点；
5、本发明制备的碳纤维固毡，经循环利用测试：电加热300℃脱附1h即可回用，5次回用后，碳纤维固毡的质量在96%以上，去除率仍能保持在90%左右，说明再生循环利用性良好，吸附效果也好，这为活性超细碳纤维固毡吸附剂在水处理中的应用提供技术支持；
6、去除金属离子后能够减少发生氧化反应的活性位点，得到的高纯度碳纤维固毡的抗氧化性能得到提升；
7、碳纤维固毡原样中金属杂质含量为236.6ppm，经本发明纯化后降至54.9ppm。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤，以便阐释本发明提出的结构。显然，本发明的施行并不限定于本领域的技术人员所熟悉的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
实施例1：采用金属离子纯化剂制备抗氧化碳纤维固毡的方法，其操作步骤为：
S1预处理：称取20kg聚丙烯腈，加入到60kg溶剂中，在50℃下搅拌1h至完全溶胀，冷却后在室温下搅拌8h后备用；
S2静电纺丝：将配好的纺丝液吸入注射器后，调节纺丝电压，纺程，进行静电纺丝，得到聚丙烯腈超细纤维毡；
S3预氧化：将纤维毡夹住在可调温烘箱内，通入空气，缓慢升温，氧化；
S4微波加热炭化：在高纯氮气保护下，在微波加热装置中炭化；
S5活化：在氮气保护下，在微波炉中，通入水蒸气，水蒸气流量为2ml/min，进行活化后得到碳纤维固毡；
S6纯化：配置金属离子纯化剂，对碳纤维固毡进行超声浸渍处理，固液比为1：5，超声频率为30kHz，70℃浸渍130min，取出碳纤维固毡，使用超纯水进行水洗2次，干燥，得到碳纤维固毡。
所述S1预处理过程中溶剂为N，N二甲基甲酰胺。
所述S2静电纺丝电压为13KV。
所述S2静电纺程为10cm。
所述S3预氧化温度为200℃，时间为20min。
所述S4炭化温度为700℃，时间为20min。
所述S5微波炉活化为高火，活化1min。
所述的金属离子纯化剂的制备方法为：
加入100kg5mol/l的盐酸，10kg对巯基对苯二甲酸，0.01kg1-丁基磺酸-3-甲基咪唑氯盐，0.5kg1-羧乙基-3-甲基咪唑氯盐，20℃混合时间为60min，得到金属离子纯化剂。
所述的聚丙烯腈的制备方法为：
称取5kg二甲亚砜、90kg水、95kg丙烯腈单体、0.5kg衣康酸、0.5kg偶氮二异丁腈，溶液充分混合后倒入聚合釜中，在氮气保护下，升温聚合；然后依次用丙酮和热的去离子水脱单，聚合物凝固后，真空干燥至恒重，得到聚丙烯腈。
所述的反应温度为50℃，时间为6h。
实施例2：采用金属离子纯化剂制备抗氧化碳纤维固毡的方法，其操作步骤为：
S1预处理：称取24kg聚丙烯腈，加入到65kg溶剂中，在55℃下搅拌1.5h至完全溶胀，冷却后在室温下搅拌9h后备用；
S2静电纺丝：将配好的纺丝液吸入注射器后，调节纺丝电压，纺程，进行静电纺丝，得到聚丙烯腈超细纤维毡；
S3预氧化：将纤维毡夹住在可调温烘箱内，通入空气，缓慢升温，氧化；
S4微波加热炭化：在高纯氮气保护下，在微波加热装置中炭化；
S4微波加热炭化：在高纯氮气保护下，在微波加热装置中炭化；
S5活化：在氮气保护下，在微波炉中，通入水蒸气，水蒸气流量为2ml/min，进行活化后得到碳纤维固毡；
