[发明专利]一种活性碳纤维负载磁性树脂微球多孔材料的制备方法

说明书

本发明提供了一种活性碳纤维负载磁性树脂微球多孔材料的制备方法，步骤如下：将活性碳纤维，酚醛树脂，发泡剂，催化剂、改性剂，表面活性剂混合搅拌；加入固化剂固化；脱模，碳化得多孔活性碳纤维；制备磁性树脂微球胶液；将上述磁性树脂微球胶液负载到多孔活性碳纤维上，得多孔活性碳纤维负载磁性树脂微球；固化即得活性碳纤维负载磁性树脂微球多孔材料。本发明将磁性树脂微球负载于活性碳纤维上，并通过发泡技术，使其整体具有多孔结构，吸附性能更加优异，且通过磁性树脂微球的改性，使其选择性吸附效果更强，机械性能佳，抗摩擦，不易掉碳粉，寿命长，在污水处理中既能吸附有机物，又可吸附金属离子，且对废气处理的效果也很理想。

技术领域

本发明涉及污水处理领域，具体涉及一种活性碳纤维负载磁性树脂微球多孔材料的制备方法。

背景技术

活性炭或活性碳纤维对污水的净化机理包括三个方面：一是活性炭颗粒及其表面生长的生物膜对废水中的悬浮物进行生物絮凝和接触絮凝，从而将其过滤去除；二是活性炭对废水中溶解性有机物的吸附和富集作用；三是活性炭表面及空隙中生长的微生物在较长的有机质停留时间内对降解速度较慢的有机物进行氧化分解，起到对活性炭的生物再生作用。

而活性碳纤维由于其比表面积更大，微孔结构发达、吸附容量大、吸附能力更强，不易掉碳颗粒，强度大，吸脱速度快、再生容易的特点，比活性炭更有应用潜力。

一般用于水处理的磁性微球主要有以下特点：（1）具有生物亲和性和亲水性，即表面具有或者通过表面改性带有多种活性功能基团可连接生物活性物质（如微生物、酶等），也可以偶联特异性分子，进行有机物的检测和微生物的固定；（2）表面粗糙，内部多孔，粒径较大，便于微生物附着及固定化；（3）具有较强的磁响应性，便于分离；（4）具有较高的机械强度和化学稳定性，能抵抗机械摩擦及酸碱腐蚀，且不易被微生物降解；（5）表面带有一定的正电荷，便于吸附弱负性的微生物。

发明内容

要解决的技术问题：本发明将磁性树脂微球负载于活性碳纤维上，并通过一定的发泡技术，使其整体具有多孔结构，吸附性能更加优异，且通过磁性树脂微球的改性，使其选择性吸附效果更强，机械性能佳，抗摩擦，不易掉碳粉，寿命长，在污水处理中既能吸附有机物，又可吸附金属离子，且对废气处理的效果也很理想。

技术方案：一种活性碳纤维负载磁性树脂微球多孔材料，其中，活性碳纤维以重量份计包括以下成分：活性碳纤维100份、酚醛树脂80~120份、发泡剂10~20份、固化剂6~10份、催化剂10~20份、改性剂10~20份、表面活性剂2~8份；磁性树脂微球胶液制备包括以下成分：氨水、纳米Fe₃O₄粒子、硅烷偶联剂、大孔聚苯乙烯树脂、无水乙醇溶液、分散剂、粘结剂。

进一步的，所述活性碳纤维为粘胶基短纤维，长度为40~100mm；所述酚醛树脂为线性热塑性酚醛树脂，粘度3~5Pa.s；所述发泡剂为碳酸氢铵；所述固化剂为六亚甲基四胺；所述催化剂为草酸；所述改性剂为聚乙二醇；所述表面活性剂为硅氧烷。

进一步的，所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KF570。

上述的一种活性碳纤维负载磁性树脂微球多孔材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将活性碳纤维，酚醛树脂，发泡剂，催化剂、改性剂，表面活性剂混合，剧烈搅拌5~15min，边搅拌边升温至60℃；

（2）在高速搅拌下，加入固化剂，持续搅拌5min，浇筑到模具中，逐步升温至100℃，在固化剂作用下固化；

（3）在室温下脱模，然后进行300~800℃氮气气氛下碳化1h，得多孔碳纤维；