粘胶基活性炭纤维毡(Activated Carbon Fibers, ACFs),是一种具有高吸附性能的炭质吸附材料。其拥有发达的孔隙结构,超过50%的碳原子分布于内外表面。与传统的颗粒状活性炭(Granular Activated Carbon, GAC)相比,活性炭纤维有着孔径分布窄、吸附容量大、吸附脱附速率快等优点,广泛应用于空气净化、水净化、溶剂回收、医疗卫生、电子等行业。粘胶基、聚丙烯腈(PAN)基、酚醛基、沥青基活性炭纤维是活性炭纤维的主要产品,国内主要集中在粘胶基活性炭纤维的生产。但是,国内粘胶基活性炭纤维的生产存在着收率低、产品性能低、工艺不成熟等问题。 针对以上粘胶基活性炭纤维生产中存在的问题,本论文对粘胶基活性炭纤维制备中的预处理、低温炭化、活化等阶段展开研究,开发出具有高吸附性能和高收率的浸渍剂配方,并考察了浸渍剂浓度和活化条件对粘胶基活性炭纤维收率和吸附性能的影响。在实验室已有研究成果的基础上,解决了粘胶基活性炭纤维工业生产中存在的问题,完善了车间生产工艺。

粘胶基活性炭纤维毡

　　研究结果表明： (1)浸渍剂配方Ⅰ和配方Ⅱ有效地降低活性炭纤维的生产成本,同时提高了粘胶基活性炭纤维的收率和吸附性能。在一定范围内,随着浸渍剂浓度的提高、活化温度的提高、活化时间的延长所得到的活性炭纤维的吸附性能提高,但是产品收率降低。考虑到实际生产的需求,配方Ⅰ和配方Ⅱ作为粘胶纤维浸渍剂,浸渍剂担载率应控制在20%、活化温度为880℃、活化时间为30min、水碳比为5。所得到的活性炭纤维拥有发达的孔隙结构和良好的吸附性能,碘值、苯值和亚甲基蓝值达到1481mg/g、558mg/g和473mg/g。 (2)实验室的研究成果在活性炭纤维生产中应用,改善活性炭纤维的生产工艺,ACFs产品质量也更加稳定。生产中应该保证粘胶基纤维毡具有充分的浸渍时间；适当降低纤维毡走速,以保证纤维毡在炭化炉内足够的停留时间；增加活化炉水蒸气通量。合理调整炭化炉和活化炉内温度分布和排气量：炭化阶段增加焦油析出区间的排气,以减少焦油对产品质量的影响；活化阶段适当提高活化温度,并控制好活化炉排气口的位置。