CN105289484A - 一种高效吸附活性炭纤维布及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效吸附活性炭纤维布及其制备方法，高效吸附活性炭纤维布以比表面积2000-3000m2/g，中孔容积0.5-0.8cm3/g的活性炭纤维布为载体，以浸渍法填入吸附剂，烘干后得到成品；高效吸附活性炭纤维布吸附饱和后，烘干去除已吸附物质，即恢复其原始吸附性能。本发明的优点是高效吸附活性炭纤维布能快速吸附密闭空间中的水分及有害物质，总体饱和吸附量可达到总体自重的10倍，提高了吸附效率；组分中的活性炭纤维布和吸附剂同时进行吸附作用，加快了吸附速率；高效吸附活性炭纤维布通过浸渍和烘干进行制备，操作简单，降低成本。

Description

一种高效吸附活性炭纤维布及其制备方法
技术领域
本发明涉及吸附技术领域，特别是一种高效吸附活性炭纤维布及其制备方法。
背景技术
密闭空间，例如装潢后的室内、汽车和地铁车厢内部、地下商场等，空气流动性较差，容易产生许多有毒有害气体，严重影响人体健康；而在矿山、坑道等类型的密闭空间中，空气除湿则是提高人员生存质量的重要措施。所以，针对密闭空间的空气质量问题，无耗能的高效吸附技术成为研究热点。吸附技术主要是利用吸附剂吸收空气中的有害物质和除湿，具有效率高、无污染、设备简单、有用组分可再生等独特的优点，但制约吸附净化效果的核心是吸附剂的发展。
目前，吸附剂主要有分子筛、活性炭等。申请日为2008年10月15日，申请号为200810199158.0的中国发明专利公开了一种具有壳-核结构的高选择性吸湿剂及其制备方法，概述为一种无机多孔材料为内核，亲水性聚合物超薄膜为外壳的复合吸湿剂，可高选择性吸附水蒸气；申请日为2010年8月4日，申请号为201010245238.2的中国发明专利公开了一种除湿、除异味的干燥剂及其制备方法，概述为一种包含吸水剂、活性炭和超高分子量聚乙烯的吸附干燥剂，其制备方法包括合模、烧结、切割等步骤。现有使用的吸附剂有如下缺陷：第一，制备方法和步骤复杂，成本高；第二，吸附效率不能满足实际需求，吸附速率也较低。
发明内容
发明目的：针对上述问题，本发明的目的是提供一种高效吸附活性炭纤维布及其制备方法，解决密闭空间内的有害物质吸附和空气除湿问题，提高吸附效率和速率，降低成本。
技术方案：一种高效吸附活性炭纤维布，按质量百分比计，组成组分及各组分的含量如下：活性炭纤维布40％-70％、吸附剂30％-60％，两者质量百分比之和为100％；其中所述活性炭纤维布的比表面积为2000-3000m2/g，中孔容积为0.5-0.8cm3/g。
进一步的，所述吸附剂为硅胶、氧化铝、聚丙烯酰胺中的任一种。
一种制备所述高效吸附活性炭纤维布的方法，包括如下步骤：
步骤一：活性炭纤维布进行烘干预处理，烘干温度110-120℃，烘干时间4-5h，去除多余杂质，冷却至室温待用；
步骤二：按配方称取步骤一中冷却的所述活性炭纤维布待用；
步骤三：按配方称取吸附剂，并配制成吸附剂水溶液待用；
步骤四：将步骤二中已称取待用的所述活性炭纤维布，浸渍于步骤三中配制好的所述吸附剂水溶液中，放置2-8h，浸渍过程中所述活性炭纤维布将所述吸附剂水溶液全部吸附，所述吸附剂填入所述活性炭纤维布中；
