利用輻射技術(shù)改性活性炭纖維的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及輻射技術(shù)改性活性炭纖維的一種新的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]活性炭纖維(Activated Carbon Fiber, ACF)作為一種理想的高效吸附材料.是在碳纖維技術(shù)和活性炭技術(shù)相結(jié)合的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，是繼粉狀和粒狀活性炭之后的第三代活性炭產(chǎn)品，它具有比表面積大，吸附速度快，易脫附等優(yōu)點(diǎn)，特別是在低濃度時(shí)仍比顆?；钚蕴课叫矢摺Ｋ奈⒖追植季鶆?，透氣性良好，可制成任意形狀的制品，能脫色脫臭，適用于溶劑回收裝置、空氣凈化器、凈水器、除臭氧過濾器、防毒口罩、醫(yī)用包扎繃帶、香煙過濾嘴、貴金屬回收裝置等。
[0003]輻射技術(shù)具有以下特點(diǎn):(1)任何形狀的聚合物與單體都可使用，可以完成化學(xué)法難以進(jìn)行的反應(yīng)。(2)射線能量高，穿透能力強(qiáng)，反應(yīng)可以深入到物質(zhì)內(nèi)部。(3)操作簡(jiǎn)單易行，反應(yīng)時(shí)間短，穩(wěn)定性高。不需交聯(lián)劑和引發(fā)劑，不需要進(jìn)行后處理。
[0004]申請(qǐng)?zhí)?201310284996.9涉及一種超疏水活性炭纖維改性材料的制備方法，將活性炭纖維原料在活化爐中進(jìn)行活化處理，將預(yù)處理后的活性炭纖維進(jìn)行去離子處理并干燥備用，以道康寧SYLGARD184為原料對(duì)去離子處理后的活性炭纖維進(jìn)行疏水處理。本發(fā)明提供的活性炭纖維改性材料的制備方法改善現(xiàn)有技術(shù)易造成活性炭纖維表面堵孔、簡(jiǎn)單的負(fù)載在活性炭纖維表面容易造成低表面能物質(zhì)的流失，影響疏水性的問題，制備過程簡(jiǎn)單，耗材量小，制備條件溫和，儀器設(shè)備無特殊要求。
[0005]申請(qǐng)?zhí)?201310284947.5公開了一種活性炭纖維改性材料的制備方法及其應(yīng)用，采用高溫水蒸汽活化法將活性炭纖維的孔徑調(diào)大，然后通過化學(xué)改性法對(duì)存在一定介孔的活性炭纖維進(jìn)行改性處理，負(fù)載疏水劑，制備出的活性炭纖維改性材料，使其在高含水率條件下對(duì)二氯甲烷具有高效的吸附性能。本發(fā)明改性活性炭纖維材料的制備條件溫和，操作過程簡(jiǎn)單，處理速度快。具有良好的穩(wěn)定性，循環(huán)利用過程中其吸附能力基本維持穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)又環(huán)保，并可廣泛用于其他有機(jī)溶劑的吸附回收，尤其適合在高濕度環(huán)境中對(duì)有機(jī)物的吸附。
[0006]本專利以以商業(yè)級(jí)活性炭纖維為原料，一定濃度的活化劑中浸潰，于200_800KGy輻照劑量下，得到改性活性炭纖維。制備方法是利用電子加速器的高能射線對(duì)于纖維進(jìn)行輻射處理提高其負(fù)載功能團(tuán)的能力，提高活性炭纖維對(duì)于特定有害物質(zhì)的吸附能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是利用電子加速器的高能射線對(duì)于纖維進(jìn)行輻射處理提高其負(fù)載功能團(tuán)的能力，提高活性炭纖維對(duì)于特定有害物質(zhì)的吸附能力。本發(fā)明的效果:(1)本發(fā)明所述的輻射技術(shù)改性活性炭纖維的方法，可以擺脫化學(xué)改性能耗大，不易于控制的難題；(2)本發(fā)明利用輻射的方式，更加節(jié)能減排，利于環(huán)保。
[0008]利用輻射技術(shù)改性活性炭纖維的制備方法，其特征是步驟如下: (1)將活性炭纖維，加入占總反應(yīng)物質(zhì)量百分比為2?30%的活化劑，將配好的反應(yīng)原料裝入可塑封容器中，用氮?dú)庵脫Q三次后，塑封，以排除氧氣對(duì)反應(yīng)的影響；
