一种微氧条件下粘胶基纤维炭化活化工艺的制作方法

本发明涉及活性炭纤维活化，尤其涉及一种微氧条件下粘胶基纤维炭化活化工艺。

背景技术：

1、随着人们对新型材料的需求不断增加，活性炭纤维材料的应用范围也越来越广泛。而粘胶基活性炭纤维材料因其优异的性能和广泛的适用性，受到了广泛的关注。然而，目前粘胶基纤维活性炭材料的制备方法还存在一些问题，如得率低，活化性能差等。因此，研究如何提高粘胶基活性炭纤维材料的制备效率和活化性能就显得尤为重要。活化的目的是利用活化剂来改善材料的内部结构，扩大孔隙并产生大量新的微孔，从而使产品的吸附性能增强。随着活化过程中比表面积和质量损失的增加，在纤维的表面上会形成许多含氧基团。这些基团活性较强，可以与多种物质发生反应，对纤维的吸附性能有明显影响。活化反应可以形成丰富的微孔、高比表面积和丰富的含氧官能团。活化剂的种类、浓度、活化温度和活化时间是影响活化过程的主要因素。纤维的活化过程比较复杂，其活化方法主要包括物理活化和化学活化。

2、在这种背景下，炭化活化技术被广泛应用于活性炭纤维材料的制备中。炭化活化是指将原始的粘胶基纤维经低温炭化、再经过高温炭化后，在适当的条件下进行氧化或还原反应，以改变纤维材料的孔结构和化学性质的方法。

3、现有技术中，公开号为cn101864635a的中国专利文献中提出了一种制造高强度粘胶基活性炭纤维布的方法，以长粘胶纤维丝为原丝织造的粘结纤维布为原料，根据其组成和结构特点，采用不含磷的化学试剂为阻燃剂，并添加可提高活性炭纤维布机械强度的石墨化促进剂，经连续式低、高温炭化、活化及牵伸等工艺过程，制造出微孔结构发达，具有高强度的粘胶基活性炭纤维布，但是在实际应用该项技术时，发现活性炭纤维的比表面积和孔容量并未明显增加，吸附能力得不到显著提升，因此，本申请公开了一种微氧条件下粘胶基纤维炭化活化工艺以解决活性炭纤维吸附能力不足的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提出一种微氧条件下粘胶基纤维炭化活化工艺，以解决活性炭纤维制造效果差、效率低的问题。

2、基于上述目的，本发明提供了一种微氧条件下粘胶基纤维炭化活化工艺，包括以下步骤：

3、s1、阻燃剂的选择及浸泡阻燃剂：从氯化锌、氯化铁、氯化铵化合物中选一种或多种化合物配合磷酸氢二铵混合使用，作为粘胶基纤维待浸泡的阻燃剂；

4、s2、低温炭化过程：采用含有粘合剂的且经s1步骤浸泡处理后的粘胶基纤维作为原材料，然后经过低温处理，形成具有碳化程度的材料；

5、s3、高温炭化过程：将经过s2步骤低温炭化处理后的粘胶基纤维置入高温炭化炉中，并将温度区间控制在450℃-1000℃，实时监测纤维上的磷酸盐残留量控制在原来含磷量的10%以下，同时去除了纤维上的杂质；

6、s4、活化过程：随着高温炭化炉温度持续上升到850℃以上，向高温炭化炉中通入水蒸汽后，监测粘胶基纤维上磷酸盐的残留量仅为原加入量的1 %以下，控制温度保持750℃以上，持续30min-45min；

7、优选地，所述s2步骤中的低温炭化过程包括低温准备阶段、低温炭化阶段。

8、优选地，所述低温准备阶段选择含有阻燃剂的且经s1步骤浸泡处理后的粘胶基纤维作为原材料，要求原材料中的阻燃剂去除率达到80%，并且需要进行去除杂质和挥发性成分的预处理操作。

9、优选地，所述低温炭化阶段包括将粘胶基纤维置于低温炭化炉中进行炭化处理步骤，用于逐渐炭化纤维中的有机成分，并形成含有碳的材料。

10、优选地，所述低温热处理阶段主要用于提高材料的热稳定性和炭化程度。

11、优选地，所述s3步骤中的高温炭化过程包括高温原料准备、热解和炭化以及高温活化处理步骤。

12、优选地，所述热解和炭化包括将粘胶基纤维置于高温炉中，在维氧气氛下进行热解和碳化处理步骤，用于促进有机成分逐渐分解并转化为碳，形成含有丰富碳元素的类石墨晶体材料。

