[发明专利]功能活性碳纤维、制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种功能活性碳纤维、制备方法及其应用。所述功能活性碳纤维的制备方法，包括下述步骤：Ⅰ.粘胶纤维通入蒸气活化，得到活性碳纤维；Ⅱ.将酸、无水乙醇混合，超声处理，得到酸处理液；将活性碳纤维置于酸处理液中进行浸渍处理，活化；Ⅲ.将金属盐、无水乙醇混合，搅拌均匀后加入添加剂，加入酸处理的活性碳纤维进行浸渍处理，干燥，活化。具有比表面积大、孔径适中、分布均匀、吸附速度快、杂质少等优点，本发明的功能活性碳纤维能够吸附水中的有机物、余氯、异味以及色素，提高了活性碳纤维的亲水性、抗菌性和生物相容性，具有良好的稳定性，在有机溶剂回收、饮用水净化、空气净化和污水处理领域有着广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种功能活性碳纤维、制备方法及其应用。

背景技术

活性碳纤维(activated carbon fiber，ACF)，也称作纤维状活性碳，是一种性能优于粉末活性碳和颗粒活性碳的高效活性吸附材料和环保工程材料，其具有微孔多、比表面积大的结构特点，它有超过50％的碳原子位于内外表面并构筑成了独特的吸附结构，通常被称为表面性固体。活性碳纤维是以聚丙烯基、粘胶基纤维、沥青基纤维为原料，经高温碳化活化工艺处理而制成的新型的吸附材料，较窄的孔径分布和较发达的比表面积使得它具有较快的吸附、脱附速度和较大的吸附容量，并且由于它可方便地加工为布、毡、纸等不同的形状，有耐腐蚀耐酸碱等特性，使得其一问世就得到了社会的广泛关注和深入的研究，目前碳纤维已在许多领域得到了广泛的应用，如环境保护、催化、医药、军工等。

随着当今环境污染的日益突出和人类环境意识的不断提高，治理三废污染和保护生存环境己经列入了各政府部门的议事日程。活性碳纤维能高效的去除气体或溶液中的有害物质，是广泛应用于饮水和空气的净化、溶剂的回收、废水的处理、催化剂的制造以及个体防护等尖端科技领域的高科技材料。近年来碳纤维在溶剂回收及水处理中得到了广泛的应用，因其广大的发展前景而被人们誉为二十一世纪里最为先进的环保材料之一。

作为第一代的多孔炭吸附材料，活性炭因来源广泛，价格适中等特点，成为最常用的吸附材料，但是由于普通活性炭存在灰分高、孔容小、微孔分布过宽、比表面积小和吸附选择性能差等特点，加上其表面官能团及电化学性质的一些限制，使其对污染物的吸附去除作用有限，且原来的粒状和粉状活性炭明显暴露出许多难以克服的弱点，而且它的物理形状使它在应用操作上较不方便、工程适应性差等，而随着生产和生活水平的提高，人们对活性炭等吸附材料的性能要求也越来越高，因此活性炭远远不能满足国内外市场的要求。

活性碳纤维是第二代的新型炭质吸附材料，是一种多孔性纤维状吸附材料，结构上与活性炭有很大的差别。活性碳纤维具有纤维直径小，比表面积高，微孔结构发达，孔径小且分布窄，吸附容量大，吸附脱附速度快，再生较容易，并可根据具体要求制备成相应的形态，如毡、布等，使用方便等优点。制造活性碳纤维的基体原料有很多，如聚丙烯腈、聚乙烯醇、粘胶纤维、酚醛树脂纤维以及沥青基纤维等。这些原料经过预氧化、炭化和活化制成活性碳纤维。特别是聚丙烯腈基活性碳纤维，含有氮官能团，对硫系化合物和氮系化合物具有特殊的吸附能力，使用范围较广。然而活性碳纤维的广泛使用也受到一定限制，主要的因素是成本和纤维性能，限制了其广泛应用。现有技术中的活性碳纤维的表面能依然不高，还需要进一步改进；同时，活性碳纤维强度低，抗冲击能力较差，抗菌性能不佳等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种功能活性碳纤维、制备方法及其应用。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供了一种功能活性碳纤维的制备方法，包括下述步骤：

Ⅰ.粘胶纤维升温至700-900℃，通入含过氧化氢的水蒸气进行活化，得到活性碳纤维；

Ⅱ.将酸、无水乙醇按(1.5-5)：(5-20)的体积比混合，超声处理，得到酸处理液；将活性碳纤维置于酸处理液中进行浸渍处理，升温至700-900℃进行活化，干燥后得到酸处理的活性碳纤维；