步骤五：将步骤四中浸渍放置的所述活性炭纤维布置于烘箱中烘干，烘干温度110-120℃，烘干时间1-3h，至无重量变化时停止烘干，得到高效吸附活性炭纤维布；
步骤六：将步骤五中制成的所述高效吸附活性炭纤维布进行快速密封包装，制成成品，避免其吸入空气中的物质，影响吸附性能。
进一步的，所述步骤三中作为吸附剂溶剂的蒸馏水质量与所述步骤二中称取的活性炭纤维布质量的比例为7:1。
进一步的，所述高效吸附活性炭纤维布吸附饱和后，烘干去除所吸收的物质，即恢复其原始吸附性能。
有益效果：与现有技术相比，本发明的优点是：第一，本发明产品组分中的活性炭纤维布，其纤维上存在大量微孔，形成高比表面积，适于吸附气相和液相小分子物质，同时具有的中孔结构可吸附有害大分子物质，再填入另一组分吸附剂后，总体饱和吸附量可达到总体自重的10倍，大大提高了吸附效率和饱和吸附量，有效吸附密闭空间内的有害物质和多余水汽；第二，本发明组分中的活性炭纤维布和吸附剂同时进行吸附作用，加快了吸附速率；第三，高效吸附活性炭纤维布通过浸渍和烘干进行制备，操作简单，降低成本。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
实施例1：
一种高效吸附活性炭纤维布，组分为活性炭纤维布和氧化铝，其中活性炭纤维布的比表面积为2000m2/g，中孔容积为0.5-0.8cm3/g。制备方法具体步骤如下：
步骤一：比表面积为2000m2/g，中孔容积为0.5-0.8cm3/g的活性炭纤维布置于烘箱中，115℃，烘干4h，去除多余杂质，取出并冷却至室温备用；
步骤二：称取步骤一中冷却待用的活性炭纤维布70g；
步骤三：称取氧化铝30g，将30g氧化铝配制成氧化铝水溶液，其中作为溶剂的蒸馏水质量与步骤二中称取的活性炭纤维布质量的比例为7:1，即蒸馏水为490g,由于蒸馏水的比重为1，1ml蒸馏水的重量即为1g，将30g氧化铝溶解于490ml蒸馏水中即为所需氧化铝水溶液；
步骤四：将70g活性炭纤维布浸渍于配制好的490ml氧化铝水溶液中，浸渍2h，浸渍过程中活性炭纤维布将氧化铝水溶液全部吸附，氧化铝填入活性炭纤维布中；
步骤五：将完成浸渍吸附的活性炭纤维布置于烘箱中烘干，温度120℃，烘干时间1h，至无重量变化时停止烘干，得到高效吸附活性炭纤维布；
步骤六：将步骤五中制成的高效吸附活性炭纤维布进行快速密封包装，制成成品。
实施例2：
一种高效吸附活性炭纤维布，组分为活性炭纤维布和氧化铝，其中活性炭纤维布的比表面积为2000m2/g，中孔容积为0.5-0.8cm3/g。制备方法具体步骤如下：
步骤一：比表面积为2000m2/g，中孔容积为0.5-0.8cm3/g的活性炭纤维布置于烘箱中，115℃，烘干5h，去除多余杂质，取出并冷却至室温备用；
步骤二：称取步骤一中冷却待用的活性炭纤维布70g；
步骤三：称取氧化铝30g，将30g氧化铝配制成氧化铝水溶液，其中作为溶剂的蒸馏水质量与步骤二中称取的活性炭纤维布质量的比例为7:1，即蒸馏水为490g,由于蒸馏水的比重为1，1ml蒸馏水的重量即为1g，将30g氧化铝溶解于490ml蒸馏水中即为所需氧化铝水溶液；
步骤四：将70g活性炭纤维布浸渍于配制好的490ml氧化铝水溶液中，浸渍4h，浸渍过程中活性炭纤维布将氧化铝水溶液全部吸附，氧化铝填入活性炭纤维布中；
步骤五：将完成浸渍吸附的活性炭纤维布置于烘箱中烘干，温度115℃，烘干时间2h，至无重量变化时停止烘干，得到高效吸附活性炭纤维布；
