[发明专利]活性碳纤维吸附重金属离子的表面活化处理装置及工艺

说明书

本发明公开了一种活性碳纤维吸附重金属离子的表面活化处理装置及工艺，属于碳纤维表面处理领域。所述活性碳纤维吸附重金属离子的表面活化处理装置沿碳纤维走纱方向依次包括：表面处理装置：表面处理装置用于采用硝酸对碳纤维进行表面处理；超声波清洗器：超声波清洗器用于对表面处理完成后的碳纤维进行超声振荡处理；活化装置：活化装置用于通入水蒸气对振荡处理后的碳纤维进行活化处理，活化装置设置有水蒸汽入口和水蒸气出口。本发明所制备的活性碳纤维柔性好，活化过程采用多种工艺联合操作，产品获得率高。

技术领域

本发明涉及碳纤维表面处理领域，特别是指一种活性碳纤维吸附重金属离子的表面活化处理装置及工艺。

背景技术

随着电镀、制革、染料、冶金、采矿等产业的发展，进入环境中的重金属离子越来越多，这些重金属离子会同水体或土壤中的有机质发生物理或化学作用而被固定、富集，从而影响它们在环境中的形态、迁移、转化和毒性。因此，重金属污染越来越引起人们的关注，治理和回收重金属也已成为一个热点课题。目前工业含重金属离子废水主要采用化学沉淀法和离子交换法。化学沉淀法在处理过程中产生大量污泥，易造成二次污染。离子交换法费用较高，且再生存在一定的困难。另外，液膜法和生物吸附法是新兴的处理方法，但技术还不够成熟。

活性碳纤维是二十世纪七十年代发展起来的一种新型、高效、多功能的吸附材料，具有大比表面积和丰富的微孔，同时具有比颗粒状活性炭更大的吸附容量和更快的吸附动力学性能，是继粉状活性炭和粒状活性炭之后的第三代产品，目前诸多研究者采用活性碳纤维吸附化工生产所产生的废水或者污水中的重金属离子，而对于活性碳纤维的表面吸附特性的调控，主要在控制表面微孔的孔径分布范围和比表面积。鉴于此，本发明提出了一种多种方法联合使用进行碳纤维表面活化处理的工艺，通过该工艺进行碳纤维的表面吸附特性的有效调控。

发明内容

本发明提供一种生产过程可连续化或间歇化操作的，可以控制碳纤维表面孔隙和比表面积范围的活性碳纤维吸附重金属离子的表面活化处理装置及工艺，所制备的活性碳纤维柔性好，活化过程采用多种工艺联合操作，产品获得率高。

为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：

一方面，本发明提供一种活性碳纤维吸附重金属离子的表面活化处理装置，沿碳纤维走纱方向依次包括：

表面处理装置：所述表面处理装置用于采用硝酸对碳纤维进行表面处理；

超声波清洗器：所述超声波清洗器用于对表面处理完成后的碳纤维进行超声振荡处理；

活化装置：所述活化装置用于通入水蒸气对振荡处理后的碳纤维进行活化处理，所述活化装置设置有水蒸汽入口和水蒸气出口。

进一步的，所述水蒸汽入口设置在所述活化装置的靠近所述超声波清洗器的一端上方，所述水蒸气出口设置在所述活化装置的另一端的下方，所述碳纤维走纱方向与水蒸气走向相反，以保证活化处理充分进行。

另一方面，本发明还提供一种上述的活性碳纤维吸附重金属离子的表面活化处理装置的处理工艺，包括：

步骤1：在一定的温度下，采用硝酸对碳纤维进行表面处理，之后采用蒸馏水反复清洗碳纤维表面，之后在一定的温度下进行干燥；

步骤2：将所述步骤1处理后的碳纤维放入所述超声波清洗器中进行振荡处理，振荡处理后的碳纤维通过蒸馏水槽进行清洗，之后进行干燥；

步骤3：将所述步骤2处理后的碳纤维放入所述活化装置中，通入水蒸气进行活化处理，得到一定比表面积和孔径分布的碳纤维。

进一步的，所述步骤1中，表面处理的温度为20℃～50℃，所述硝酸为200ml～500ml浓度为25％～65％的硝酸，表面处理的时间为1h～2h。

进一步的，所述步骤1中，干燥温度为120℃，干燥时间为1h～3h。