湿法活性炭纤维滤芯工艺流程

湿法活性炭纤维滤芯的工艺流程主要涉及活性炭纤维的预处理、成型、表面改性及滤芯组装等步骤，结合湿法工艺特点（如液体介质参与、粘结剂使用等），具体流程如下：

原材料准备

活性炭纤维（ACF）原料

选用木质、粘胶基或聚丙烯腈（PAN）基等活性炭纤维，通常以毡状、布状或短纤维形式存在，需筛选去除杂质并控制纤维长度（如 5-50mm）。

粘结剂与助剂

湿法常用水溶性粘结剂（如聚乙烯醇 PVA、羧甲基纤维素钠 CMC）或乳液型粘结剂（如丙烯酸酯乳液），辅以分散剂（如硅烷偶联剂）、造孔剂（如淀粉）改善成型性能。

湿法混合与成型

浆料制备

将活性炭纤维剪碎后，与粘结剂、分散剂按比例加入去离子水中，搅拌形成均匀浆料（固含量 10%-30%），确保纤维分散无团聚。

若需增强强度，可添加少量无机纤维（如玻璃纤维）或颗粒活性炭（GAC）。

成型工艺

涂布 / 抄造法：将浆料均匀涂布在网状模具或造纸机上，通过真空抽吸或挤压去除多余水分，形成纤维毡坯（厚度 0.5-5mm）。

模压成型：将浆料注入模具，施加压力（5-20MPa）固化，直接成型为滤芯坯体（如圆柱形、蜂窝状）。

缠绕法：以多孔芯管为骨架，将纤维浆料逐层缠绕，控制径向密度分布。

干燥与固化

预干燥
湿坯在低温（50-80℃）下干燥 2-4 小时，去除大部分游离水，避免粘结剂失效。

高温固化
在 100-150℃下进一步固化（1-2 小时），使粘结剂交联成型，增强滤芯机械强度（抗压强度≥1.5MPa）。

表面改性与活化（可选）

湿法表面处理

化学改性：将固化后的滤芯浸入酸（如 HNO₃）、碱（如 NaOH）或氧化剂（如 H₂O₂）溶液中，调节表面官能团（如羟基、羧基），提升对特定污染物的吸附能力（如重金属、有机物）。

负载改性：通过浸渍法负载催化剂（如 TiO₂、金属氧化物），赋予滤芯催化降解功能。

二次活化（若需）
若成型过程导致活性炭纤维部分孔道堵塞，可在惰性气氛（N₂）中以水蒸气或 CO₂为活化剂，于 600-900℃下轻度活化 0.5-1 小时，恢复孔隙结构。

清洗与后处理

去杂清洗
用去离子水反复冲洗滤芯，去除残留粘结剂、改性剂或活化副产物，直至洗液电导率＜10μS/cm。

终干燥
在 60-100℃下干燥至含水率＜5%，确保滤芯重量稳定。

滤芯组装与检测

结构组装

主体滤芯与端盖（塑料或金属）通过热熔胶或环氧树脂密封粘结，中心插入多孔支撑管（如 PP、不锈钢）增强抗压性。

外层可包覆无纺布或网布，防止纤维脱落。

性能测试

密封性测试：加压（0.1-0.5MPa）检测端盖连接处是否漏气。

过滤效率：模拟目标污染物（如甲醛、苯）测试吸附容量与穿透时间，确保符合标准（如 GB/T 30741-2014）。

包装
成品用防潮膜封装，注明规格、有效期及适用场景（如空气净化、水处理）。

关键工艺参数控制

• 纤维含量：决定滤芯吸附能力（通常 ACF 占比 60%-90%），过高易导致成型困难，过低则强度不足。

• 粘结剂比例：占比 5%-20%，需平衡强度与孔隙率（目标孔隙率 40%-70%）。

• 湿法处理温度 / 时间：避免高温破坏活性炭纤维孔结构，改性溶液浓度需根据目标污染物调整（如重金属去除用 5% HCl 浸渍）。

工艺优势

• 成型灵活：可制备复杂形状滤芯，适应不同设备安装需求。

• 吸附均匀：湿法混合确保纤维分布均匀，减少局部穿透。

• 功能可调：通过表面改性实现对特定污染物的高效吸附（如 VOCs、色素、重金属离子）。