S6纯化：配置金属离子纯化剂，对碳纤维固毡进行超声浸渍处理，固液比为1：5，超声频率为40kHz，75℃浸渍200min，取出碳纤维固毡，使用超纯水进行水洗3次，干燥，得到碳纤维固毡。
所述S1预处理过程中溶剂为N，N二甲基甲酰胺。
所述S2静电纺丝电压为20KV。
所述S2静电纺程为20cm。
所述S3预氧化温度为230℃，时间为25min。
所述S4炭化温度为750℃，时间为30min。
所述S5微波炉活化为高火，活化2min。
所述的金属离子纯化剂的制备方法为：
加入110kg5mol/l的盐酸，12kg对巯基对苯二甲酸，0.2kg1-丁基磺酸-3-甲基咪唑氯盐，1kg1-羧乙基-3-甲基咪唑氯盐，25℃混合时间为65min，得到金属离子纯化剂。
所述的聚丙烯腈的制备方法为：
称取7kg二甲亚砜、92kg水、97kg丙烯腈单体、1kg衣康酸、0.6kg偶氮二异丁腈，溶液充分混合后倒入聚合釜中，在氮气保护下，升温聚合；然后依次用丙酮和热的去离子水脱单，聚合物凝固后，真空干燥至恒重，得到聚丙烯腈。
所述的反应温度为55℃，时间为7h。
实施例3：采用金属离子纯化剂制备抗氧化碳纤维固毡的方法，其操作步骤为：
S1预处理：称取28kg聚丙烯腈，加入到75kg溶剂中，在55℃下搅拌1.5h至完全溶胀，冷却后在室温下搅拌11h后备用；
S2静电纺丝：将配好的纺丝液吸入注射器后，调节纺丝电压，纺程，进行静电纺丝，得到聚丙烯腈超细纤维毡；
S3预氧化：将纤维毡夹住在可调温烘箱内，通入空气，缓慢升温，氧化；
S4微波加热炭化：在高纯氮气保护下，在微波加热装置中炭化；
S4微波加热炭化：在高纯氮气保护下，在微波加热装置中炭化；
S5活化：在氮气保护下，在微波炉中，通入水蒸气，水蒸气流量为2ml/min，进行活化后得到碳纤维固毡；
S6纯化：配置金属离子纯化剂，对碳纤维固毡进行超声浸渍处理，固液比为1：5，超声频率为40kHz，85℃浸渍260min，取出碳纤维固毡，使用超纯水进行水洗4次，干燥，得到碳纤维固毡。
所述S1预处理过程中溶剂为N，N二甲基甲酰胺。
所述S2静电纺丝电压为25KV。
所述S2静电纺程为20cm。
所述S3预氧化温度为260℃，时间为25min。
所述S4炭化温度为850℃，时间为40min。
所述S5微波炉活化为高火，活化2min。
所述的金属离子纯化剂的制备方法为：
加入140kg10mol/l的盐酸，14kg对巯基对苯二甲酸，0.4kg1-丁基磺酸-3-甲基咪唑氯盐，2kg1-羧乙基-3-甲基咪唑氯盐，35℃混合时间为75min，得到金属离子纯化剂。
所述的聚丙烯腈的制备方法为：
称取9kg二甲亚砜、94kg水、98kg丙烯腈单体、1kg衣康酸、0.8kg偶氮二异丁腈，溶液充分混合后倒入聚合釜中，在氮气保护下，升温聚合；然后依次用丙酮和热的去离子水脱单，聚合物凝固后，真空干燥至恒重，得到聚丙烯腈。
所述的反应温度为65℃，时间为7h。
实施例4：采用金属离子纯化剂制备抗氧化碳纤维固毡的方法，其操作步骤为：
S1预处理：称取30kg聚丙烯腈，加入到80kg溶剂中，在60℃下搅拌2h至完全溶胀，冷却后在室温下搅拌12h后备用；
S2静电纺丝：将配好的纺丝液吸入注射器后，调节纺丝电压，纺程，进行静电纺丝，得到聚丙烯腈超细纤维毡；
S3预氧化：将纤维毡夹住在可调温烘箱内，通入空气，缓慢升温，氧化；
S4微波加热炭化：在高纯氮气保护下，在微波加热装置中炭化；
