專利名稱：一種摻雜改性分子篩的炭纖維凈化材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種炭纖維凈化材料及其制備方法，特別是涉及一種摻雜改性分子篩的炭纖維凈化材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
由于新建樓盤增多、家電和空調(diào)的普及，辦公室現(xiàn)代化程度和建筑密閉性的提高，導(dǎo)致室內(nèi)污染物得不到置換，污染物在室內(nèi)積聚，造成嚴(yán)重污染，人們會感到胸悶、頭暈、乏力等?；诖?，室內(nèi)空氣污染問題引發(fā)的嚴(yán)重后果引起了極大的關(guān)注，室內(nèi)空氣凈化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，文件公開了一種“空氣凈化用復(fù)合光催化材料的制備方法”，該方法是以肽酸酯為原料溶膠一凝膠法制備二氧化鈦溶膠，或納米二氧化鈦粉末在水中超聲分散制備二氧化鈦懸浮液，然后加入活性炭進(jìn)行水熱處理，制備含二氧化鈦/ 活性炭復(fù)合催化劑的懸浮液；然后與制紙工藝結(jié)合，在紙的干燥工段前噴涂在紙上，經(jīng)過干燥，壓制成波紋形狀，制備成二氧化鈦為主要催化劑、活性炭為載體、紙為支撐體的吸附型復(fù)合光催化凈化材料。但該發(fā)明制備的光催化劑制作工藝復(fù)雜，凈化效率相對也不高。文獻(xiàn)公布了一種含納米銀顆?？咕钚蕴坷w維的制備方法。該方法以磷酸作為活化劑制備基體活性炭纖維，再利用活性炭纖維的氧化還原特性及吸附性能，通過浸潰法把銀吸附沉積在集體活性炭纖維上，得到含納米銀顆粒的活性炭纖維。但該發(fā)明的活性炭纖維表面沉積的銀牢度無法保證，使用過程中易脫落，功效損失較大，且脫落的銀會對環(huán)境造成污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，擬設(shè)計(jì)一種利用改性分子篩提高炭纖維去除苯系物性能的方法。本發(fā)明制備工藝簡單、成本低和制備的活性炭纖維凈化材料在常溫條件下具有對甲苯凈化效率高等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明提供一種摻雜改性分子篩的炭纖維凈化材料，其組分和質(zhì)量百分比為5 30%經(jīng)負(fù)載金屬氧化物改性后的分子篩，70 95%的聚乙烯醇基纖維；所述改性后的分子篩中負(fù)載金屬氧化物的含量為分子篩重量的I 10%。本發(fā)明提供一種摻雜改性分子篩的炭纖維的制備方法，其特征在于用硝酸鹽浸潰分子篩后干燥、高溫焙燒法對分子篩進(jìn)行負(fù)載金屬氧化物改性，然后將其碾碎成粉末狀與制備活性炭纖維的原材料聚乙烯醇水溶液混合后，進(jìn)行常規(guī)制備活性炭纖維的物理一化學(xué)活化過程，即得所需的活性炭纖維凈化材料。其特征在于包括如下步驟
(1)將分子篩浸潰于金屬硝酸鹽溶液2 4小時(shí),干燥2 4小時(shí)后,300 600°C下焙燒2 4小時(shí)，冷卻至室溫即得負(fù)載金屬氧化物改性的分子篩，然后將其研磨成粉末；
(2)將步驟(I)改性好的分子篩粉末與聚乙烯醇水溶液混合，經(jīng)常規(guī)攪拌、脫泡、計(jì)量泵計(jì)量、噴絲板、凝固及牽伸和干燥等工藝，制成負(fù)載金屬氧化物分子篩的聚乙烯醇基纖維，然后經(jīng)常規(guī)預(yù)處理、氧化定型、炭化和通水蒸氣和氮?dú)獾母邷乇簾任锢硪换瘜W(xué)活化過程，即得所需摻雜改性分子篩的炭纖維凈化材料。所述的分子篩為5A、13X中的一種或其組合。所述的硝酸鹽為硝酸鐵、硝酸鎳、硝酸鍶、硝酸釹中的一種或其組合。本發(fā)明提供的空氣凈化器用的凈化材料在常溫條件下，反應(yīng)氣體積空速(GHSV)為12000^1,甲苯含量< 20ppm時(shí)，對甲苯的凈化效率可達(dá)到70 98%。凈化材料性能評價(jià)是在Φ4πιπι、長150mmU型玻璃管反應(yīng)器中進(jìn)行，反應(yīng)氣體積空速(GHSV)為UOOOtT1，反應(yīng)在常溫常壓環(huán)境下進(jìn)行，檢測手段是氣相色譜-FID檢測器。原料氣甲苯濃度20ppm，其余為空氣。以下實(shí)施案例均按照該方法進(jìn)行性能評價(jià)。
