技术领域
本发明属于高分子化工技术领域，具体涉及一种龙须草纤维碳分子筛。
背景技术
碳分子筛（CarbonMolecularSieve，CMS）广义上是拥有纳米级超细微孔的一种非极性炭质吸附材质，狭义上是微孔分布较均匀的活性炭，因其由无定形炭与结晶炭组成，所以碳分子筛的孔隙结构很发达，并且具有独特的表面特征。因为CMS的楔形微孔与被吸附分子直径大小接近，大部分是有效微孔，并且具有根据分子大小调整CMS孔径大小的特点，从而具有筛选分子的能力。CMS独特的孔隙结构以及稳定的化学性质使其在化学工业中应用广泛，此外，在氮氢生产、废水处理、环境保护、军事国防、防毒面具等领域也得到广泛的应用。
制备碳分子筛的原料很多，来源也很广。理论上可由不同的初始材料经过不同的制备工艺，得到孔径大小和分布各异的碳分子筛。实验表明，低灰分产率、高含碳量和高挥发分的原料比较适合制备高性能的碳分子筛。
现有技术公开过用多种原料制备碳分子筛的方法，但是用龙须草纤维作为主要原料的报道还没有，这是因为龙须草纤维并不符合低灰分产率、高含碳量和高挥发分的要求。龙须草纤维蕴藏于龙须草叶内,属叶纤维类。目前世界上龙须草纤维尚未得到大规模开发应用,龙须草主要用以制浆造纸、水土保持、制作手工编织品。
本发明旨在提供一种龙须草纤维碳分子筛及其制备工艺，通过对龙须草纤维改性处理，可以制备得到产气率高，气耗比低，节能环保，耐油性能好的碳分子筛。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明针对背景技术存在的问题，本发明提供一种龙须草纤维碳分子筛及其制备工艺，通过对龙须草纤维改性处理，可以制备得到产气率高，气耗比低，节能环保，耐油性能好的碳分子筛。
碳分子筛最主要的弱点是惧怕油污染,一旦被油污染(油中毒)，碳分子筛的吸附量将大大降低，严重影响产氮能力，即使用再生的方法也很难恢复其吸附量，所以压缩空气预处理部份必须配装高质量专用除油器。总之，碳分子筛对压缩空气质量要求是：油含量要<0.003mg/m3；尘颗粒含量要<01001μ(三级空气过滤器能达要求)；水含量压力露点在0～10°，洁净的压缩空气也不需要预热。碳分子筛的基本特性为：真密度1.9～2.0g/cm3；颗粒密度0.9～1.1g/cm3；装填密度0.63～0.68g/cm3；孔隙率0.35～0.41；孔隙容积0.5～0.6cm3/g；比表面积450～550m2/g；平均孔径0.4～0.7nm。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种龙须草纤维碳分子筛的制备方法，其步骤如下：
(1)对龙须草纤维进行改性：
预处理：将龙须草纤维投入0.1%浓度的盐酸溶液中浸没，恒温20-25℃处理50min，用清水清洗干净；
酶处理：配制0.3-0.5%的纤维素酶，0.1%乳糖酶的溶液，将预处理后的龙须草纤维投入投入其中，然后恒温38℃处理3-5小时，接着捶打分丝得到改性的龙须草纤维，80℃烘干，磨成粉过50目筛，得到改性龙须草纤维粉；
（2）粘合：将按照质量份数将下述原料混合：取改性龙须草纤维粉40-51份，核桃壳粉10-12份，5-8份云母粉、植物淀粉25份、18-22份水进行粘合，粘合时间为30-35min；
（3）成型：用双螺杆挤条成型机对粘合好的原料进行挤条成型，将成型好的原料晾干；
（4）炭化及调孔处理：将晾好的原料导入转炉内进行炭化调孔，温升速率10℃/分钟，在850℃-900℃条件下进行炭化，达到最高温后，在氮气的保护下降温至700℃恒温，将通入氮气的流量控制在4立方米/小时，调孔剂流量为18毫升/分钟进行孔径调整，调整时间80-120分钟，产品在转炉内用氮气保护维持780℃恒温；
（5）成品：取一定量高温样品，在真空状态快速冷却。
本发明的有益之处在于：
本发明工艺简单，采用龙须草作为原料，突破了碳分子筛的原料限制，价格便宜，制备得到的碳分子筛性能优异，气耗比低，耐油污染，节能环保，非常具有市场潜力。
具体实施方式
实施例1：
一种龙须草纤维碳分子筛的制备方法，其步骤如下：
(1)对龙须草纤维进行改性：
预处理：将龙须草纤维投入0.1%浓度的盐酸溶液中浸没，恒温20℃处理50min，用清水清洗干净；
酶处理：配制0.5%的纤维素酶，0.1%乳糖酶的溶液，将预处理后的龙须草纤维投入投入其中，然后恒温38℃处理3小时，接着捶打分丝得到改性的龙须草纤维，80℃烘干，磨成粉过50目筛，得到改性龙须草纤维粉；
（2）粘合：将按照质量份数将下述原料混合：取改性龙须草纤维粉51份，核桃壳粉10份，8份云母粉、植物淀粉25份、18份水进行粘合，粘合时间为35min；
（3）成型：用双螺杆挤条成型机对粘合好的原料进行挤条成型，将成型好的原料晾干；
（4）炭化及调孔处理：将晾好的原料导入转炉内进行炭化调孔，温升速率10℃/分钟，在850℃条件下进行炭化，达到最高温后，在氮气的保护下降温至700℃恒温，将通入氮气的流量控制在4立方米/小时，调孔剂流量为18毫升/分钟进行孔径调整，调整时间120分钟，产品在转炉内用氮气保护维持780℃恒温；
（5）成品：取一定量高温样品，在真空状态快速冷却。
结果：
气耗比：生产1立方纯度为99.99％的氮气所需要的空气量，即空气与氮气的比值.