S4微波加热炭化：在高纯氮气保护下，在微波加热装置中炭化；
S5活化：在氮气保护下，在微波炉中，通入水蒸气，水蒸气流量为2ml/min，进行活化后得到碳纤维固毡；
S6纯化：配置金属离子纯化剂，对碳纤维固毡进行超声浸渍处理，固液比为1：5，超声频率为50kHz，90℃浸渍300min，取出碳纤维固毡，使用超纯水进行水洗5次，干燥，得到碳纤维固毡。
所述S1预处理过程中溶剂为N，N二甲基甲酰胺。
所述S2静电纺丝电压为27KV。
所述S2静电纺程为30cm。
所述S3预氧化温度为280℃，时间为30min。
所述S4炭化温度为900℃，时间为50min。
所述S5微波炉活化为高火，活化3min。
所述的金属离子纯化剂的制备方法为：
加入150kg10mol/l的盐酸，15kg对巯基对苯二甲酸，0.5kg1-丁基磺酸-3-甲基咪唑氯盐，2.5kg1-羧乙基-3-甲基咪唑氯盐，40℃混合时间为80min，得到金属离子纯化剂。
所述的聚丙烯腈的制备方法为：
称取10kg二甲亚砜、95kg水、100kg丙烯腈单体、1.5kg衣康酸、1kg偶氮二异丁腈，溶液充分混合后倒入聚合釜中，在氮气保护下，升温聚合；然后依次用丙酮和热的去离子水脱单，聚合物凝固后，真空干燥至恒重，得到聚丙烯腈。
所述的反应温度为70℃，时间为8h。
对比例1：一种采用金属离子纯化剂制备抗氧化碳纤维固毡的方法，其操作步骤为：
S1预处理：称取20kg聚丙烯腈，加入到60kg溶剂中，在50℃下搅拌1h至完全溶胀，冷却后在室温下搅拌8h后备用；
S2静电纺丝：将配好的纺丝液吸入注射器后，调节纺丝电压，纺程，进行静电纺丝，得到聚丙烯腈超细纤维毡；
S3预氧化：将纤维毡夹住在可调温烘箱内，通入空气，缓慢升温，氧化；
S4微波加热炭化：在高纯氮气保护下，在微波加热装置中炭化；
S4微波加热炭化：在高纯氮气保护下，在微波加热装置中炭化；
S5活化：在氮气保护下，在微波炉中，通入水蒸气，水蒸气流量为2ml/min，进行活化后得到碳纤维固毡。
所述S1预处理过程中溶剂为N，N二甲基甲酰胺。
所述S2静电纺丝电压为13KV。
所述S2静电纺程为10cm。
所述S3预氧化温度为200℃，时间为20min。
所述S4炭化温度为700℃，时间为20min。
所述S5微波炉活化为高火，活化1min。
所述的聚丙烯腈的制备方法为：
称取5kg二甲亚砜、90kg水、95kg丙烯腈单体、0.5kg衣康酸、0.5kg偶氮二异丁腈，溶液充分混合后倒入聚合釜中，在氮气保护下，升温聚合；然后依次用丙酮和热的去离子水脱单，聚合物凝固后，真空干燥至恒重，得到聚丙烯腈。
所述的反应温度为50℃，时间为6h。
对比例2：一种采用金属离子纯化剂制备抗氧化碳纤维固毡的方法，其操作步骤为：
S1预处理：称取20kg聚丙烯腈，加入到60kg溶剂中，在50℃下搅拌1h至完全溶胀，冷却后在室温下搅拌8h后备用；
S2静电纺丝：将配好的纺丝液吸入注射器后，调节纺丝电压，纺程，进行静电纺丝，得到聚丙烯腈超细纤维毡；
S3预氧化：将纤维毡夹住在可调温烘箱内，通入空气，缓慢升温，氧化；
S4微波加热炭化：在高纯氮气保护下，在微波加热装置中炭化；
S4微波加热炭化：在高纯氮气保护下，在微波加热装置中炭化；
S5活化：在氮气保护下，在微波炉中，通入水蒸气，水蒸气流量为2ml/min，进行活化后得到碳纤维固毡；
