1.本發(fā)明屬于有機(jī)廢氣吸附技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種泡沫鋁改性活性碳纖維的制備方法及其在vocs吸附中的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

2.近年來(lái)，工業(yè)發(fā)展迅速，燃料溶劑工業(yè)、石油化工、煤化工等產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，排入空氣中的vocs對(duì)大氣環(huán)境造成污染，還有烹調(diào)與采暖過(guò)程產(chǎn)生的煙霧、建筑和裝飾材料的使用、汽車(chē)內(nèi)飾件生產(chǎn)、家電和家具釋放出的vocs均對(duì)大氣造成不同程度的危害，而且vocs具有很多的致癌物質(zhì)，危害農(nóng)作物的生產(chǎn)并且刺激人體的皮膚和眼睛，產(chǎn)生過(guò)敏、咽喉疼痛等癥狀，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致人死亡。因此對(duì)于vocs的治理刻不容緩。

3.目前，對(duì)于vocs的治理方法主要有熱破壞法、生物處理法、吸附法、氧化法、冷凝法等。其中吸附法處理工藝成熟、能耗小且處理效率高，主要用于處理高通量、低濃度的廢氣，吸附法是借助多孔固體物質(zhì)表面的未平衡的分子吸引力和化學(xué)平衡力將與多孔固體物質(zhì)接觸的混合氣體中的vocs組分吸附在固體物質(zhì)表面從而達(dá)到分離的效果?；钚蕴际俏綍r(shí)常選用的吸附劑，活性碳獲取途徑方便、成本低廉而且吸附性能好，具有廣闊的前景，但是活性碳不耐高溫，在高溫?zé)峥諝鈼l件下再生時(shí)易發(fā)生的著火事故，主要原因是一些有機(jī)物在活性碳上高溫下發(fā)生反應(yīng)放熱，除了引發(fā)安全事故，也會(huì)縮短活性碳吸附劑的使用壽命。因此需要對(duì)活性碳進(jìn)行改性，讓其在較高溫度條件下不易燃，而且不影響其吸附性能。

4.泡沫金屬材料是一種新型的金屬材料，它兼具有金屬材料和多孔材料的特性，密度小、強(qiáng)度大、質(zhì)量輕、壓縮性能好、孔隙率高，而且泡沫金屬不同于普通的無(wú)機(jī)阻燃劑會(huì)分解出的物質(zhì)阻塞活性碳的孔結(jié)構(gòu)。目前應(yīng)用潛力最高的泡沫金屬材料是泡沫鋁，泡沫鋁具有優(yōu)良的熱學(xué)性能、聲學(xué)性能、吸聲減震性能、以及電子屏蔽性能。有研究結(jié)果表示，泡沫鋁的導(dǎo)熱性能和孔隙率有關(guān)，孔隙率越高，導(dǎo)熱性能越差，而且泡沫鋁的耐熱溫度遠(yuǎn)高于純鋁，在高溫條件下不會(huì)產(chǎn)生有毒有害氣體，可以作為良好的隔熱材料。開(kāi)孔的泡沫鋁材料比表面積巨大，熱量可以在孔洞中進(jìn)行三維流動(dòng)，有助于散熱，具有良好的阻燃特性。

5.cn 1517146a公開(kāi)了一種活性碳?改性蒙脫土復(fù)合吸附材料及其制備方法和應(yīng)用。將打漿度34?72?°sr的木漿纖維、改性蒙脫土、膠黏劑、特種纖維和阻燃劑加水進(jìn)行均勻混合，得到混合物料濃度為0.04?0.5%；將混合物料放入帶有過(guò)濾網(wǎng)的成型機(jī)上，濾水成平面狀材料，進(jìn)行烘干定型；將平面狀材料在高溫狀態(tài)下加工成瓦楞狀，然后將平面狀和瓦楞狀材料通過(guò)膠黏劑粘貼制成單面瓦楞材料。本發(fā)明提供的活性碳?改性蒙脫土復(fù)合吸附材料及其制備方法和應(yīng)用具有疏水性好、阻燃性高、熱穩(wěn)定性好、化學(xué)穩(wěn)定性好、孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)、比表面積大、機(jī)械強(qiáng)度高等特性，但該復(fù)合材料的成分較多，制備過(guò)程長(zhǎng)。

6.cn 1517146a公開(kāi)了一種阻燃型活性碳及其制備方法。該阻燃型活性碳主要包含占成品總重的60%

?