(2)開啟輻照裝置，在200-800KGy輻照劑量下，進(jìn)行輻照加工；
(3)輻照反應(yīng)結(jié)束后在真空烘箱于120?180°C，真空干燥1?2小時(shí)，降到室溫得改性活性炭纖維。
[0009]如權(quán)利要求1所述的利用輻射技術(shù)改性活性炭纖維的制備方法，其特征在于活性炭纖維的比表面積在1000-1500m2/g之間，優(yōu)選1100_1200mVg之間。
[0010]如權(quán)利要求1所述的利用輻射技術(shù)改性活性炭纖維的制備方法，其特征在于輻射介質(zhì)包括但不限于:α射線、β射線、、射線、X射線、高能電子束或紫外線，優(yōu)選為高能電子加速器的高能電子束；輻射劑量為200-800KGy，優(yōu)選為200?400kGy。
[0011]如權(quán)利要求1所述的利用輻射技術(shù)改性活性炭纖維的制備方法，其特征在于活化劑為硝酸、硫酸、氫氧化鉀，硫酸鐵，硫酸錳等。
[0012]如權(quán)利要求1所述的用輻射技術(shù)改性活性炭纖維的制備方法，其特征在于組份和重量百分比含量如下:
活性炭纖維 30?97%，
活化劑 2?30%。
[0013]如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的改性活性炭纖維吸附苯量為45-60wt%。
[0014]如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的改性活性炭纖維吸附碘值1100_1300mg/g。
[0015]如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的輻照時(shí)間在2分鐘至5分鐘之間。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的有益效果是:1)本發(fā)明選擇了一種新的利用輻射技術(shù)改性活性炭纖維的方式，該方式節(jié)能減排，利于環(huán)保；2)本發(fā)明利用電子加速器的高能射線對(duì)于纖維進(jìn)行輻射處理提高其負(fù)載功能團(tuán)的能力，提高活性炭纖維對(duì)于特定有害物質(zhì)的吸附能力。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面用具體實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明，但實(shí)施例并不限制本發(fā)明的范圍。
[0018]實(shí)施例1:在燒杯中，加入500g活性炭纖維，然后加入占總反應(yīng)物質(zhì)量百分比為5%的硝酸，將配好的反應(yīng)原料裝入可塑封容器中，用氮?dú)庵脫Q三次后，塑封，輻照劑量200KGy下，輻照2分鐘后減壓蒸餾除去未反應(yīng)硝酸，在150°C、-0.1MPa負(fù)壓下干燥2小時(shí)得改性活性炭纖維，活性炭纖維吸附苯量50 wt%，活性炭纖維吸附碘值1200mg/g。
[0019]實(shí)施例2:在燒杯中，加入500g活性炭纖維，然后加入占總反應(yīng)物質(zhì)量百分比為5%的硝酸，將配好的反應(yīng)原料裝入可塑封容器中，用氮?dú)庵脫Q三次后，塑封，輻照劑量400KGy下，輻照2分鐘后減壓蒸餾除去未反應(yīng)硝酸，在150°C、-0.1MPa負(fù)壓下干燥2小時(shí)得改性活性炭纖維，活性炭纖維吸附苯量46 wt%，活性炭纖維吸附碘值1000mg/g。
[0020]實(shí)施例3:在燒杯中，加入500g活性炭纖維，然后加入占總反應(yīng)物質(zhì)量百分比為10%的硝酸，將配好的反應(yīng)原料裝入可塑封容器中，用氮?dú)庵脫Q三次后，塑封，輻照劑量200KGy下，輻照2分鐘后減壓蒸餾除去未反應(yīng)硝酸，在150°C、-0.1MPa負(fù)壓下干燥2小時(shí)得改性活性炭纖維，活性炭纖維吸附苯量52 wt%，活性炭纖維吸附碘值1250mg/g。