S6纯化：配置金属离子纯化剂，对碳纤维固毡进行超声浸渍处理，固液比为1：5，超声频率为30kHz，70℃浸渍130min，取出碳纤维固毡，使用超纯水进行水洗2次，干燥，得到碳纤维固毡。
所述S1预处理过程中溶剂为N，N二甲基甲酰胺。
所述S2静电纺丝电压为13KV。
所述S2静电纺程为10cm。
所述S3预氧化温度为200℃，时间为20min。
所述S4炭化温度为700℃，时间为20min。
所述S5微波炉活化为高火，活化1min。
所述的金属离子纯化剂的制备方法为：
加入100kg5mol/l的盐酸，10kg对巯基对苯二甲酸，0.5kg1-羧乙基-3-甲基咪唑氯盐，20℃混合时间为60min，得到金属离子纯化剂。
所述的聚丙烯腈的制备方法为：
称取5kg二甲亚砜、90kg水、95kg丙烯腈单体、0.5kg衣康酸、0.5kg偶氮二异丁腈，溶液充分混合后倒入聚合釜中，在氮气保护下，升温聚合；然后依次用丙酮和热的去离子水脱单，聚合物凝固后，真空干燥至恒重，得到聚丙烯腈。
所述的反应温度为50℃，时间为6h。
对比例3：一种采用金属离子纯化剂制备抗氧化碳纤维固毡的方法，其操作步骤为：
S1预处理：称取20kg聚丙烯腈，加入到60kg溶剂中，在50℃下搅拌1h至完全溶胀，冷却后在室温下搅拌8h后备用；
S2静电纺丝：将配好的纺丝液吸入注射器后，调节纺丝电压，纺程，进行静电纺丝，得到聚丙烯腈超细纤维毡；
S3预氧化：将纤维毡夹住在可调温烘箱内，通入空气，缓慢升温，氧化；
S4微波加热炭化：在高纯氮气保护下，在微波加热装置中炭化；
S4微波加热炭化：在高纯氮气保护下，在微波加热装置中炭化；
S5活化：在氮气保护下，在微波炉中，通入水蒸气，水蒸气流量为2ml/min，进行活化后得到碳纤维固毡；
S6纯化：配置金属离子纯化剂，对碳纤维固毡进行超声浸渍处理，固液比为1：5，超声频率为30kHz，70℃浸渍130min，取出碳纤维固毡，使用超纯水进行水洗2次，干燥，得到碳纤维固毡。
所述S1预处理过程中溶剂为N，N二甲基甲酰胺。
所述S2静电纺丝电压为13KV。
所述S2静电纺程为10cm。
所述S3预氧化温度为200℃，时间为20min。
所述S4炭化温度为700℃，时间为20min。
所述S5微波炉活化为高火，活化1min。
所述的金属离子纯化剂的制备方法为：
加入100kg5mol/l的盐酸，10kg对巯基对苯二甲酸，0.01kg1-丁基磺酸-3-甲基咪唑氯盐，20℃混合时间为60min，得到金属离子纯化剂。
所述的聚丙烯腈的制备方法为：
称取5kg二甲亚砜、90kg水、95kg丙烯腈单体、0.5kg衣康酸、0.5kg偶氮二异丁腈，溶液充分混合后倒入聚合釜中，在氮气保护下，升温聚合；然后依次用丙酮和热的去离子水脱单，聚合物凝固后，真空干燥至恒重，得到聚丙烯腈。
所述的反应温度为50℃，时间为6h。
实施例评价：
1、将碳纤维固毡剪成长120mm宽10mm的条形，用电子万能试验机，以1mm/min的速度拉伸，测试碳纤维固毡的力学性能；
2、循环利用测试：将使用过的碳纤维固毡用电加热300℃脱附1h后回用，5次回用后，测试其去除率。
3、抗氧化性能测试：采用静态空气等温氧化法，取一定质量的试样，置于已恒重的瓷方舟中，置于马弗炉中灼烧，气氛为空气，设置氧化温度及不同的保温时间，冷却至室温后，称量剩余的试样质量。
表1：实施例与对比例测试结果