98%的活性碳，特征為占成品總重2%

?

40%的阻燃劑，還包含有0%

?

30%的粘合劑和增溶劑。其中阻燃劑是有一種或一種以上的無(wú)機(jī)阻燃劑和有機(jī)阻燃劑組合成的復(fù)合阻燃劑。在復(fù)合阻燃劑中加入粘合劑和增溶劑，通過(guò)噴灑、浸漬或在成型過(guò)程中直接加入活

性碳，然后經(jīng)過(guò)80℃

?

200℃烘干后制成阻燃型活性碳。本發(fā)明提供的阻燃型活性碳及其制備方法具有比表面積大、吸附性能好、阻燃性能好的特點(diǎn)，但由于阻燃劑在分解吸熱時(shí)，分解出的物質(zhì)會(huì)覆蓋在活性碳表面，阻塞活性碳的孔結(jié)構(gòu)，影響活性碳的吸附性能，減少使用壽命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

7.針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種泡沫鋁改性活性碳纖維及其vocs吸附中的應(yīng)用，針對(duì)在高溫條件下部分有機(jī)氣體在活性碳上反應(yīng)放熱，引起安全事故，活性碳?jí)勖s減，采用多孔的泡沫鋁材料進(jìn)行摻雜，改善活性碳的耐熱性能。為解決現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種泡沫鋁改性活性碳纖維，其由活性碳纖維：泡沫鋁按質(zhì)量比為10:1

?

2.5組成，比表面積為1148

?

1174m2/g，總孔體積為0.8

?

0.88m3/g。

8.進(jìn)一步的，所述泡沫鋁為多級(jí)孔泡沫鋁，為同時(shí)含有微米孔和介孔的有多級(jí)孔泡沫鋁，微米孔孔徑為平均100μm，介孔孔徑為2

?

10nm。

9.一種制備泡沫鋁改性活性碳纖維的方法，包括以下步驟：步驟1，將活性碳纖維進(jìn)行研磨，過(guò)60目篩，在沸水中煮60min，然后洗滌，去除雜質(zhì)，在烘箱中60℃下干燥12h；所述洗滌是進(jìn)行超聲洗滌，充分洗凈活性碳纖維表面的雜質(zhì)；步驟2，以鋁粉為原材料，采用真空

?

壓力燒結(jié)

?

溶解法制備多級(jí)孔泡沫鋁；步驟3，將制備好的泡沫鋁加入顎式破碎機(jī)，使泡沫鋁的粒徑小于等于25mm，破碎后的泡沫鋁再篩分，所得粉末狀泡沫鋁的粒徑在80

?

100目；步驟4，混合處理好的活性碳纖維和泡沫鋁，加入膠粘劑，放入捏合機(jī)混合均勻，再裝入液壓擠出機(jī)，擠壓成型；通過(guò)將具有阻燃性質(zhì)的多級(jí)孔泡沫鋁材料和活性碳纖維進(jìn)行混合制備改性活性碳纖維，使活性碳纖維具有阻燃的特性；步驟5，將擠壓成型的改性活性碳纖維取出，放入干燥箱，在150℃下干燥2h。

10.所述步驟2中的多級(jí)孔泡沫鋁為同時(shí)含有微米孔和介孔的有多級(jí)孔泡沫鋁，微米孔孔徑為平均100μm，介孔孔徑為2

?

10nm。

11.所述步驟2中，采用改進(jìn)的真空

?

