改性脱硫活性炭纤维的制备方法以及改性脱硫活性炭纤维技术

本发明专利技术公开了改性脱硫活性炭纤维的制备方法以及改性脱硫活性炭纤维，属于炭法脱硫的技术领域，解决了现有技术中活性炭纤维脱硝性能较差的技术问题

【技术实现步骤摘要】
改性脱硫活性炭纤维的制备方法以及改性脱硫活性炭纤维


[0001]本专利技术涉及炭法脱硫的
，具体而言，涉及改性脱硫活性炭纤维的制备方法以及改性脱硫活性炭纤维
。

技术介绍

[0002]近些年，我国工业尾气中的酸性气体（主要是
SO2、SO3和酸雾）含量居高不下，对生态环境造成了极大影响
。
通过石灰石
‑
石膏湿法烟气脱硫技术
、
钠碱法烟气脱硫技术
、
活性焦干法脱硫技术等方法可以有效处理工业尾气中的酸性气体
。
然而，工业化技术成本高
、
二次污染等缺点是上述脱硫技术在工业化应用过程中的主要问题
。
比如，石灰石
‑
石膏法烟气脱离技术产生的副产物（石膏）品质较差
、
利用率较低，长期堆积易造成二次污染；钠碱法烟气脱硫技术运费成本高，无法进行大规模应用；活性焦干法脱硫技术脱硫容量低
、
脱硫速率慢且水洗再生频繁，限制其在工业尾气脱硫方面大规模推广
。
因此，寻找一种工艺简单
、
技术成本低
、
对环境友好的脱硫技术迫在眉睫
。
[0003]炭法脱硫技术作为一种新型的烟气脱硫技术，其基本原理是：增湿后的待脱硫烟气自下而上经过炭基吸附材料床层时，待脱硫烟气中的二氧化硫
、
水
、
氧气和硫酸雾被吸附在炭基吸附材料的表面和孔隙中，在低温条件下，二氧化硫被炭基吸附材料同步催化氧化生成硫酸，最终达到脱除二氧化硫和硫酸雾的脱硫效果
。
[0004]作为第三代炭基吸附材料，活性炭纤维（
Active Carbon Fiber
，简称为
ACF
）比粒状活性炭和粉状活性炭有突出的优势，比如发达的孔隙结构
、
较大的比表面积以及优异的吸附性能，有望使活性炭纤维在脱硫方面具有极大的应用前景
。
[0005]活性炭纤维通常是由合成纤维或天然纤维经碳化处理和活化处理后得到，实践中发现，这种方式制备得到的活性炭纤维的脱硫性能为约在
100
分钟穿透
2000ppm
的
SO2，不能满足实际工业需求
。
当前，活性炭纤维在国内外的改性研究主要集中在微孔结构优化或表面化学改性，微孔结构优化主要是增加活性炭纤维中的微孔体积，表面化学改性主要是在活性炭纤维表面增加催化活性组分如金属氧化物
。
但是，单纯的微孔结构优化或表面化学改性对活性炭纤维脱硫性能的改进程度也不足以满足实际工业需求
。

