[发明专利]一种活性炭纤维表面改性的方法

说明书

本发明属于一种活性炭纤维(ACF)表面再处理的方法，具体地说涉及一种活性炭纤维表面改性以提高其脱除SO₂能力的方法。

煤燃烧尾气中的SO₂可采用ACF将其催化氧化为H₂SO₄而脱除，但由于制备的或市售的ACF脱除SO₂的活性不太理想，通常采用热处理、HNO₃氧化热处理等改性方法来提高其脱硫活性。热处理方法(Energyand fuel,1994,8,1337-1340;1997,11,272-276)是将市售的比表面积不同的ACF在惰性气氛中高温热处理1h后制得改性ACF。但该方法不适用于比表面积较小的ACF，即便对于比表面积较大的ACF来说，其SO₂脱除率尚需进一步提高。HNO₃氧化热处理方法(Energy and,fuel,1997,11,289-291)是用HNO₃在80-100℃下先对ACF进行氧化后再在高温下热处理。由于采用HNO₃氧化，必然在后续工艺中增加洗涤工序，而且氧化过程控制较难，重现性不好。

本发明的目的是提供一种操作简单的且适用于不同比表面积ACF的表面改性以提高其脱除SO₂能力的方法。

本发明的目的是这样实现的：先对ACF表面进行氧化，然后再在惰性气氛中高温热处理制得表面改性的ACF。

其方法包括如下步骤：

(1)将制备的或市售的ACF放入高温炉中，在N₂保护升温到250-550℃；

(2)将N₂切换成氧气或空气在上述温度下氧化0.5-4h；

(3)将氧气或空气切换成N₂升温到700-1200℃，保持1-2h，最后在N₂保护下自然冷却即得改性ACF。

本发明所使用的脱硫条件如下：模拟烟气组成为SO₂:1000ppm,O₂：5vol％,H₂O：10vol％；反应温度为30℃；接触时间W/F(其中ACF重量W：0.1-0.25g；气体流速F：100ml/min)为1.0-2.5×10^-3g.min/ml。对于比表面积大于500m²/g的ACF的脱硫率可达100％，即使对于比表面积小于500m²/g的ACF的脱硫率亦可达88％。

本发明具有如下优点：

1．操作简单、方便。

2．ACF表面性质容易控制，重现性好。

3．不管用何种方法制备的ACF以及ACF的比表面积大小如何，经本方法改性的ACF的SO₂脱除率显著提高。

本发明的实施例如下：

实施例1

比表面积为463m²/g的水蒸汽活化的聚丙烯腈基ACF在N₂保护下升温到350℃后，改用空气氧化2.5h，然后切换成N₂于800℃下热处理1h，自然冷却后制得氧化热处理改性的ACF。SO₂在氧化热处理改性的ACF上的脱除率为91％。(SO₂脱除条件：反应温度30℃，ACF重量0.25g，气体流速100ml/min，模拟烟气组成为SO₂;1000ppm,O₂：5vol％,H₂O：10vol％)。

对比例1

比表面积为446m²/g的水活化的聚丙烯腈基ACF FE-100的SO₂脱除率仅为18％。当对FE-100进行热处理改性后，其SO₂的脱除率随热处理温度升高而下降，如在800℃下热处理后，其对SO₂的脱除率下降为2％。(SO₂脱除条件同实施例1)。

实施例2