壓力燒結(jié)

?

溶解法制備多級(jí)孔泡沫鋁，具體操作為：以鋁粉為原材料，加入2wt%的鎂粉、40wt%造孔劑、25 wt%模板劑以及鋁粉和造孔劑總量5wt%的無(wú)水乙醇，混勻后置于模具中，在250mpa的壓力條件下壓制成坯，然后將坯料在70℃水浴條件下浸漬使造孔劑溶解，再用去離子水洗滌去除殘余造孔劑，而后置于真空爐中，在保持爐內(nèi)10

?3pa和540℃下燒結(jié)2h，然后冷卻至室溫制得多級(jí)孔泡沫鋁。

12.進(jìn)一步的，所述步驟2中造孔劑選用96

?

120μmnacl，形成平均孔徑為100μm的孔;所述模板劑選用ctab，形成2

?

10nm之間的介孔。在真空

?

壓力燒結(jié)

?

溶解法中同時(shí)加入造孔劑和模板劑，制備出同時(shí)含有微米孔（平均孔徑為100μm）和介孔（孔徑分布為2

?

10nm）的有多級(jí)孔泡沫鋁，不會(huì)像一般的阻燃劑在高溫下覆蓋活性碳纖維的孔結(jié)構(gòu)，不僅不影響活性碳的吸附性能，反而起到改善作用。

13.所述步驟4中加入的膠粘劑為羧甲基纖維素鈉，羧甲基纖維素鈉常溫中易溶于水，而且環(huán)保、毒性非常小。

14.一種泡沫鋁改性活性碳纖維的應(yīng)用，用于vocs吸附。

15.作為改進(jìn)的是，步驟4中，加入的膠粘劑選用羧甲基纖維素鈉，將活性碳和泡沫鋁進(jìn)行復(fù)合形成復(fù)合材料，泡沫鋁的阻燃隔熱特性可以提高活性碳纖維的耐高溫性能和使用壽命，并且防止活性碳在高溫條件下著火造成安全事故，同時(shí)泡沫鋁的多孔結(jié)構(gòu)不會(huì)像一般的阻燃劑在高溫下覆蓋活性碳的多孔結(jié)構(gòu)，因此不會(huì)影響活性碳的吸附性能。

16.有益效果：本發(fā)明一方面通過(guò)將具有阻燃性質(zhì)的泡沫鋁材料和活性碳纖維進(jìn)行混合制備改性活性碳纖維，使活性碳纖維具有阻燃的特性；另一方面，泡沫鋁具有多孔結(jié)構(gòu)，不會(huì)像一般的阻燃劑在高溫下覆蓋活性碳纖維的孔結(jié)構(gòu)，從而避免活性碳的吸附性能受到影響。

17.與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明一種泡沫鋁改性活性碳纖維的制備方法及其vocs吸附中的應(yīng)用，具有如下優(yōu)勢(shì)：該方法采用多孔的泡沫鋁材料進(jìn)行摻雜，改善活性碳纖維的耐熱性能。一是通過(guò)將具有阻燃性質(zhì)的泡沫鋁材料和活性碳纖維進(jìn)行混合制備改性活性碳纖維，使活性碳纖維具有阻燃的特性；二是對(duì)泡沫鋁的合成工藝進(jìn)行改進(jìn)，同時(shí)加入造孔劑和模板劑，制備出同時(shí)含有微米孔和介孔的有多級(jí)孔泡沫鋁，不會(huì)像一般的阻燃劑在高溫下覆蓋活性碳纖維的孔結(jié)構(gòu)，不僅不影響活性碳的吸附性能，反而起到改善作用。

附圖說(shuō)明

18.圖1為本發(fā)明的制備方法流程圖。

具體實(shí)施方式

19.下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

20.實(shí)施例1如圖1所示，一種泡沫鋁改性活性碳纖維的制備方法，包括以下步驟：（1）將活性碳纖維剪成4

×

4cm的小塊，再放入研缽進(jìn)行研磨，過(guò)60目篩，在沸水中煮60min，然后超聲洗滌，去除雜質(zhì)，在烘箱中60℃下干燥12h。

21.（2）以鋁粉為主要原材料，采用真空

?

