[发明专利]一种连续制备宽幅功能活性炭纤维的装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于活性炭纤维制备技术领域，尤其涉及一种连续制备宽幅功能活性炭纤维的装置及方法。

背景技术

近年来，由于生态环境的恶化，水和空气的污染，有效治理环境有害物的技术和材料引起政府和社会的极大关注。活性炭纤维作为新一代环境功能材料，由于具有巨大的有效比表面积，分布集中的纳米微孔和丰富的官能团，正在成为食品，医疗，水和空气净化的主力材料。另外，由于活性炭纤维具有较快的吸附脱附速度，较大的吸附容量，不同的宏观结构形态，已广泛用于有机溶剂回收，废水处理回用，贵重金属回收，脱色除味以及环境有害物高效净化等领域。随着社会进步和生活水平的提高，普通活性炭纤维工业产品已难以满足环境净化的需求，具有特定功能的活性炭纤维已成为社会的广泛需求。通常的方法是，通过将普通活性炭纤维经过二次活化，通过浸渍特定试剂，再经干燥和炭化(活化)完成。这不仅会造成能源的大量浪费，也加长制备周期，增大了生产成本。另一方面，通常生产过程中使用的活化剂是水蒸气和二氧化碳，且需要在高温下进行。如果能够在较低温度下使用用之不竭的空气进行活化，可大大节约能源。作为活化剂，水蒸气作用较二氧化碳强烈，而空气活化速率是水蒸气的100倍。由于飞快的反应速率，虽然经过很多的研究和探索，但至今尚无真正用于实际生产中的范例。另外，单幅原料在稳定的热场中进行是理想的操作方法，但由于结构和方法的局限，真正可单幅原料满足工业规格需求的大型立式装置尚未见报道。

用于单幅生产连续长度、采用空气活化的功能活性炭纤维存在如下问题：

(1)如何在保证满足炉体长度14米下，能合理巧妙构造使其宽度达到2.2米；

(2)如何通过特定技术，构造可用空气活化制品的大型立式装置；

(3)如何通过合理的技术方法，直接制备具有特定功能的活性炭纤维制品。本发明就上述关键问题，致力于发明新型。

发明内容

本发明提供了一种连续制备宽幅功能活性炭纤维的装置及方法，旨在解决现有技术未提供可单幅生产连续长度、采用空气活化的功能活性炭纤维的装置及方法的问题。

本发明的目的在于提供一种连续制备宽幅功能活性炭纤维的装置，该装置包括：密封炉口、立式炉体、活化剂发生器、氮气发生器、自动断料系统、收料箱；

所述密封炉口设置在所述立式炉体的上部，所述立式炉体的中部设置有所述活化剂发生器及氮气发生器，所述立式炉体的下部依次设置有所述自动断料系统及收料箱。

进一步，所述立式炉体的结构设置有热膨胀缓解装置。

进一步，所述立式炉体的宽度为2.2米，长度为14米，单幅下料即可满足工业规格要求，并采用外电场加热。

进一步，该装置除了可将常规的水蒸气、二氧化碳和化学试剂作为活化剂外，还可将空气作为活化剂。

本发明的另一目的在于提供一种连续制备宽幅功能活性炭纤维的方法，该方法包括以下步骤：

步骤一，对立式炉体升温加热，待热场温度稳定后，对温度场进行测试，当测得热温度场断面两端温差在正负2度内，即获得了稳定的热温度场；

步骤二，通入氮气作为保护气，在立式炉体内断面温度达到设定值之后，由炉顶按照一定的速度将经预处理后2米宽的原料送入立式炉体，并由立式炉体内不同部位处通入活化剂；

步骤三，获得的活性炭纤经自动断料系统将成品落入收料箱体。

进一步，待炉内断面温度达到设定值后，活化最高温度550度(最高活化温度950度)，活化时间30-80分，将空气按照一定的分压比例由立式炉体特定部位进入，并对原料进行活化处理，由此获得的产品在保持幅宽大于1.2米的规格下，产品纳米微孔集中，全部为纳米微孔小于0.5纳米微孔。

进一步，待立式炉体断面温度达到设定之后，(活化最高温度950度)，活化时间10-60分，将经过特殊预处理的原料由炉顶送入炉内，通入据有适当比例的空气和二氧化碳进行活化处理，由此获得的活性炭纤维在幅宽大于1.2米的外观规格下，具有对苯具有优异的吸附性能；经过调整活化时间和活化温度(也可加入不小于6％活化剂氨)，可获得对硫化氢具有吸附性能的活性炭纤维。

进一步，待立式炉体断面温度达到设定值后，最高活化温度950度，将经过特定预处理的原料，浸渍含胺官能团物质，加入比例不小于20％，由炉顶送入炉内，然后通入水蒸气作为活化剂对原料进行活化处理，由此获得的产品在保持幅宽大于1.2米的规格下对甲醛。