步骤六：将步骤五中制成的高效吸附活性炭纤维布进行快速密封包装，制成成品。
实施例3：
一种高效吸附活性炭纤维布，组分为活性炭纤维布和氧化铝，其中活性炭纤维布的比表面积为2000m2/g，中孔容积为0.5-0.8cm3/g。制备方法具体步骤如下：
步骤一：比表面积为2000m2/g，中孔容积为0.5-0.8cm3/g的活性炭纤维布置于烘箱中，120℃，烘干4h，去除多余杂质，取出并冷却至室温备用；
步骤二：称取步骤一中冷却待用的活性炭纤维布70g；
步骤三：称取氧化铝30g，将30g氧化铝配制成氧化铝水溶液，其中作为溶剂的蒸馏水质量与步骤二中称取的活性炭纤维布质量的比例为7:1，即蒸馏水为490g,由于蒸馏水的比重为1，1ml蒸馏水的重量即为1g，将30g氧化铝溶解于490ml蒸馏水中即为氧化铝水溶液；
步骤四：将70g活性炭纤维布浸渍于配制好的490ml氧化铝水溶液中，浸渍8h，浸渍过程中活性炭纤维布将氧化铝水溶液全部吸附；
步骤五：将完成浸渍吸附的活性炭纤维布置于烘箱中烘干，温度110℃，烘干时间3h，至无重量变化时停止烘干，得到高效吸附活性炭纤维布；
步骤六：将步骤五中制成的高效吸附活性炭纤维布进行快速密封包装，制成成品。
实施例4：
一种高效吸附活性炭纤维布，组分为活性炭纤维布和聚丙烯酰胺，其中活性炭纤维布的比表面积为2500m2/g，中孔容积为0.5-0.8cm3/g。制备方法具体步骤如下：
步骤一：比表面积为2500m2/g，中孔容积为0.5-0.8cm3/g的活性炭纤维布置于烘箱中，115℃，烘干4h，去除多余杂质，取出并冷却至室温备用；
步骤二：称取步骤一中冷却待用的活性炭纤维布50g；
步骤三：称取聚丙烯酰胺50g，将50g聚丙烯酰胺配制成聚丙烯酰胺水溶液，其中作为溶剂的蒸馏水质量与步骤二中称取的活性炭纤维布质量的比例为7:1，即蒸馏水为350g,由于蒸馏水的比重为1，1ml蒸馏水的重量即为1g，将50g聚丙烯酰胺溶解于350ml蒸馏水中即为聚丙烯酰胺水溶液；
步骤四：将50g活性炭纤维布浸渍于配制好的350ml聚丙烯酰胺水溶液中，浸渍2h，浸渍过程中活性炭纤维布将聚丙烯酰胺水溶液全部吸附，聚丙烯酰胺填入活性炭纤维布中；
步骤五：将完成浸渍吸附的活性炭纤维布置于烘箱中烘干，温度120℃，烘干时间1h，至无重量变化时停止烘干，得到高效吸附活性炭纤维布；
步骤六：将步骤五中制成的高效吸附活性炭纤维布进行快速密封包装，制成成品。
实施例5：
一种高效吸附活性炭纤维布，组分为活性炭纤维布和聚丙烯酰胺，其中活性炭纤维布的比表面积为2500m2/g，中孔容积为0.5-0.8cm3/g。制备方法具体步骤如下：
步骤一：比表面积为2500m2/g，中孔容积为0.5-0.8cm3/g的活性炭纤维布置于烘箱中，110℃，烘干5h，去除多余杂质，取出并冷却至室温备用；
步骤二：称取步骤一中冷却待用的活性炭纤维布50g；
步骤三：称取聚丙烯酰胺50g，将50g聚丙烯酰胺配制成聚丙烯酰胺水溶液，其中作为溶剂的蒸馏水质量与步骤二中称取的活性炭纤维布质量的比例为7:1，即蒸馏水为350g,由于蒸馏水的比重为1，1ml蒸馏水的重量即为1g，将50g聚丙烯酰胺溶解于350ml蒸馏水中即为聚丙烯酰胺水溶液；