壓力燒結(jié)

?

溶解法制備多級(jí)孔泡沫鋁。真空

?

壓力燒結(jié)

?

溶解法制備多級(jí)孔泡沫鋁的詳細(xì)步驟為：加入2%的鎂粉、96

?

120μmnacl造孔劑和ctab模板劑以及鋁粉和nacl總量5wt%的無(wú)水乙醇，混勻后置于模具中，在250mpa的壓力條件下壓制成坯，然后將坯料在70℃水浴條件下浸漬使nacl溶解，再用去離子水洗滌去除殘余nacl，而后置于真空爐中，在保持爐內(nèi)10

?3pa和540℃下燒結(jié)2h，然后冷卻至室溫制得多級(jí)孔泡沫鋁。

22.（3）將步驟（2）得到的產(chǎn)物加入顎式破碎機(jī)，使泡沫鋁的粒徑小于等于25mm，破碎后的泡沫鋁再加入圓錐式球磨機(jī)，篩分得到粒徑在80

?

100目的粉末狀泡沫鋁。

23.（4）將步驟（1）中處理好的活性碳纖維和步驟（3）得到的泡沫鋁以10:1的比例混合，加入膠粘劑羧甲基纖維素鈉，放入捏合機(jī)混合均勻，再裝入液壓擠出機(jī)，擠壓成型。

24.（5）將步驟（4）中擠壓成型的改性活性碳纖維取出放入真空干燥箱，在150℃的條件下進(jìn)行干燥2h，得到的泡沫鋁改性活性碳纖維，標(biāo)記為alf@acf

?

t

0.1

。

25.實(shí)施例2一種泡沫鋁改性活性碳纖維的制備方法，包括以下步驟：

（1）將活性碳纖維剪成4

×

4cm的小塊，再放入研缽進(jìn)行研磨，過(guò)60目篩，在沸水中煮60min，然后超聲洗滌，去除雜質(zhì)，在烘箱中60℃下干燥12h。

26.（2）以鋁粉為主要原材料，采用真空

?

壓力燒結(jié)

?

溶解法制備多級(jí)孔泡沫鋁。真空

?

壓力燒結(jié)

?

溶解法制備多級(jí)孔泡沫鋁的詳細(xì)步驟為：加入2%的鎂粉、96

?

120μmnacl造孔劑和ctab模板劑以及鋁粉和nacl總量5wt%的無(wú)水乙醇，混勻后置于模具中，在250mpa的壓力條件下壓制成坯，然后將坯料在70℃水浴條件下浸漬使nacl溶解，再用去離子水洗滌去除殘余nacl，而后置于真空爐中，在保持爐內(nèi)10

?3pa和540℃下燒結(jié)2h，然后冷卻至室溫制得多級(jí)孔泡沫鋁。

27.（3）將步驟（2）得到的產(chǎn)物加入顎式破碎機(jī)，使泡沫鋁的粒徑小于等于25mm，破碎后的泡沫鋁再加入圓錐式球磨機(jī)，篩分得到粒徑在80

?

100目的粉末狀泡沫鋁。

28.（4）將步驟（1）中處理好的活性碳纖維和步驟（3）得到的泡沫鋁以10:1.5的比例混合，加入膠粘劑羧甲基纖維素鈉，放入捏合機(jī)混合均勻，再裝入液壓擠出機(jī)，擠壓成型。

29.（5）將步驟（4）中擠壓成型的改性活性碳纖維取出放入真空干燥箱，在150℃的條件下進(jìn)行干燥2h，得到的泡沫鋁改性活性碳纖維，標(biāo)記為alf@acf

?

t

0.15

。

30.實(shí)施例3一種泡沫鋁改性活性碳纖維的制備方法，包括以下步驟：（1）將活性碳纖維剪成4

×

4cm的小塊，再放入研缽進(jìn)行研磨，過(guò)60目篩，在沸水中煮60min，然后超聲洗滌，去除雜質(zhì)，在烘箱中60℃下干燥12h。

31.（2）以鋁粉為主要原材料，采用真空

?