通过以上实施例与对比例的测试结果比较，本发明制备的碳纤维固毡，经循环利用测试：电加热300℃脱附1h即可回用，5次回用后，碳纤维固毡的质量在96%以上，去除率仍能保持在90%左右，说明再生循环利用性良好，吸附效果也好，这为活性超细碳纤维固毡吸附剂在水处理中的应用提供技术支持；本发明制备的碳纤维固毡的抗氧化性能得到提升；本发明制备的碳纤维固毡原样中金属杂质含量为236.6ppm，经本发明纯化后降至54.9ppm。
本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (8)

1.一种采用金属离子纯化剂制备抗氧化碳纤维固毡的方法，其特征在于：操作步骤为：
S1聚丙烯腈制备：按重量份，称取5-10份二甲亚砜、90-95份水、95-100份丙烯腈单体、0.5-1.5份衣康酸、0.5-1份偶氮二异丁腈，溶液充分混合后倒入聚合釜中，在氮气保护下，升温聚合；然后依次用丙酮和热的去离子水脱单，聚合物凝固后，真空干燥至恒重，得到聚丙烯腈；
S2预处理：按重量份，称取20-30份聚丙烯腈，加入到60-80份溶剂中，在50-60℃下搅拌1-2h至完全溶胀，冷却后在室温下搅拌8-12h后备用；
S3静电纺丝：将配好的纺丝液吸入注射器后，调节纺丝电压，纺程，进行静电纺丝，得到聚丙烯腈超细纤维毡；
S4预氧化：将纤维毡夹住在可调温烘箱内，通入空气，缓慢升温，氧化；
S5微波加热炭化：在高纯氮气保护下，在微波加热装置中炭化；
S6活化：在氮气保护下，在微波炉中，通入水蒸气，水蒸气流量为2ml/min，进行活化后得到碳纤维固毡；
S7配置金属离子纯化剂：按重量份，加入100-150份5-10mol/l的盐酸，10-15份对巯基对苯二甲酸，0.01-0.5份1-丁基磺酸-3-甲基咪唑氯盐，0.5-2.5份1-羧乙基-3-甲基咪唑氯盐，20-40℃混合时间为60-80min，得到金属离子纯化剂；
S8纯化：使用上述金属离子纯化剂对碳纤维固毡进行超声浸渍处理，固液比为1：5，超声频率为30-50kHz，70-90℃浸渍130-300min，取出碳纤维固毡，使用超纯水进行水洗2-5次，干燥，得到碳纤维固毡。
2.根据权利要求1所述的采用金属离子纯化剂制备抗氧化碳纤维固毡的方法，其特征在于：所述S1聚丙烯腈制备过程中反应温度为50-70℃，时间为6-8h。
3.根据权利要求1所述的采用金属离子纯化剂制备抗氧化碳纤维固毡的方法，其特征在于：所述S2预处理过程中溶剂为N，N二甲基甲酰胺。
4.根据权利要求1所述的采用金属离子纯化剂制备抗氧化碳纤维固毡的方法，其特征在于：所述S3静电纺丝电压为13-27KV。
5.根据权利要求1所述的采用金属离子纯化剂制备抗氧化碳纤维固毡的方法，其特征在于：所述S3静电纺程为10-30cm。
6.根据权利要求1所述的采用金属离子纯化剂制备抗氧化碳纤维固毡的方法，其特征在于：所述S4预氧化温度为200-280℃，时间为20-30min。
7.根据权利要求1所述的采用金属离子纯化剂制备抗氧化碳纤维固毡的方法，其特征在于：所述S5炭化温度为700-900℃，时间为20-50min。
8.根据权利要求1所述的采用金属离子纯化剂制备抗氧化碳纤维固毡的方法，其特征在于：所述S6微波炉活化为高火，活化1-3min。
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