步骤四：将50g活性炭纤维布浸渍于配制好的350ml聚丙烯酰胺水溶液中，浸渍8h，浸渍过程中活性炭纤维布将聚丙烯酰胺水溶液全部吸附，聚丙烯酰胺填入活性炭纤维布中；
步骤五：将完成浸渍吸附的活性炭纤维布置于烘箱中烘干，温度115℃，烘干时间3h，至无重量变化时停止烘干，得到高效吸附活性炭纤维布；
步骤六：将步骤五中制成的高效吸附活性炭纤维布进行快速密封包装，制成成品。
实施例6：
一种高效吸附活性炭纤维布，组分为活性炭纤维布和硅胶，其中活性炭纤维布的比表面积为3000m2/g，中孔容积为0.5-0.8cm3/g。制备方法具体步骤如下：
步骤一：比表面积为3000m2/g，中孔容积为0.5-0.8cm3/g的活性炭纤维布置于烘箱中，115℃，烘干4h，去除多余杂质，取出并冷却至室温备用；
步骤二：称取步骤一中冷却待用的活性炭纤维布40g；
步骤三：称取硅胶60g，将60g硅胶配制成硅胶水溶液，其中作为溶剂的蒸馏水质量与步骤二中称取的活性炭纤维布质量的比例为7:1，即蒸馏水为280g,由于蒸馏水的比重为1，1ml蒸馏水的重量即为1g，将60g硅胶溶解于280ml蒸馏水即为硅胶水溶液；
步骤四：将40g活性炭纤维布浸渍于配制好的280ml硅胶水溶液中，浸渍2h，浸渍过程中活性炭纤维布将硅胶水溶液全部吸附，硅胶填入活性炭纤维布中；
步骤五：将完成浸渍吸附的活性炭纤维布置于烘箱中烘干，温度115℃，烘干时间1h，至无重量变化时停止烘干，得到高效吸附活性炭纤维布；
步骤六：将步骤五中制成的高效吸附活性炭纤维布进行快速密封包装，制成成品。
实施例7：
一种高效吸附活性炭纤维布，组分为活性炭纤维布和硅胶，其中活性炭纤维布的比表面积为3000m2/g，中孔容积为0.5-0.8cm3/g。制备方法具体步骤如下：
步骤一：比表面积为3000m2/g，中孔容积为0.5-0.8cm3/g的活性炭纤维布置于烘箱中，115℃，烘干5h，去除多余杂质，取出并冷却至室温备用；
步骤二：称取步骤一中冷却待用的活性炭纤维布40g；
步骤三：称取硅胶60g，将60g硅胶配制成硅胶水溶液，其中作为溶剂的蒸馏水质量与步骤二中称取的活性炭纤维布质量的比例为7:1，即蒸馏水为280g,由于蒸馏水的比重为1，1ml蒸馏水的重量即为1g，将60g硅胶溶解于280ml蒸馏水即为硅胶水溶液；
步骤四：将40g活性炭纤维布浸渍于配制好的280ml硅胶水溶液中，浸渍8h，浸渍过程中活性炭纤维布将硅胶水溶液全部吸附，硅胶填入活性炭纤维布中；
步骤五：将完成浸渍吸附的活性炭纤维布置于烘箱中烘干，温度115℃，烘干时间3h，至无重量变化时停止烘干，得到高效吸附活性炭纤维布；
步骤六：将步骤五中制成的高效吸附活性炭纤维布进行快速密封包装，制成成品。
将上述七种实施例制得的样品与对照品进行液体吸收量和碘吸附值的比较，对照品为“同康”活性炭纤维，其为现有市售产品。液体吸收量的测定均按照《接触性创面敷料试验方法》YY/T0471.1-2004第1部分液体吸收性—3.2无膨胀吸收量检验方法进行操作；碘吸附值的测定均按照国标GB/T12496.8-1999木质活性炭试验方法—碘吸附值所规定的方法测定。液体吸收量和碘吸附值的比较结果如表1所示。
表1八组样品的液体吸收量和碘吸附值比较
样品名称 液体吸收量(g/g) 碘吸附值(mg/g)
“同康”活性炭纤维 7.84 1216
实施例1 11.78 1724
实施例2 11.64 1789
