[发明专利]一种快速分级净化空气的活性炭丝环保材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及活性炭及其制备技术领域，特别是涉及一种快速分级净化空气的活性炭丝环保材料及制备方法。

背景技术

2010年之前，中国空气净化器市场主要用于工业去污染和医用等专业领域，市场规模相对较小，增长缓慢。2010之后，由于雾霾天气严重，中国空气净化器开始用于民用市场。从2013年开始，空气净化器市场呈现爆发式增长，到2016年行业发展逐渐回归理性，上半年空气净化器销量达226万台，销售额为53亿元，据中投顾问产业研究中心预测，到2020年，市场规模可达340亿元。我国目前大约有1000家以上的空气净化器企业，从长远来看，中国空气净化器市场需求庞大。室内空气污染有可能给人体造成的伤害不容忽视，每年都有大量的人因室内空气污染而死亡，因此室内空气污染的治理刻不容缓。室内空气中的有害物质主要包括甲醛、苯、氡、烟尘等。

针对处理以上污染物，最为常见的手段是使用空气净化剂，现如今的空气净化剂大体可分为化学型净化剂和植物型净化剂。其中，化学型净化剂由于其制备工艺简单、去除效果较佳而使用更为普遍，但是由于化学试剂自身的毒性，会对环境造成二次污染，不利于长期使用，并且化学型净化剂的对病毒、细菌和致病菌的杀灭效果较弱，不能满足人们多方面的需求。现如今的植物型净化剂的净化处理效果有限，且制备工艺复杂，生产成本高，限制了其更进一步推广。

活性炭是一种多孔性的碳材料，含有大量微孔，其高度发达的孔隙结构使它具有庞大的表面积，能有效地去除色度、臭味，可去除二级出水中大多数有机污染物和某些无机物，包含某些有毒的重金属，也能够除去空气中的有毒有害气体，达到吸附、净化的作用。活性炭粉末状、块状、颗粒状或蜂窝状的无定形碳，也有排列规整的晶体碳。活性炭在元素组成方面，80％-90％以上由碳组成，这也是活性炭为疏水性吸附剂的原因。活性炭中除了碳元素外，还包含有两类掺和物：一类是化学结合的元素，主要是氧和氢，这些元素是由于未完全炭化而残留在炭中，或者在活化过程中，外来的非碳元素与活性炭表面化学结合，如用水蒸气活化时，活性炭表面被氧化或水蒸气氧化；另一类掺和物是灰分，它是活性炭的无机部分，几种活性炭的元素组成。

活性炭的主要原料几乎可以是所有富含碳的有机材料，如煤、木材、果壳、椰壳、核桃壳、杏壳、枣壳等。这些含碳材料在活化炉中，在高温和一定压力下通过热解作用被转换成活性炭。在此活化过程中，巨大的表面积和复杂的孔隙结构逐渐形成，而所谓的吸附过程正是在这些孔隙中和表面上进行的，活性炭中孔隙的大小对吸附质有选择吸附的作用，这是由于大分子不能进入比它孔隙小的活性炭孔径内的缘故。

活性炭类具有价格实惠、使用方便，无污染，无副作用，使用效果理想等优点，受到广泛的应用，但在具体使用时，活性炭见效慢，难以在短时间发挥快速吸附的效果。特别是将活性炭用于净化器等快速净化设备，一次净化效果并不明显，需要多次反复过滤空气才有效。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种快速分级净化空气的活性炭丝环保材料及制备方法，活性炭丝呈卷曲状，活性炭丝布满微孔。其显著的优势是卷曲的活性炭丝互相织网组成一个快速吸附空气中污染物的通道，然后活性炭丝布满的微孔进一步吸附储存空气中的有害物，从未而实现了对空气快速分级净化的目的。

为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：

一种快速分级净化空气的活性炭丝环保材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将植物在处理液中静置2~24h，得到预处理产物；

（2）将预处理产物与聚合物乳液在有机溶剂中混合后，得到混合乳液；

（3）对混合乳液进行喷丝，得到高分子纤维；

（4）将高分子纤维碳化，得到活性炭丝；

（5）将活性炭丝在水蒸气中活化，得到快速分级净化空气的活性炭丝；

所述处理液为乙酸酐、马来酸酐、顺丁烯二酸酐、领苯二甲酸酐的水溶液中至少一种；

其中，所述植物为木材、树叶、农作物秸杆、果壳中的至少一种。

所述聚合物乳液为聚偏氟乙烯乳液、聚对苯二甲酸丁二酯乳液、聚对苯二甲酸乙二酯乳液、聚芳酯乳液、聚醋酸乙烯乳液、尼龙6乳液、聚甲基丙烯酸甲酯乳液、聚苯胺乳液、聚氧化乙烯乳液、聚乙烯吡咯烷酮乳液、聚丙烯腈乳液、聚己内酯乳液、聚氨酯乳液、氟化聚氨酯乳液、聚砜乳液、聚醚砜乳液、聚偏氟乙烯-六氟丙烯乳液、聚偏氟乙烯-四氟乙烯-全氟甲基乙烯基醚乳液、聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯乳液中的至少一种。

所述有机溶剂根据聚合物种类分别对应为：