13、优选地，所述的粘胶基纤维炭化活化工艺，其特征在于，所述是在微氧条件下进行高温炭化、活化处理处理加工，形成相当稳定的类石墨晶体材料，以及调控其孔隙结构和表面特性。

14、本发明的有益效果：

15、1.该种微氧条件下粘胶基纤维炭化活化工艺，可以显著提高粘胶基纤维材料的物化性能，经过微氧条件下的处理后，活性炭纤维的比表面积和孔容量明显增加，吸附能力也得到了显著提升，此外，微氧条件下的炭化活化可以促进活性炭纤维中的化学反应，形成更多的活性位点和功能基团，从而使活性炭纤维材料具有更好的吸附性能，可以有效改善粘胶基纤维的物化性能，为其在新型材料领域的应用提供了更好的可能性。

16、2.该种微氧条件下粘胶基纤维炭化活化工艺，本申请提供了一种简单、低成本的活性炭纤维制备方法，可以用于生产具有更好物化性能的炭材料，这些材料可用于电化学电容器、催化剂载体等领域，并且活性炭纤维材料具有良好的吸附性能，可以用于废水处理中的有机物去除，采用本申请制得的活性炭纤维材料还可以用于土壤修复中，吸附和分解有害物质，净化环境，并用于口腔清洁、药物吸附等医疗用途，提高了活性炭纤维的使用范围。

技术特征：

1.一种微氧条件下粘胶基纤维炭化活化工艺，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的微氧条件下粘胶基纤维炭化活化工艺，其特征在于，所述s2步骤中的低温炭化过程包括低温准备阶段和低温炭化处理阶段。

3.根据权利要求2所述的微氧条件下粘胶基纤维炭化活化工艺，其特征在于，所述低温准备阶段选择含有阻燃剂的且经s1步骤浸泡处理后的粘胶基纤维作为原材料，要求原材料中的阻燃剂去除率达到80%，并且需要进行去除杂质和挥发性成分的预处理操作。

4.根据权利要求2所述的微氧条件下粘胶基纤维炭化活化工艺，其特征在于，所述低温炭化阶段包括将粘胶基纤维置于低温炭化炉中进行炭化处理步骤，用于逐渐炭化纤维中的有机成分，并形成含有碳的材料。

5.根据权利要求2所述的微氧条件下粘胶基纤维炭化活化工艺，其特征在于，所述低温炭化处理步骤的目的，主要是提高材料的热稳定性。

6.根据权利要求1所述的微氧条件下粘胶基纤维炭化活化工艺，其特征在于，所述s3步骤中的高温炭化过程包括高温原料准备炭化和活化处理步骤。

7.根据权利要求6所述的微氧条件下粘胶基纤维炭化活化工艺，其特征在于，所述热解和炭化包括将经过低温炭化后的纤维置于高温炉中，在微氧气氛下进行热解和炭化处理，用于促进有机成分逐渐分解并转化为碳，形成含有丰富碳元素的类石墨晶体材料。

8.根据权利要求6所述的粘胶基纤维炭化活化工艺，其特征在于，所述是在微氧条件下进行高温炭化、活化处理处理加工，形成相当稳定的类石墨晶体材料，以及调控其孔隙结构和表面特性。

技术总结本发明涉及活性炭纤维活化技术领域，具体涉及一种微氧条件下粘胶基纤维炭化活化工艺，包括浸泡阻燃剂、低温炭化过程、高温炭化、活化过程步骤，所述低温炭化过程包括低温准备阶段、低温炭化阶段，所述高温炭化过程包括高温原料准备炭化以及高温活化处理步骤，所述高温炭化和活化包括将经过低温炭化的粘胶基纤维置于高温炉中，在微氧气氛下进行热解、炭化和活化处理步骤，用于促进有机成分逐渐分解并转化为碳，形成相当稳定的类石墨晶体材料，以及调控其孔隙结构和表面特性。相较于现有技术，本申请解决了活性炭纤维制造效果差、效率低的问题。技术研发人员：杨刚,杨建军,黄玲受保护的技术使用者：江苏科净炭纤维有限公司技术研发日：技术公布日：2024/4/22