实施例3 11.89 1773
实施例4 12.46 2194
实施例5 12.51 2185
实施例6 12.94 2268
实施例7 12.87 2297
由表1可知，七种实施例制得的样品对液体的吸收量显著高于对照品“同康”活性炭纤维对液体的吸收量；七种实施例制得的样品对碘的吸附值显著高于对照品“同康”活性炭纤维对碘的吸附值；实施例中浸渍填入聚丙烯酰胺和硅胶的样品，其对液体吸收量和对碘的吸附值高于浸渍填入氧化铝的样品。本发明产品对液体和小分子物质有较好吸附效果。
将上述七种实施例制得的样品与对照品进行甲醛、苯酚、苯胺三种有害物质饱和吸附量的比较，对照品为“同康”活性炭纤维，其为现有市售产品。甲醛、苯酚和苯胺的饱和吸附量的测定分别对应按照GB/T16129居住区大气中甲醛卫生检验标准方法AHMT分光光度法、GB/T30773-2014气相色谱法测定酚醛树脂中游离苯酚含量和GBT16130-1995居住区大气中苯胺卫生检验标准方法-气相色谱法操作。八组样品对甲醛、苯酚、苯胺的饱和吸附量比较结果如表2所示。
表2八组样品对甲醛、苯酚、苯胺的饱和吸附量比较
由表2可知，七种实施例制得的样品对甲醛、苯酚、苯胺三种有害物质的饱和吸附量显著高于对照品“同康”活性炭纤维对三者的饱和吸附量。本发明产品对有害的大分子物质有较好吸附效果。

Claims (5)

1.一种高效吸附活性炭纤维布，其特征在于：按质量百分比计，组成组分及各组分的含量如下：活性炭纤维布40％-70％、吸附剂30％-60％，两者质量百分比之和为100％；其中所述活性炭纤维布的比表面积为2000-3000m2/g，中孔容积为0.5-0.8cm3/g。
2.根据权利要求1所述的一种高效吸附活性炭纤维布，其特征在于：所述吸附剂为硅胶、氧化铝、聚丙烯酰胺中的任一种。
3.一种制备如权利要求1或2所述的高效吸附活性炭纤维布的方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：活性炭纤维布进行烘干预处理，烘干温度110-120℃，烘干时间4-5h，去除多余杂质，冷却至室温待用；
步骤二：按配方称取步骤一中冷却的所述活性炭纤维布待用；
步骤三：按配方称取吸附剂，并配制成吸附剂水溶液待用；
步骤四：将步骤二中已称取待用的所述活性炭纤维布，浸渍于步骤三中配制好的所述吸附剂水溶液中，放置2-8h，浸渍过程中所述活性炭纤维布将所述吸附剂水溶液全部吸附，所述吸附剂填入所述活性炭纤维布中；
步骤五：将步骤四中完成浸渍的所述活性炭纤维布置于烘箱中烘干，烘干温度110-120℃，烘干时间1-3h，至无重量变化时停止烘干，得到高效吸附活性炭纤维布；
步骤六：将步骤五中制成的所述高效吸附活性炭纤维布进行快速密封包装，制成成品。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述步骤三中作为吸附剂溶剂的蒸馏水的质量与所述步骤二中称取的活性炭纤维布的质量的比例为7:1。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述高效吸附活性炭纤维布吸附饱和后，烘干去除所吸附的物质，即恢复其原始吸附性能。
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