壓力燒結(jié)

?

溶解法制備多級(jí)孔泡沫鋁。真空

?

壓力燒結(jié)

?

溶解法制備多級(jí)孔泡沫鋁的詳細(xì)步驟為：加入2%的鎂粉、96

?

120μmnacl造孔劑和ctab模板劑以及鋁粉和nacl總量5wt%的無(wú)水乙醇，混勻后置于模具中，在250mpa的壓力條件下壓制成坯，然后將坯料在70℃水浴條件下浸漬使nacl溶解，再用去離子水洗滌去除殘余nacl，而后置于真空爐中，在保持爐內(nèi)10

?3pa和540℃下燒結(jié)2h，然后冷卻至室溫制得多級(jí)孔泡沫鋁。

32.（3）將步驟（2）得到的產(chǎn)物加入顎式破碎機(jī)，使泡沫鋁的粒徑小于等于25mm，破碎后的泡沫鋁再加入圓錐式球磨機(jī)，篩分得到粒徑在80

?

100目的粉末狀泡沫鋁。

33.（4）將步驟（1）中處理好的活性碳纖維和步驟（3）得到的泡沫鋁以10:2的比例混合，加入膠粘劑羧甲基纖維素鈉，放入捏合機(jī)混合均勻，再裝入液壓擠出機(jī)，擠壓成型。

34.（5）將步驟（4）中擠壓成型的改性活性碳纖維取出放入真空干燥箱，在150℃的條件下進(jìn)行干燥2h，得到的泡沫鋁改性活性碳纖維，標(biāo)記為alf@acf

?

t

0.2

。

35.實(shí)施例4一種泡沫鋁改性活性碳纖維的制備方法，包括以下步驟：（1）將活性碳纖維剪成4

×

4cm的小塊，再放入研缽進(jìn)行研磨，過(guò)60目篩，在沸水中煮60min，然后超聲洗滌，去除雜質(zhì)，在烘箱中60℃下干燥12h。

36.（2）以鋁粉為主要原材料，采用改進(jìn)的真空

?

壓力燒結(jié)

?

溶解法制備多級(jí)孔泡沫鋁。真空

?

壓力燒結(jié)

?

溶解法制備多級(jí)孔泡沫鋁的詳細(xì)步驟為：加入2%的鎂粉、96

?

120μmnacl造孔劑和ctab模板劑以及鋁粉和nacl總量5wt%的無(wú)水乙醇，混勻后置于模具中，在250mpa的壓力條件下壓制成坯，然后將坯料在70℃水浴條件下浸漬使nacl溶解，再用去離子水洗滌去除殘余nacl，而后置于真空爐中，在保持爐內(nèi)10

?3pa和540℃下燒結(jié)2h，然后冷卻至室溫制

得多級(jí)孔泡沫鋁。

37.（3）將步驟（2）得到的產(chǎn)物加入顎式破碎機(jī)，使泡沫鋁的粒徑小于等于25mm，破碎后的泡沫鋁再加入圓錐式球磨機(jī)，篩分得到粒徑在80

?

