一种植物活性炭纤维柱的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种活性炭纤维的制备方法，特别涉及一种植物丝瓜络制备植物活性炭纤维柱的方法。
【背景技术】
[0002]活性炭纤维是一类多孔性纤维状吸附材料。它具有大的比表面积，多孔的结构，及强的表面反应性，因而具有广普的吸附性能和高的吸附容量。它被广泛应用于水的纯化、脱色、除臭、脱氯，以及用于溶剂的回收，空气的净化等环境和资源回收领域，并与许多行业如食品、医药、化工、石油、矿冶、核工业、汽车和真空制造等工业息息相关。
[0003]现行的活性炭纤维的制备主要包括预处理、炭化和活化三个阶段。
[0004]预处理的目的是使某些纤维在高温炭化时不致熔融分解，以及能改善产品性能和提高产品的生产得率。预处理的方法一般有两种方法，一种是低温预氧化，使其形成稳定的结构；另一种是使有机纤维浸溃无机盐溶液，提高纤维的热稳定性或降低纤维的炭化温度。
[0005]炭化是在惰性气氛中加热升温，排除纤维中可挥发的非碳组分，残留的碳经重排，局部形成类石墨微晶，包括碳质材料的热分解、非碳元素的排出以及形成稳定的碳纤维。
[0006]活化是指炭化纤维经活化剂处理，产生大量的空隙，并伴随比表面积增大和质量损失，同时形成一定活性基团的过程。有物理活化和化学活化两种。
[0007]目前，制备人工有机合成基活性炭纤维的主要工艺有:
(I)有机纤维首先经过200?30(TC的热稳定化处理形成稳定化纤维，接着在通加800?1000°C惰性气体的条件下炭化稳定化纤维形成碳纤维，最后以水蒸气或者二氧化碳为活化剂，在800?900°C条件下对碳纤维进行活化，形成活性炭产品。
[0008](2)有机纤维首先在一定浓度磷酸、碱液或者无机盐溶液中浸溃，接着在通加800?1000 °C惰性气体的条件下炭化形成碳纤维，最后以水蒸气或者二氧化碳为活化剂，在800?900°C条件下对碳纤维进行活化，形成产品。
[0009](3)有机纤维首先经过半炭化处理，接着浸溃碱液(如氢氧化钾)，然后在500?900 V条件下同时炭化活化得到活性炭纤维产品。
[0010](4)有机纤维浸溃氯化锌或者磷酸等，接着在500?900°C条件下同时炭化活化得到活性炭纤维产品。
[0011]目前天然植物纤维活性炭纤维尚未形成工业规模的生产，制备天然植物基活性炭纤维的主要工艺与上述4种工艺相同或相似。目前，用于天然植物基活性炭纤维制备的植物纤维为有麻类纤维和竹类纤维，麻类纤维如苎麻基活性炭纤维(JACF)和剑麻基活性炭纤维(SACF)，它们的主要化学组成为纤维素，此外还含有半纤维素、木质素、果胶等。
【发明内容】
[0012]本发明的目的在于提供一种吸附性能好、吸附容量大、成本低的植物活性炭纤维柱的备方法，该方法工艺简。
[0013]为了实现上述目的，本发明的技术方案是:一种植物活性炭纤维柱的制备方法，其特征在于它包括如下步骤:
1)正常生长成熟后的植物丝瓜果实经过自然风干或烘干后，除去表皮以及丝瓜种子，得到内部交织呈网状的圆柱状植物纤维柱体；
2)将圆柱状植物纤维柱体在化学溶液中浸溃；所述的化学溶液为磷酸溶液、氯化锌溶液、氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液；
3)将浸溃后的圆柱状植物纤维柱体在100-108°C烘干；
4)将烘干的圆柱状植物纤维柱体放入炭化活化的坩锅内，用密封硅胶将坩锅盖密封；
5)将装有圆柱状植物纤维柱体的密封坩锅放入马弗炉内，在200-80(TC的条件下炭化活化 0.1-1.0h ；
6)炭化活化结束后将密封坩锅取出，在干燥皿中放冷，得产品。
[0014]所述的化学溶液为磷酸溶液时，磷酸溶液质量浓度为0.1-30 %，先将质量浓度为0.1-30 %的磷酸溶液加热到100-200°C，然后将圆柱状植物纤维柱体浸没在质量浓度为0.1-30%的磷酸溶液中，并不断搅拌10-30min，直到溶液中有明显皂甙泡沫浸出，接着，停止加热搅拌，将圆柱状植物纤维柱体与磷酸混合液静置30-50min，取出圆柱状植物纤维柱体，得浸溃后的圆柱状植物纤维柱体。
[0015]所述的化学溶液为氯化锌溶液时，氯化锌溶液质量浓度为0.1_30%，先将质量浓度为0.1-30%的氯化锌溶液加热到100-20(TC，然后将圆柱状植物纤维柱体浸没在质量浓度为0.1-30%的氯化锌溶液中，并不断搅拌10-60min，直到溶液中有明显皂甙泡沫浸出，接着，停止加热搅拌，将圆柱状植物纤维柱体与质量浓度为0.1-30%的氯化锌热溶液混合液静置12_36h，取出圆柱状植物纤维柱体，得浸溃后的圆柱状植物纤维柱体。
[0016]所述的化学溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液时，先将圆柱状植物纤维柱体放入坩锅中，用密封硅胶密闭坩锅盖，放入马弗炉中，在100-200°C条件下半炭化1-60分钟，而后取出半炭化圆柱状植物纤维柱体用浓度为0.25-1.5mol/L的氣氧化钠溶液或浓度为
0.25-1.5mol/L的氣氧化钾溶液浸溃,浸溃过程中首先将浓度为0.25-1.5mol/L的氣氧化钠溶液或浓度为0.25-1.5mol/L的氢氧化钾溶液加热到100-200°C，然后将半炭化圆柱状植物纤维柱体浸没在前述的氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液中，并不断搅拌10-60min，直到溶液中有明显皂甙泡沫浸出，接着，停止加热搅拌，将半炭化圆柱状植物纤维柱体与浓度为0.25-1.5mol/L的氢氧化钠溶液或浓度为0.25-1.5mol/L的氢氧化钾溶液混合液静置l-12h，取出圆柱状植物纤维柱体，得浸溃后的圆柱状植物纤维柱体。
[0017]本发明的有益效果是:
1、以植物丝瓜为原料制备天然植物活性炭纤维柱，开拓了天然植物活性炭纤维制备原料的种类和制备途径，我国栽种丝瓜数量庞大，与现有活性炭纤维的制备相比，制备成本大为降低；在化工、环境保护、新能源储藏、食品、医药等领域具有广泛的用途，适合工业推广。
[0018]2、内部交织呈网状的圆柱状植物纤维柱体在化学溶液中浸溃后直接炭化活化而制得植物活性炭纤维柱，