经测试，本实施例的圆柱形碳分子筛成品在0.8Mpa压力、99.99％氮气浓度下气耗比为3.5。
油含量要在0.05mg/m3的环境下，气耗比仍然保持为3.9，耐油性能显著较传统的碳分子筛提升。
实施例2：
一种龙须草纤维碳分子筛的制备方法，其步骤如下：
(1)对龙须草纤维进行改性：
预处理：将龙须草纤维投入0.1%浓度的盐酸溶液中浸没，恒温25℃处理50min，用清水清洗干净；
酶处理：配制0.3%的纤维素酶，0.1%乳糖酶的溶液，将预处理后的龙须草纤维投入投入其中，然后恒温38℃处理5小时，接着捶打分丝得到改性的龙须草纤维，80℃烘干，磨成粉过50目筛，得到改性龙须草纤维粉；
（2）粘合：将按照质量份数将下述原料混合：取改性龙须草纤维粉40份，核桃壳粉12份，5份云母粉、植物淀粉25份、22份水进行粘合，粘合时间为30min；
（3）成型：用双螺杆挤条成型机对粘合好的原料进行挤条成型，将成型好的原料晾干；
（4）炭化及调孔处理：将晾好的原料导入转炉内进行炭化调孔，温升速率10℃/分钟，在900℃条件下进行炭化，达到最高温后，在氮气的保护下降温至700℃恒温，将通入氮气的流量控制在4立方米/小时，调孔剂流量为18毫升/分钟进行孔径调整，调整时间80分钟，产品在转炉内用氮气保护维持780℃恒温；
（5）成品：取一定量高温样品，在真空状态快速冷却。
结果：
气耗比：生产1立方纯度为99.99％的氮气所需要的空气量，即空气与氮气的比值.
经测试，本实施例的圆柱形碳分子筛成品在0.8Mpa压力、99.99％氮气浓度下气耗比为3.7。
油含量要在0.05mg/m3的环境下，气耗比仍然保持为3.9，耐油性能显著较传统的碳分子筛提升。
实施例3：
一种龙须草纤维碳分子筛的制备方法，其步骤如下：
(1)对龙须草纤维进行改性：
预处理：将龙须草纤维投入0.1%浓度的盐酸溶液中浸没，恒温21℃处理50min，用清水清洗干净；
酶处理：配制0.4%的纤维素酶，0.1%乳糖酶的溶液，将预处理后的龙须草纤维投入投入其中，然后恒温38℃处理4小时，接着捶打分丝得到改性的龙须草纤维，80℃烘干，磨成粉过50目筛，得到改性龙须草纤维粉；
（2）粘合：将按照质量份数将下述原料混合：取改性龙须草纤维粉50份，核桃壳粉11份，7份云母粉、植物淀粉25份、19份水进行粘合，粘合时间为34min；
（3）成型：用双螺杆挤条成型机对粘合好的原料进行挤条成型，将成型好的原料晾干；
（4）炭化及调孔处理：将晾好的原料导入转炉内进行炭化调孔，温升速率10℃/分钟，在860℃条件下进行炭化，达到最高温后，在氮气的保护下降温至700℃恒温，将通入氮气的流量控制在4立方米/小时，调孔剂流量为18毫升/分钟进行孔径调整，调整时间110分钟，产品在转炉内用氮气保护维持780℃恒温；
（5）成品：取一定量高温样品，在真空状态快速冷却。
结果：
气耗比：生产1立方纯度为99.99％的氮气所需要的空气量，即空气与氮气的比值.