100目的粉末狀泡沫鋁。

38.（4）將步驟（1）中處理好的活性碳纖維和步驟（3）得到的泡沫鋁以10:2.5的比例混合，加入膠粘劑羧甲基纖維素鈉，放入捏合機(jī)混合均勻，再裝入液壓擠出機(jī)，擠壓成型。

39.（5）將步驟（4）中擠壓成型的改性活性碳纖維取出放入真空干燥箱，在150℃的條件下進(jìn)行干燥2h，得到的泡沫鋁改性活性碳纖維，標(biāo)記為alf@acf

?

t

0.25

。

40.對(duì)比例1（1）將活性碳纖維剪成4

×

4cm的小塊，再放入研缽進(jìn)行研磨，過(guò)60目篩，在沸水中煮60min，然后超聲洗滌，去除雜質(zhì)，在烘箱中60℃下干燥12h。

41.（2）以鋁粉為主要原材料，采用改進(jìn)的真空

?

壓力燒結(jié)

?

溶解法制備多級(jí)孔泡沫鋁。

42.（3）將步驟（2）得到的產(chǎn)物加入顎式破碎機(jī)，使泡沫鋁的粒徑小于等于25mm，破碎后的泡沫鋁再加入圓錐式球磨機(jī)，篩分得到粒徑在80

?

100目的粉末狀泡沫鋁。

43.（4）將步驟（1）中處理好的活性碳纖維加入膠粘劑羧甲基纖維素鈉，放入捏合機(jī)混合均勻，再裝入液壓擠出機(jī)，擠壓成型。

44.（5）將步驟（3）中制成的泡沫鋁加入羧甲基纖維素鈉，均勻涂抹至步驟（4）得到的成型活性碳纖維表面，活性碳纖維和泡沫鋁的比例為10:1。

45.（6）將步驟（5）中改性活性碳纖維取出放入真空干燥箱，在150℃的條件下進(jìn)行干燥2h，得到的泡沫鋁改性活性碳纖維，標(biāo)記為alf@acf

?

s

0.1

。

46.對(duì)比例2（1）將活性碳纖維剪成4

×

4cm的小塊，再放入研缽進(jìn)行研磨，過(guò)60目篩，在沸水中煮60min，然后超聲洗滌，去除雜質(zhì)，在烘箱中60℃下干燥12h。

47.（2）以鋁粉為主要原材料，采用改進(jìn)的真空

?

壓力燒結(jié)

?

溶解法制備多級(jí)孔泡沫鋁。

48.（3）將步驟（2）得到的產(chǎn)物加入顎式破碎機(jī)，使泡沫鋁的粒徑小于等于25mm，破碎后的泡沫鋁再加入圓錐式球磨機(jī)，篩分得到粒徑在80

?

100目的粉末狀泡沫鋁。

49.（4）將步驟（1）中處理好的活性碳纖維加入膠粘劑羧甲基纖維素鈉，放入捏合機(jī)混合均勻，再裝入液壓擠出機(jī)，擠壓成型。

50.（5）將步驟（3）中制成的泡沫鋁加入羧甲基纖維素鈉，均勻涂抹至步驟（4）得到的成型活性碳纖維表面，活性碳纖維和泡沫鋁的比例為10:1.5。

51.（6）將步驟（5）中改性活性碳纖維取出放入真空干燥箱，在150℃的條件下進(jìn)行干燥2h，得到的泡沫鋁改性活性碳纖維，標(biāo)記為alf@acf

?

s

0.15

。

52.對(duì)比例3（1）將活性碳纖維剪成4

×

4cm的小塊，再放入研缽進(jìn)行研磨，過(guò)60目篩，在沸水中煮60min，然后超聲洗滌，去除雜質(zhì)，在烘箱中60℃下干燥12h。

53.（2）以鋁粉為主要原材料，采用改進(jìn)的真空

?

壓力燒結(jié)

?

溶解法制備多級(jí)孔泡沫鋁。

54.（3）將步驟（2）得到的產(chǎn)物加入顎式破碎機(jī)，使泡沫鋁的粒徑小于等于25mm，破碎后的泡沫鋁再加入圓錐式球磨機(jī)，篩分得到粒徑在80

?

