一种改性脱硫活性炭纤维及其制备方法

本发明属于炭纤维材料制造，具体涉及一种改性脱硫活性炭纤维及其制备方法。

背景技术：

1、随着人们对日常生活水平的要求提升，吸附异味类材料有着非常好的商业前景，当前商业活动中主要的吸附剂成分为活性炭，硅胶和活性氧化铝等。随着科技水平的提升，活性炭纤维材料的大量生产使其也逐渐步入到人们的日常生活当中。相对于上面的传统吸附剂，活性炭纤维有着更好的柔韧性，安全性和优异的有害气体吸附性能。

2、经过改性处理后，活性炭纤维对so2等有害气体的吸附性能将得到进一步提升。不过传统的改性方法为高温惰性气体保护热处理、强酸强碱浸渍等。改性后的acf材料会有着更多含氧官能团和含氮官能团，使材料对so2的吸附能力增强。不过上述改性方法成本较高，且改性后acf的质量损失率高，使acf的商用成本进一步提升，限制了碳纤维材料在日常生活中的应用。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决现有技术的不足，提供一种改性脱硫活性炭纤维及其制备方法，具体采用以下的技术方案：

2、本发明的第一方面，提供了一种改性脱硫活性炭纤维的制备方法，包括以下步骤：

3、将聚丙烯腈基活性炭纤维布进行超声处理；

4、将超声处理后的聚丙烯腈基活性炭纤维布置于硫酸铵溶液中浸泡改性处理，得到改性脱硫活性炭纤维。

5、作为进一步优选的实施方式，上述将聚丙烯腈基活性炭纤维布进行超声处理的步骤之后还包括：

6、将超声处理后的聚丙烯腈基活性炭纤维布进行中火微波热改性处理。

7、作为进一步优选的实施方式，上述将聚丙烯腈基活性炭纤维布进行超声处理的步骤之后还包括：

8、将中火微波热改性处理后的聚丙烯腈基活性炭纤维布置于乙二胺四乙酸二钠溶液中浸泡改性处理。

9、作为进一步优选的实施方式，上述将聚丙烯腈基活性炭纤维布进行超声处理；包括：

10、将聚丙烯腈基活性炭纤维布进行裁剪，并将裁剪好的聚丙烯腈基活性炭纤维布放入装有水的烧杯中，并将盛有聚丙烯腈基活性炭纤维布的烧杯进行超声处理25 min-30min，超声结束后进行烘干。

11、作为进一步优选的实施方式，上述聚丙烯腈基活性炭纤维布裁剪的尺寸为8cm×2.5cm，1g/片。

12、作为进一步优选的实施方式，上述硫酸铵溶液的浓度为2%-10%。更优选地，硫酸铵溶液的浓度为6%。

13、作为进一步优选的实施方式，上述中火微波热改性处理的时间为2min-10min。更有优选地，中火微波热改性处理的时间为6min。

14、作为进一步优选的实施方式，上述乙二胺四乙酸二钠溶液的浓度为4%-8%。更优选地，乙二胺四乙酸二钠溶液的浓度为6%。

15、本发明的另一方面，还提供了一种由上述制备方法制备得到的改性脱硫活性炭纤维，该改性脱硫活性炭纤维吸收so2含量计算公式为：

16、，其中，k表示活性炭纤维吸附so2含量，mg/g；c0表示注射的so2的浓度，mg/ml；vnd表示注射的so2体积，ml；c(1/2i2)表示碘标准溶液浓度(mol/l)；v1：活性炭纤维吸附后剩余so2消耗的碘标准溶液体积，ml；32.0表示1ml1mol/l 碘标准溶液相当的二氧化硫的质量，mg；macf表示活性炭纤维的质量，g。

17、本发明的有益效果为：

18、（1）本发明通过超声、微波热处理、乙二胺四乙酸二钠浸渍氧化、硫酸铵浸渍氮修饰等一系列单一复合处理其中微波热处理改性能够使acf表面粗糙开裂，增加材料的比表面积，而且微波热处理方式升温快，热处理时间段，质量损失小，避免了现有技术中采用在高温下，用惰性气体保护进行热处理，成本很高，耗时长，且高温处理后，acf的质量损耗非常高的弊端；乙二胺四乙酸二钠有一定的氧化能力，能够提升acf的含氧官能团；硫酸铵浸泡可以提升acf表面的含氮官能团，且edta-二钠和硫酸铵，使用浓度相对较低，试剂偏中性，为廉价试剂，改性成本较低；

19、（2）本发明通过超声+6min中火微波+7%edta-二钠+2%硫酸铵浸泡处理复合改性后的活性炭纤维有着更加粗糙的表面，使比表面积增大，且表面产生了丰富的含氧官能团和含氮官能团，在最优条件下，改性活性炭纤维对so2的吸附量相对于未改性原片提升了113.08%，进一步提升了活性炭纤维在污染气体吸附材料中的应用性。

技术特征：

1.一种改性脱硫活性炭纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述将聚丙烯腈基活性炭纤维布进行超声处理的步骤之后还包括：

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述将聚丙烯腈基活性炭纤维布进行超声处理的步骤之后还包括：

4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，将聚丙烯腈基活性炭纤维布进行超声处理；包括：

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，聚丙烯腈基活性炭纤维布裁剪的尺寸为8cm×2.5cm，1g/片。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，硫酸铵溶液的浓度为2%-10%。

7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，中火微波热改性处理的时间为2min-10min。

8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，乙二胺四乙酸二钠溶液的浓度为4%-8%。

9.一种改性脱硫活性炭纤维，其特征在于，由权利要求1-8任一项所述的制备方法制备得到。

10.根据权利9所述的改性脱硫活性炭纤维，其特征在于，所述改性脱硫活性炭纤维吸收so2含量计算公式为：

技术总结本发明属于炭纤维材料制造技术领域，具体涉及一种改性脱硫活性炭纤维及其制备方法。该方法先将聚丙烯腈基活性炭纤维布进行超声处理；然后将超声处理后的聚丙烯腈基活性炭纤维布置于硫酸铵溶液中浸泡改性处理，得到改性脱硫活性炭纤维。本发明通过超声+6min中火微波+7%EDTA‑二钠+2%硫酸铵浸泡处理复合改性后的活性炭纤维有着更加粗糙的表面，使比表面积增大，且表面产生了丰富的含氧官能团和含氮官能团，在最优条件下，改性活性炭纤维对SO<subgt;2</subgt;的吸附量相对于未改性原片提升了113.08%，进一步提升了活性炭纤维在污染气体吸附材料中的应用性。技术研发人员：董瑞婷受保护的技术使用者：南昌师范学院技术研发日：技术公布日：2024/8/1