经测试，本实施例的圆柱形碳分子筛成品在0.8Mpa压力、99.99％氮气浓度下气耗比为3.6。
油含量要在0.05mg/m3的环境下，气耗比仍然保持为3.9，耐油性能显著较传统的碳分子筛提升。
实施例4：
一种龙须草纤维碳分子筛的制备方法，其步骤如下：
(1)对龙须草纤维进行改性：
预处理：将龙须草纤维投入0.1%浓度的盐酸溶液中浸没，恒温24℃处理50min，用清水清洗干净；
酶处理：配制0.5%的纤维素酶，0.1%乳糖酶的溶液，将预处理后的龙须草纤维投入投入其中，然后恒温38℃处理5小时，接着捶打分丝得到改性的龙须草纤维，80℃烘干，磨成粉过50目筛，得到改性龙须草纤维粉；
（2）粘合：将按照质量份数将下述原料混合：取改性龙须草纤维粉41份，核桃壳粉12份，6份云母粉、植物淀粉25份、21份水进行粘合，粘合时间为31min；
（3）成型：用双螺杆挤条成型机对粘合好的原料进行挤条成型，将成型好的原料晾干；
（4）炭化及调孔处理：将晾好的原料导入转炉内进行炭化调孔，温升速率10℃/分钟，在890℃条件下进行炭化，达到最高温后，在氮气的保护下降温至700℃恒温，将通入氮气的流量控制在4立方米/小时，调孔剂流量为18毫升/分钟进行孔径调整，调整时间90分钟，产品在转炉内用氮气保护维持780℃恒温；
（5）成品：取一定量高温样品，在真空状态快速冷却。
结果：
气耗比：生产1立方纯度为99.99％的氮气所需要的空气量，即空气与氮气的比值，
经测试，本实施例的圆柱形碳分子筛成品在0.8Mpa压力、99.99％氮气浓度下气耗比为3.7。
油含量要在0.05mg/m3的环境下，气耗比仍然保持为3.9，耐油性能显著较传统的碳分子筛提升。
实施例5：
一种龙须草纤维碳分子筛的制备方法，其步骤如下：
(1)对龙须草纤维进行改性：
预处理：将龙须草纤维投入0.1%浓度的盐酸溶液中浸没，恒温22℃处理50min，用清水清洗干净；
酶处理：配制0.3%的纤维素酶，0.1%乳糖酶的溶液，将预处理后的龙须草纤维投入投入其中，然后恒温38℃处理3小时，接着捶打分丝得到改性的龙须草纤维，80℃烘干，磨成粉过50目筛，得到改性龙须草纤维粉；
（2）粘合：将按照质量份数将下述原料混合：取改性龙须草纤维粉49份，核桃壳粉10份，8份云母粉、植物淀粉25份、20份水进行粘合，粘合时间为33min；
（3）成型：用双螺杆挤条成型机对粘合好的原料进行挤条成型，将成型好的原料晾干；
（4）炭化及调孔处理：将晾好的原料导入转炉内进行炭化调孔，温升速率10℃/分钟，在870℃条件下进行炭化，达到最高温后，在氮气的保护下降温至700℃恒温，将通入氮气的流量控制在4立方米/小时，调孔剂流量为18毫升/分钟进行孔径调整，调整时间100分钟，产品在转炉内用氮气保护维持780℃恒温；
（5）成品：取一定量高温样品，在真空状态快速冷却。
结果：
气耗比：生产1立方纯度为99.99％的氮气所需要的空气量，即空气与氮气的比值，
经测试，本实施例的圆柱形碳分子筛成品在0.8Mpa压力、99.99％氮气浓度下气耗比为3.5。
油含量要在0.05mg/m3的环境下，气耗比仍然保持为3.9，耐油性能显著较传统的碳分子筛提升。
实施例6对比试验：
一种龙须草纤维碳分子筛的制备方法，其步骤如下：
（1）将龙须草纤维磨成粉过50目筛，得到龙须草纤维粉；
（2）粘合：将按照质量份数将下述原料混合：取龙须草纤维粉42份，核桃壳粉11份，5份云母粉、植物淀粉25份、18份水进行粘合，粘合时间为32min；
（3）成型：用双螺杆挤条成型机对粘合好的原料进行挤条成型，将成型好的原料晾干；
（4）炭化及调孔处理：将晾好的原料导入转炉内进行炭化调孔，温升速率10℃/分钟，在880℃条件下进行炭化，达到最高温后，在氮气的保护下降温至700℃恒温，将通入氮气的流量控制在4立方米/小时，调孔剂流量为18毫升/分钟进行孔径调整，调整时间85分钟，产品在转炉内用氮气保护维持780℃恒温；
（5）成品：取一定量高温样品，在真空状态快速冷却。
结果：
气耗比：生产1立方纯度为99.99％的氮气所需要的空气量，即空气与氮气的比值，
经测试，本实施例的圆柱形碳分子筛成品在0.8Mpa压力、99.99％氮气浓度下气耗比为4.5。
油含量要在0.05mg/m3的环境下，碳分子筛几乎失活。
由此可见，本发明的工艺在原料的控制上进行了优化，尤其是对龙须草纤维的改性工艺，出乎意料的改进了碳分子筛的性能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