100目的粉末狀泡沫鋁。

55.（4）將步驟（1）中處理好的活性碳纖維加入膠粘劑羧甲基纖維素鈉，放入捏合機(jī)混合均勻，再裝入液壓擠出機(jī)，擠壓成型。

56.（5）將步驟（3）中制成的泡沫鋁加入羧甲基纖維素鈉，均勻涂抹至步驟（4）得到的成型活性碳纖維表面，活性碳纖維和泡沫鋁的比例為10:2。

57.（6）將步驟（5）中改性活性碳纖維取出放入真空干燥箱，在150℃的條件下進(jìn)行干燥2h，得到的泡沫鋁改性活性碳纖維，標(biāo)記為alf@acf

?

s

0.2

。

58.對(duì)比例4（1）將活性碳纖維剪成4

×

4cm的小塊，再放入研缽進(jìn)行研磨，過(guò)60目篩，在沸水中煮60min，然后超聲洗滌，去除雜質(zhì)，在烘箱中60℃下干燥12h。

59.（2）以鋁粉為主要原材料，采用改進(jìn)的真空

?

壓力燒結(jié)

?

溶解法制備多級(jí)孔泡沫鋁。

60.（3）將步驟（2）得到的產(chǎn)物加入顎式破碎機(jī)，使泡沫鋁的粒徑小于等于25mm，破碎后的泡沫鋁再加入圓錐式球磨機(jī)，篩分得到粒徑在80

?

100目的粉末狀泡沫鋁。

61.（4）將步驟（1）中處理好的活性碳纖維加入膠粘劑羧甲基纖維素鈉，放入捏合機(jī)混合均勻，再裝入液壓擠出機(jī)，擠壓成型。

62.（5）將步驟（3）中制成的泡沫鋁加入羧甲基纖維素鈉，均勻涂抹至步驟（4）得到的成型活性碳纖維表面，活性碳纖維和泡沫鋁的比例為10:2.5。

63.（6）將步驟（5）中改性活性碳纖維取出放入真空干燥箱，在150℃的條件下進(jìn)行干燥2h，得到的泡沫鋁改性活性碳纖維，標(biāo)記為alf@acf

?

s

0.25

。

64.采用低溫氮物理吸附測(cè)試上述活性碳纖維和不同方法制備的泡沫鋁改性活性碳纖維的比表面積和總孔體積，采用重量法測(cè)試20℃下甲苯吸附量，采用熱重分析儀測(cè)試材料的起始熱失重溫度。上述測(cè)試結(jié)果如表1所示：表1 不同方法制備的泡沫鋁改性活性碳纖維的比表面積、總孔體積、甲苯吸附量及起始熱失重溫度由表1可見(jiàn)，活性炭纖維母體acf

?

raw的比表面積為1124 m2/g，總孔體積為0.81 m3/g，甲苯吸附量為3.64 mmol/g。采用泡沫鋁對(duì)其進(jìn)行整體性摻雜改性后得到的alf@acf

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tx系列樣品的比表面積、總孔體積和甲苯吸附量均隨著泡沫鋁摻雜量的增加先升高后降低，其中alf@acf

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0.2

具有最大值，因此在采用泡沫鋁對(duì)活性炭纖維進(jìn)行整體性改性的最佳

摻雜量為20%，對(duì)應(yīng)的甲苯最佳吸附量為4.37 mmol/g。而采用泡沫鋁對(duì)其進(jìn)行表面改性后得到的alf@acf

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sx系列樣品的比表面積、總孔體積和甲苯吸附量均隨著泡沫鋁摻雜量的增加呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)，其中alf@acf

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s

0.25

具有最小值，對(duì)應(yīng)的甲苯最小吸附量為3.13mmol/g。此外，兩個(gè)系列的泡沫鋁改性活性碳纖維基本呈現(xiàn)起始熱失重溫度隨著泡沫鋁摻雜量的增加而升高的規(guī)律，當(dāng)摻雜量從20%增加到25%時(shí)，起始熱失重溫度上升趨勢(shì)變緩或者不再上升。綜合以上所述，整體性泡沫鋁改性活性炭纖維的比表面積、總孔體積、甲苯吸附量以及熱穩(wěn)定性均有所提高，泡沫鋁的最佳摻雜量為20%。技術(shù)特征：

1.一種泡沫鋁改性活性碳纖維，其特征在于由活性碳纖維：泡沫鋁按質(zhì)量比為10:1

?

