[发明专利]一种用于挥发性有机物吸附的活性炭纤维吸附剂及其制备方法

说明书

本发明提供一种用于挥发性有机物吸附的活性炭纤维吸附剂，按重量百分比计，包括以下组分：磷掺杂碳化氮1~30%，活性炭纤维70~99%。本发明进一步提供一种用于挥发性有机物吸附活性炭纤维吸附剂的制备方法。本发明提供的一种用于挥发性有机物吸附的活性炭纤维吸附剂及其制备方法，可制备得到活性较高的磷掺杂碳化氮涂层，提高对醛、酮类挥发性有机物的吸脱附效率，而且可以极大改善吸附剂的循环吸附性能。

技术领域

本发明属于环境污染治理技术领域，涉及一种用于挥发性有机物吸附的活性炭纤维吸附剂及其制备方法，具体涉及一种用于挥发性有机物吸附的磷掺杂碳化氮改性的活性炭纤维吸附剂及其制备方法。

背景技术

挥发性有机物化合物(VOCs)是指在常温下饱和蒸气压大于70Pa、常压下沸点在260℃以内的有机化合物，如许多苯系物、烃类及醇类等，是大气环境中常见的污染物。在现代工业中，诸如化工、石化、制药、电子、化纤、橡胶、涂料等企业及印染、印刷、涂布、涂装等工艺过程中都涉及到VOCs废气的产生和排放，其中，苯系物具有强烈的三致作用(致突变、致癌和致畸)，对生态环境及人体健康危害巨大，需加以监测及处理。

活性炭纤维(activated carbon fiber)是利用炭纤维技术和活性炭技术相结合发展起来的一种新型炭质吸附材料，与传统的颗粒活性炭(granular activated carbon)相比，活性炭纤维(ACF)具有比表面积大、微孔发达、孔径分布窄、吸附速度快、吸附能力强和再生容易等特点。为了最大限度的提高活性炭纤维对大气污染物的吸附能力，国内外都在进行一系列的活性炭纤维的改性工作。

文献1(Zhang等，Journal of the American Chemical Society，2010年，第132卷，第6294～6295页)报道了以1-丁基-3甲基-咪唑的六氟磷酸型离子液体(Bmim-PF₆)作为含磷添加物与二氰基胺混合进行热聚合，从而得到一系列磷改性的碳化氮(g-C₃N₄)材料，其磷元素的含量最高可以达到3.5％。文献2(王永芳等，物理化学学报，2016年，第32卷第2期，第481～492页)报道了一种以磷酸活化改性制备的不同种类的含磷活性炭，其磷元素最大含量仅为5.8％。进一步提高磷元素的含量是优化磷改性活性炭吸附性能的关键，且磷掺杂碳化氮改性的活性炭纤维用于吸附挥发性有机物的研究，依然鲜有报道。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种实现经济节能、绿色环保的活性炭纤维吸附剂及其制备方法，从而实现对醛、酮类挥发性有机物具有极高吸脱附效率和优异循环吸附性能。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种用于挥发性有机物吸附的活性炭纤维吸附剂，按重量百分比计，包括以下组分：

磷掺杂碳化氮 1～30％，

活性炭纤维 70～99％。

优选地，所述一种用于挥发性有机物吸附的活性炭纤维吸附剂，按重量百分比计，包括以下组分：

磷掺杂碳化氮 5～20％，

活性炭纤维 80～95％。

优选地，所述磷掺杂碳化氮中，所述磷元素在碳化氮中的掺杂量为1-30wt％。所述磷掺杂碳化氮是含磷前驱体和含氮前驱体反应得到。

优选地，所述活性炭纤维选自粘胶基活性炭纤维、聚丙烯腈(PAN)基活性炭纤维、酚醛基活性炭纤维、沥青基活性炭纤维、聚乙烯醇(PVA)基活性炭纤维、木质素活性炭纤维中的一种。

本发明第二方面提供一种用于挥发性有机物吸附的活性炭纤维吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

1)将含磷前驱体、含氮前驱体溶于水中，再逐步滴加表面活性剂，搅拌至完全溶解，获得混合溶液；