具體實(shí)施方式
下面對本發(fā)明的實(shí)施案例作詳細(xì)說明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。本發(fā)明以未經(jīng)改性的活性炭纖維為對比材料，原料氣為20ppm甲苯，其余為空氣，空速為UOOOtT1，在常溫常壓條件下，4g的活性炭纖維對甲苯的凈化效率為38. 6%。實(shí)施例I
稱取2g5A分子篩浸潰于2ml的0. 125g/ml的硝酸鐵溶液中2h，100°C干燥3h后放入馬弗爐中550°C焙燒3h，然后取出碾磨成粉末狀，其中Fe2O3的含量為2. 5%。稱取Ig改性后的分子篩粉末與4g濃度為20wt%聚乙烯醇(聚合度1800，水解度88%)水溶液混合后，攪拌均勻，脫泡、計(jì)量泵計(jì)量、噴絲板、凝固及牽伸和干燥等工藝，制成含改性分子篩的聚乙烯醇基纖維。將所得纖維在4% (w/v) (NH4)3PO4和8% (w/v) (NH4)2S04按4:6 (wt:wt)配制的混合液中浸潰預(yù)處理40min后，在馬弗爐中300°C下預(yù)氧化定型60min，再將纖維樣品放入電阻爐中，10°C /min升溫，800°C下活化60min，繼續(xù)通氮?dú)?，爐冷至200°C時(shí)，空氣冷卻。既得所需的活性炭纖維材料，其中改性分子篩和聚乙烯醇纖維質(zhì)量百分比含量分別為20%和80%。該材料的凈化效果達(dá)到73. 2%。實(shí)施例2
稱取2gl3X分子篩浸潰于2ml的0. 013g/ml的硝酸釹溶液中2h，100°C干燥3h后放入馬弗爐中550°C焙燒3h，然后取出碾磨成粉末狀，其中Nd2O3的質(zhì)量百分比含量為1%。稱取Ig改性后的分子篩粉末與4g濃度為20wt%聚乙烯醇(聚合度1800，水解度88%)水溶液混合后，按照實(shí)施案例I中制備活性炭纖維的物理一化學(xué)活化過程制備，即得所需的活性炭纖維材料，其中改性分子篩和聚乙烯醇纖維質(zhì)量百分比含量分別為20%和80%。該材料的凈化效果達(dá)到73. 4%。實(shí)施例3
稱取2g5A分子篩浸潰于2ml的0. 01g/ml的硝酸銀溶液中2h, 100°C干燥3h后放入馬弗爐中550°C焙燒3h，然后取出碾磨成粉末狀，其中SrO的質(zhì)量百分比含量為2. 5%。稱取Ig改性后的分子篩粉末與4g濃度為20wt%聚乙烯醇(聚合度1800，水解度88%)水溶液混合后，按照實(shí)施案例I中制備活性炭纖維的物理一化學(xué)活化過程制備，即得所需的活性炭纖維材料，其中改性分子篩和聚乙烯醇纖維質(zhì)量百分比含量分別為20%和80%。該材料的凈化效果達(dá)到70. 4%。實(shí)施例4
稱取2g5A分子篩浸潰于2ml的O. lg/ml的硝酸鎳溶液中2h，100°C干燥3h后放入馬弗爐中550°C焙燒3h，然后取出碾磨成粉末狀，其中NiO的質(zhì)量百分比含量為2. 5%。稱取Ig改性后的分子篩粉末與4g濃度為20wt%聚乙烯醇(聚合度1800，水解度88%)水溶液混合后，按照實(shí)施案例I中制備活性炭纖維的物理一化學(xué)活化過程制備，即 得所需的活性炭纖維材料，其中改性分子篩和聚乙烯醇纖維質(zhì)量百分比含量分別為20%和80%。該材料的凈化效果達(dá)到72. 4%。實(shí)施例5
稱取2gl3X分子篩浸潰于2ml的O. 125g/ml的硝酸鐵和O. O lg/ml硝酸釹混合溶液中2h，100°C干燥3h后放入馬弗爐中550°C焙燒3h，然后取出碾磨成粉末狀，其中Fe2O3和Nd2O3的質(zhì)量百分比含量分別為2. 5%和1%。稱取Ig改性后的分子篩粉末與4g濃度為20wt%聚乙烯醇(聚合度1800，水解度88%)水溶液混合后，按照實(shí)施案例I中制備活性炭纖維的物理一化學(xué)活化過程制備，即得所需的活性炭纖維材料，其中改性分子篩和聚乙烯醇纖維質(zhì)量百分比含量分別為20%和80%。該材料的凈化效果達(dá)到89. 4%。實(shí)施例6
