專利名稱：一種具有高脫硫率的活性炭纖維的制備方法
技術領域：
本發明屬于一種活性炭纖維(ACF)的制備方法，具體地說涉及一種具有高脫硫率的活性炭纖維的制備方法。
煤燃燒尾氣中的SO2可采用ACF將其催化氧化為H2SO4而脫除，但通過傳統的活化方法制得的ACF的脫硫活性較低。據文獻(Energy and fuel，1994，8，1337-1340)報道，0.5g的市售的聚丙烯腈基ACF或瀝青基ACF放置在固定床反應器中，模擬煙氣(SO21000ppm、O25vol％、H2O 10vol％)在30℃下以100ml/min的流速穿過ACF床層時，隨所使用的ACF的種類及比表面積的不同，其脫硫活性各異。比表面積分別為480、710和1150m2/的瀝青基ACF OG-5A、OG-10A及OG-20A脫除SO2的穩態濃度分別為38％、45％及38％，而比表面積為446、887和1141m2/g的聚丙烯腈基ACF FE-100、FE-200和FE-300脫除SO2的穩態濃度分別為22％、20％及15％。ACF脫除SO2的穩態濃度越低，其脫硫活性越高。由此可見，即使FE-300顯示了最高的脫硫活性，其脫硫率也僅為85％[脫硫率(％)＝1-穩態濃度(％)]。因此市售的ACF常采用后處理改性以提高其脫硫率，而對ACF進行后處理改性將使操作復雜化，提高ACF的生產成本，限制ACF應用范圍的擴大。
本發明的目的是提供一種操作簡單、成本低、不需任何后處理改性即具有高脫硫活性的ACF的制備方法。
本發明的目的是這樣實現的以氨水代替傳統的水蒸氣活化劑對炭纖維或氧化纖維進行活化以制備具有高脫硫活性的ACF。
其方法包括如下步驟(1)將炭纖維或氧化纖維放置在活化爐中，在N2保護下升溫到750-950℃；(2)將N2切換成活化劑在上述溫度下活化1h；(3)將活化劑切換成N2后自然冷卻即制得高脫硫活性的ACF。
其特征在于所述的活化劑是由3.5M-10.5M的氨水汽化而成。
本發明所使用的脫硫條件如下模擬煙氣組成為SO21000ppm；O25vol％，H2O10vol％；反應溫度為30℃；接觸時間W/F(其中ACF重量W0.1-0.5g；氣體流速F100ml/min)為1.0-5.0×10-3g.min/ml。脫硫率大于90％。
本發明具有如下優點
1.操作簡單，方便。
2.通過改變氨水的濃度，可制得比表面積不同的ACF。
3.不同種類的炭纖維或氧化纖維經本方法活化制備的ACF均具有高的脫硫活性。
本發明的實施例如下實施例1瀝青基炭纖維在890℃下用10.5M的氨水活化1h后，所制得的ACF的比表面積為463m2/g，其SO2脫除率為100％。(SO2脫除條件反應溫度30℃，ACF重量0.5g，氣體流速100ml/min，模擬煙氣組成為SO21000ppm，O25vol％，H2O10vol％)。
對比例1瀝青基炭纖維經水蒸氣活化制得的OG-5A的比表面積為480m2/g，其SO2脫除率為62％。(SO2脫除條件同實施例1)。
實施例2瀝青基炭纖維在850℃下用8.5M氨水活化1h后，所制得的ACF的比表面積為725m2/g，其SO2脫除率為100％(SO2脫除條件同實施例1)。
對比例2經水蒸氣活化制得的比表面積為710m2/g瀝青基ACF OG-10A的SO2脫除率為55％(SO2脫除條件同實施例1)。
實施例3瀝青基炭纖維在890℃下用7M氨水活化1h后，所制得的ACF的比表面積為1035m2/g，其SO2脫除率為100％(SO2脫除條件同實施例1)。
對比例3經水蒸氣活化制得的比表面積為1150m2/g瀝青基ACF OG-20A的SO2脫除率為62％(SO2脫除同實施例1)。
實施例4瀝青基炭纖維在890℃下用7M氨水活化1h后，所制得的ACF的比表面積為1035m2/g，其SO2脫除率為94％(SO2脫除條件除ACF重量減少為0.25g外，其余同實施例1)。
實施例5瀝青基炭纖維900℃下用3.5M氨水活化1h后，所制得的ACF的比表面積為1520m2/g，其SO2脫除率為100％(SO2脫除條件同實施例4)。
實施例6瀝青基炭纖維900℃下用3.5M氨水活化1h后，所制得的ACF的比表面積為1520m2/g，其SO2脫除率為90％(SO2脫除條件除ACF重量減少為0.1g外，其余同實施例1)。
實施例7聚丙烯腈氧化纖維在820℃下用7M氨水活化1h后，所制得的ACF的比表面積為463m2/g，其SO2脫除率為93％(SO2脫除條件同實施例4)。
對比例7經水蒸氣活化制得的比表面積為446m2/g的聚丙烯腈基ACFFE-100的SO2脫除率為78％(SO2脫除條件同實施例4)。
實施例8聚丙烯腈氧化纖維在800℃下用3.5M氨水活化1h后，所制得的ACF的比表面積為825m2/g，其SO2脫除率為100％(SO2脫除條件同實施例4)。
對比例8經水蒸氣活化制得的比表面積為887m2/g的聚丙烯腈基ACFFE-200的SO2脫除率為80％(SO2脫除條件同實施例4)。
實施例9聚丙烯腈氧化纖維在850℃下用4M氨水活化1h后，所制得的ACF的比表面積為1079m2/g，其SO2脫除率為100％(SO2脫除條件同實施例4)。
對比例9比表面積為1141m2/g的聚丙烯腈基ACFFE-300經800℃熱處理后，其對SO2的脫除率為85％(SO2脫除條件同實施例4)。
實施例10粘膠基炭纖維在900℃下用4.7M氨水活化1h后，所制得的ACF的比表面積為1600m2/g，其SO2脫除率為100％(SO2脫除條件同實施例4)。
實施例11粘膠基炭纖維在800℃下用9.4M氨水活化1h后，所制得的ACF的比表面積為1030m2/g，其SO2脫除率為96％(SO2脫除條件同實施例4)。
權利要求
1.一種具有高脫硫活性的ACF的制備方法，包括如下步驟(1)將炭纖維或氧化纖維放置在活化爐中，在N2保護下升溫到750-950℃；(2)將N2切換成活化劑在上述溫度下活化1h；(3)將活化劑換成N2后自然冷卻即制得高脫硫活性的ACF。其特征在于所述的活化劑是由3.5M-10.5M的氨水汽化而成。
全文摘要
一種具有高脫硫活性的ACF的制備方法,是將炭纖維或氧化纖維放置在活化爐中在N
文檔編號D01F11/12GK1250117SQ9812352
公開日2000年4月12日 申請日期1998年10月7日 優先權日1998年10月7日
發明者劉朗, 李開喜, 凌立成, 張碧江 申請人:中國科學院山西煤炭化學研究所