[0021]比較例1:在燒杯中，加入500g活性炭纖維，然后加入占總反應(yīng)物質(zhì)量百分比為5%的硝酸，將配好的反應(yīng)原料裝入可塑封容器中，用氮?dú)庵脫Q三次后，塑封，輻照劑量200KGy下，輻照5分鐘后減壓蒸餾除去未反應(yīng)硝酸，在150°C、-0.1MPa負(fù)壓下干燥2小時(shí)得改性活性炭纖維，活性炭纖維吸附苯量48 wt%，活性炭纖維吸附碘值1160mg/g。
[0022]比較例2:在燒杯中，加入500g活性炭纖維，然后加入占總反應(yīng)物質(zhì)量百分比為15%的硝酸，將配好的反應(yīng)原料裝入可塑封容器中，用氮?dú)庵脫Q三次后，塑封，輻照劑量400KGy下，輻照2分鐘后減壓蒸餾除去未反應(yīng)硝酸，在150°C、-0.1MPa負(fù)壓下干燥2小時(shí)得改性活性炭纖維，活性炭纖維吸附苯量53 wt%，活性炭纖維吸附碘值1280mg/g。
[0023]從上述實(shí)施例和比較例中可以看出，通過選擇合適的硝酸單體用量，改變輻照劑量、改變輻照時(shí)間等條件，可以制備對(duì)于特定有害物質(zhì)的吸附能力的改性活性炭纖維，以滿足活性炭纖維更加節(jié)能減排、利于環(huán)保的需求。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.利用輻射技術(shù)改性活性炭纖維的制備方法，其特征是步驟如下: (1)將活性炭纖維，加入占總反應(yīng)物質(zhì)量百分比為2?30%的活化劑，將配好的反應(yīng)原料裝入可塑封容器中，用氮?dú)庵脫Q三次后，塑封，以排除氧氣對(duì)反應(yīng)的影響； (2)開啟輻照裝置，在200-800KGy輻照劑量下，進(jìn)行輻照加工； (3)輻照反應(yīng)結(jié)束后在真空烘箱于120?180°C，真空干燥1?2小時(shí)，降到室溫得改性活性炭纖維。2.如權(quán)利要求1所述的利用輻射技術(shù)改性活性炭纖維的制備方法，其特征在于活性炭纖維的比表面積在1000-1500m2/g之間，優(yōu)選1100_1200mVg之間。3.如權(quán)利要求1所述的利用輻射技術(shù)改性活性炭纖維的制備方法，其特征在于輻射介質(zhì)包括但不限于:α射線、β射線、Υ射線、X射線、高能電子束或紫外線，優(yōu)選為高能電子加速器的高能電子束；輻射劑量為200-800KGy，優(yōu)選為200?400kGy。4.如權(quán)利要求1所述的利用輻射技術(shù)改性活性炭纖維的制備方法，其特征在于活化劑為硝酸、硫酸、氫氧化鉀，硫酸鐵，硫酸錳等。5.如權(quán)利要求1所述的用輻射技術(shù)改性活性炭纖維的制備方法，其特征在于組份和重量百分比含量如下: 活性炭纖維 30?97%， 活化劑 2?30%。6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的改性活性炭纖維吸附苯量為45-60Wt%。7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的改性活性炭纖維吸附碘值1100-1300mg/go8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的輻照時(shí)間在2分鐘至5分鐘之間。
【專利摘要】本發(fā)明屬于利用輻射技術(shù)改性活性炭纖維的制備方法。該方法以商業(yè)級(jí)活性炭纖維為原料，一定濃度的活化劑中浸漬，于200-800KGy輻照劑量下，得到改性活性炭纖維。制備方法是利用高能射線對(duì)于纖維進(jìn)行輻射處理提高其負(fù)載功能團(tuán)的能力，提高活性炭纖維對(duì)于特定有害物質(zhì)的吸附能力。本發(fā)明的效果：(1)本發(fā)明所述的輻射技術(shù)改性活性炭纖維的方法，可以擺脫化學(xué)改性能耗大，不易于控制的難題；(2)本發(fā)明利用輻射的方式，更加節(jié)能減排，利于環(huán)保。
【IPC分類】D06M10/06
【公開號(hào)】CN105369588
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410385686
【發(fā)明人】劉偉, 郝建鋼, 周慶, 竇以紅, 孔祥山
【申請(qǐng)人】天津市技術(shù)物理研究所
【公開日】2016年3月2日
【申請(qǐng)日】2014年8月7日