技术实现思路

[0006]本专利技术的主要目的在于提供改性脱硫活性炭纤维的制备方法以及改性脱硫活性炭纤维，以解决现有技术中活性炭纤维脱硫性能较差的技术问题
。
[0007]为了实现上述目的，根据本专利技术的第一个方面，提供了改性脱硫活性炭纤维的制备方法，技术方案如下：改性脱硫活性炭纤维的制备方法，包括以下步骤：对纤维原料进行第一热处理，得到第一炭纤维；将第一炭纤维浸渍于含有含氮无机碱的第一溶液中，浸渍完成进行干燥，得到第一含氮前驱体；
对第一含氮前驱体进行第二热处理，得到第二炭纤维；将第二炭纤维浸渍于含有含氮有机碱的第二溶液中，浸渍完成进行干燥，得到第二含氮前驱体；对第二含氮前驱体进行第三热处理，即得到改性脱硫活性炭纤维
。
[0008]作为上述的改性脱硫活性炭纤维的制备方法的进一步改进：所述第一热处理为在
500
～
1000℃
的温度下热处理1～
3h
，气氛为惰性气体
。
[0009]作为上述的改性脱硫活性炭纤维的制备方法的进一步改进：所述含氮无机碱为磷酸铵
、
磷酸氢二铵
、
碳酸铵
、
碳酸氢铵
、
氨水中的任意几种
。
[0010]作为上述的改性脱硫活性炭纤维的制备方法的进一步改进：所述第一溶液的质量分数为
3%
～
8%
，浸渍2～
5h
后过滤，再静置6～
12h
后烘干，即得到第一含氮前驱体
。
[0011]作为上述的改性脱硫活性炭纤维的制备方法的进一步改进：所述第二热处理为在
700
～
1200℃
下热处理化3～
5h
，气氛为包括水蒸气和惰性气体的混合气
。
[0012]作为上述的改性脱硫活性炭纤维的制备方法的进一步改进：所述含氮有机碱为尿素
、
二苯胺
、
三聚氰胺
、
吡啶
、
吡啶二胺
、
三乙胺
、N,N
‑
二异丙基乙胺
、
三乙烯二胺中的任意几种
。
[0013]作为上述的改性脱硫活性炭纤维的制备方法的进一步改进：所述第二溶液的质量分数为
1%
～
6%
，浸渍2～
5h
后过滤，再静置6～
12h
后烘干，即得到第二含氮前驱体
。
[0014]作为上述的改性脱硫活性炭纤维的制备方法的进一步改进：所述第三热处理为在
1000
～
1200℃
下热处理1～
2h
，气氛为惰性气体
。
[0015]作为上述的改性脱硫活性炭纤维的制备方法的进一步改进：还包括对纤维原料进行酸浸处理，酸浸处理后再进行第一热处理；所述纤维原料为聚芳酰胺纤维
、
聚丙烯腈纤维
、
沥青纤维
、
酚醛纤维
、
纤维素纤维
、
亚麻纤维
、
黄麻纤维
、
棕榈纤维
、
棉纤维
、
油棕纤维
、
蚕茧废料
、
剑麻纤维
、
植物纸浆纤维中的任意几种
。
[0016]为了实现上述目的，根据本专利技术的第二个方面，提供了改性脱硫活性炭纤维，技术方案如下：改性脱硫活性炭纤维，由上述第一方面所述的制备方法制备得到；改性脱硫活性炭纤维的含氮量为
2.51%
～
3.32%
，微孔体积为
0.81
～
0.85mL/g
，微孔占比为
0.78
～
0.81。
[0017]本专利技术的改性脱硫活性炭纤维的制备方法以及改性脱硫活性炭纤维具有以下优点：第一，本专利技术通过含氮有机碱对纤维进行改性，一方面使得所得活性炭纤维上具有一种或多种含氮基团，所述含氮基团主要为氨基
、
胺类基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
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：对纤维原料进行第一热处理，得到第一炭纤维；将第一炭纤维浸渍于含有含氮无机碱的第一溶液中，浸渍完成进行干燥，得到第一含氮前驱体；对第一含氮前驱体进行第二热处理，得到第二炭纤维；将第二炭纤维浸渍于含有含氮有机碱的第二溶液中，浸渍完成进行干燥，得到第二含氮前驱体；对第二含氮前驱体进行第三热处理，即得到改性脱硫活性炭纤维
。2.
如权利要求1所述的改性脱硫活性炭纤维的制备方法，其特征在于：所述第一热处理为在
500
～
1000℃
的温度下热处理1～
3h
，气氛为惰性气体
。3.
如权利要求1所述的改性脱硫活性炭纤维的制备方法，其特征在于：所述含氮无机碱为磷酸铵
、
磷酸氢二铵
、
碳酸铵
、
碳酸氢铵
、
氨水中的任意几种
。4.
如权利要求3所述的改性脱硫活性炭纤维的制备方法，其特征在于：所述第一溶液的质量分数为
3%
～
8%
，浸渍2～
5h
后过滤，再静置6～
12h
后烘干，即得到第一含氮前驱体
。5.
如权利要求1所述的改性脱硫活性炭纤维的制备方法，其特征在于：所述第二热处理为在
700
～
1200℃
下热处理化3～
5h
，气氛为包括水蒸气和惰性气体的混合气
。6.
如权利要求1所述的改性脱硫活性炭纤维的制备方法，其特征在于：所述含氮有机碱为尿素
、
二苯胺
、
三聚氰胺
、
吡啶
、
吡啶二胺

【专利技术属性】
技术研发人员：郭垚兵，黄昆明，梁冬宝，张怀民，李江荣，李新，
申请(专利权)人：成都达奇科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：