2.5組成，比表面積為1148

?

1174m2/g，總孔體積為0.8

?

0.88m3/g。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泡沫鋁改性活性碳纖維，其特征在于所述泡沫鋁為多級(jí)孔泡沫鋁，為同時(shí)含有微米孔和介孔的有多級(jí)孔泡沫鋁，微米孔孔徑為平均100μm，介孔孔徑為2

?

10nm。3.一種制備如權(quán)利要求1或2所述的泡沫鋁改性活性碳纖維的方法，其特征在于包括以下步驟：步驟1，將活性碳纖維進(jìn)行研磨，過(guò)60目篩，在沸水中煮60min，然后洗滌，去除雜質(zhì)，在烘箱中60℃下干燥12h；步驟2，以鋁粉為原材料，采用真空

?

壓力燒結(jié)

?

溶解法制備多級(jí)孔泡沫鋁；步驟3，將制備好的泡沫鋁加入顎式破碎機(jī)，使泡沫鋁的粒徑小于等于25mm，破碎后的泡沫鋁再篩分，所得粉末狀泡沫鋁的粒徑在80

?

100目；步驟4，混合處理好的活性碳纖維和泡沫鋁，加入膠粘劑，放入捏合機(jī)混合均勻，再裝入液壓擠出機(jī)，擠壓成型；步驟5，將擠壓成型的改性活性碳纖維取出，放入干燥箱，在150℃下干燥2h。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備泡沫鋁改性活性碳纖維的方法，其特征在于所述步驟2中的多級(jí)孔泡沫鋁為同時(shí)含有微米孔和介孔的有多級(jí)孔泡沫鋁，微米孔孔徑為平均100μm，介孔孔徑為2

?

10nm。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備泡沫鋁改性活性碳纖維的方法，其特征在于所述步驟2中，采用改進(jìn)的真空

?

壓力燒結(jié)

?

溶解法制備多級(jí)孔泡沫鋁，具體操作為：以鋁粉為原材料，加入2wt%的鎂粉、40wt%造孔劑、25 wt%模板劑以及鋁粉和造孔劑總量5wt%的無(wú)水乙醇，混勻后置于模具中，在250mpa的壓力條件下壓制成坯，然后將坯料在70℃水浴條件下浸漬使造孔劑溶解，再用去離子水洗滌去除殘余造孔劑，而后置于真空爐中，在保持爐內(nèi)10

?3pa和540℃下燒結(jié)2h，冷卻至室溫制得多級(jí)孔泡沫鋁。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備泡沫鋁改性活性碳纖維的方法，其特征在于所述步驟2中造孔劑選用96

?

120μmnacl，形成平均孔徑為100μm的孔;所述模板劑選用ctab，形成2

?

10nm之間的介孔。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備泡沫鋁改性活性碳纖維的方法，其特征在于所述步驟4中加入的膠粘劑為羧甲基纖維素鈉。8.一種根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的泡沫鋁改性活性碳纖維的應(yīng)用，用于vocs吸附。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開(kāi)了一種泡沫鋁改性活性碳纖維及其制備方法，該泡沫鋁改性活性碳纖維，由活性碳纖維：泡沫鋁按質(zhì)量比為10:1

技術(shù)研發(fā)人員：宋夫交 嚴(yán)銘 陳天明 嚴(yán)永輝 李娜 曹燕 許琦 楊百忍 嚴(yán)金龍

受保護(hù)的技術(shù)使用者：鹽城清新環(huán)境技術(shù)有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2021.09.07

技術(shù)公布日：2021/11/30