稱取2gl3X分子篩浸潰于2ml的O. 125g/ml的硝酸鐵、O. 013g/ml硝酸釹和O. lg/ml的硝酸鎳混合溶液中2h，100°C干燥3h后放入馬弗爐中550°C焙燒3h，然后取出碾磨成粉末狀，其中Fe203、Nd2O3和NiO的質(zhì)量百分比含量分別為2. 5%、1%和2. 5%。稱取Ig改性后的分子篩粉末與4g濃度為20wt%聚乙烯醇(聚合度1800，水解度88%)水溶液混合后，按照實(shí)施案例I中制備活性炭纖維的物理一化學(xué)活化過程制備，即得所需的活性炭纖維材料，其中改性分子篩和聚乙烯醇纖維質(zhì)量百分比含量分別為20%和80%。該材料的凈化效果達(dá)到98. 0%。
權(quán)利要求
1.一種摻雜改性分子篩的炭纖維凈化材料，其組分和質(zhì)量百分比為5 30%經(jīng)負(fù)載金屬氧化物改性后的分子篩，70 95%的聚乙烯醇基纖維；所述改性后的分子篩中負(fù)載金屬氧化物的含量為分子篩重量的I 10%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種摻雜改性分子篩的炭纖維的制備方法，其特征在于用硝酸鹽浸潰分子篩后干燥、高溫焙燒法對分子篩進(jìn)行負(fù)載金屬氧化物改性，然后將其碾碎成粉末狀與制備活性炭纖維的原材料聚乙烯醇水溶液混合后，進(jìn)行常規(guī)制備活性炭纖維的物理一化學(xué)活化過程，即得所需的活性炭纖維凈化材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種摻雜改性分子篩的炭纖維的制備方法，其特征在于包括如下步驟 (1)將分子篩浸潰于金屬硝酸鹽溶液2 4小時(shí),干燥2 4小時(shí)后,300 600°C下焙燒2 4小時(shí)，冷卻至室溫即得負(fù)載金屬氧化物改性的分子篩，然后將其研磨成粉末； (2)將步驟(I)改性好的分子篩粉末與聚乙烯醇水溶液混合，經(jīng)常規(guī)攪拌、脫泡、計(jì)量泵計(jì)量、噴絲板、凝固及牽伸和干燥等工藝，制成負(fù)載金屬氧化物分子篩的聚乙烯醇基纖維，然后經(jīng)常規(guī)預(yù)處理、氧化定型、炭化和通水蒸氣和氮?dú)獾母邷乇簾任锢硪换瘜W(xué)活化過程，即得所需摻雜改性分子篩的炭纖維凈化材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種摻雜改性分子篩的炭纖維的制備方法，其特征在于，所述的分子篩為5A、13X中的一種或其組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種摻雜改性分子篩的炭纖維的制備方法，其特征在于，所述的硝酸鹽為硝酸鐵、硝酸鎳、硝酸鍶、硝酸釹中的一種或其組合。
全文摘要
一種摻雜改性分子篩的炭纖維凈化材料，其組分和質(zhì)量百分比為5～30%經(jīng)負(fù)載金屬氧化物改性后的分子篩，70～95%的聚乙烯醇基纖維；所述改性后的分子篩中負(fù)載金屬氧化物的含量為分子篩重量的1～10%。一種摻雜改性分子篩的炭纖維的制備方法，其特征在于用硝酸鹽浸漬分子篩后干燥、高溫焙燒法對分子篩進(jìn)行負(fù)載金屬氧化物改性，然后將其碾碎成粉末狀與制備活性炭纖維的原材料聚乙烯醇水溶液混合后，進(jìn)行常規(guī)制備活性炭纖維的物理—化學(xué)活化過程，即得所需的活性炭纖維凈化材料。本發(fā)明制備工藝簡單、成本低和制備的活性炭纖維凈化材料在常溫條件下具有對甲苯凈化效率高等優(yōu)點(diǎn)。在甲苯含量≤20ppm時(shí)，對甲苯的凈化效率可達(dá)到70～98%。
文檔編號B01D53/72GK102886200SQ201110203330
公開日2013年1月23日 申請日期2011年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月20日
發(fā)明者鄒娟珍, 姚煒, 張豪杰, 周潔, 劉洋, 何丹農(nóng) 申請人:上海納米技術(shù)及應(yīng)用國家工程研究中心有限公司