利用无纺布废料制备磁性碳布的方法及其磁性碳布和应用技术

本发明专利技术公开一种利用无纺布废料制备磁性碳布的方法，包括以下步骤：分别称取氯化铁和过二硫酸钠，然后溶于水中，密封条件下搅拌至完全溶解，配制硫铁溶液；将无纺布浸入到硫铁溶液中，密封条件下，浸泡30~60分钟，然后取出无纺布晾干至其含水率为20%~40%；将得到的无纺布在微波保护气中进行微波活化；到达预设时间后，结束微波活化，冷却至室温后取出得到磁性碳布。本发明专利技术内容还包括该方法制备的磁性碳布及其应用。本发明专利技术通过铁离子和过二硫酸根强化无纺布废料碳化过程同时并在碳布表面生成并有效加载磁性铁氧体。本发明专利技术利用无纺布废料制备的磁性碳布的电阻率最低为1.37Ω•m，磁感应强度0.12mT。

Preparation and application of magnetic carbon cloth from non-woven waste

The invention discloses a method for preparing magnetic carbon cloth by using non-woven fabric waste, which comprises the following steps: weighing ferric chloride and sodium perbisulfate respectively, dissolving them in water, stirring them under sealed condition to fully dissolve them, and preparing iron sulfide solution; immersing the non-woven fabric in iron sulfide solution under sealed condition, soaking for 30-60 minutes, and then taking out the non-woven fabric to dry until its moisture content is 20% - 40%; Microwave activation of the obtained nonwoven fabric was carried out in the microwave protective gas; after reaching the preset time, the microwave activation was finished, and the magnetic carbon cloth was taken out after cooling to room temperature. The invention also includes the magnetic carbon cloth prepared by the method and its application. The invention strengthens the carbonization process of non-woven fabric waste by iron ion and persulfate, and generates and effectively loads magnetic ferrite on the surface of carbon cloth at the same time. The magnetic carbon cloth prepared by the non-woven fabric waste has a minimum resistivity of 1.37 \u03a9\u00b7 m and a magnetic induction intensity of 0.12mt.

【技术实现步骤摘要】
利用无纺布废料制备磁性碳布的方法及其磁性碳布和应用
本专利技术涉到无纺布废料资源化利用领域，尤其涉及利用无纺布废料制备磁性碳布的方法及其磁性碳布和应用。
技术介绍
无纺布行业具有生产周期短、自动化程度高、产品受众广等特点。无纺布生产过程中会产生大量边角废料和其他废弃物。针对这些废料，行业内目前仍然没有形成高效合理的技术对其进行处置。除了少部分废料可回炉重新熔融外，大部分的废料目前主要以填埋和焚烧两种方式处置，废料利用附加值低。填埋过程中，无纺布中的染色剂易导致土壤和地下水造成污染。而应用焚烧技术处置无纺布废料则能耗过高。零废物排放和废物回收对无纺布行业具有重大意义，其不仅可以进一步降低无纺布生产成本，也可以有效提升废料附加值。以无纺布废料为前驱物制备碳布契合无纺布行业绿色发展方向。然而使用传统气氛加高温的方式处置无纺布废料，所制备的碳化材料不仅灰份较高且导电性能和磁性能差。即使通过后期在无纺布制碳化材料表面加载一些金属氧化物可以一定程度上降低所烧制碳布的电阻率，然而后期加载不仅过程复杂且使得利用无纺布废料制作碳布的成本大大提升。微波可以直接穿透物料进入其内部，对物料进行均衡地加热，利用水分子布朗运动机制显著缩短加热提温时间，可使得物料在厌氧条件下迅速碳化。以无纺布废料为前驱物，利用微波技术制作高性能、高附加值的碳布是解决上述问题的关键。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是提供了一种利用无纺布废料制备磁性碳布的方法本专利技术所要解决的第二个技术问题是提供了一种利用无纺布废料制备磁性碳布及其应用。技术方案：为了解决上述技术问题，本专利技术采取了如下的技术方案：一种利用无纺布废料制备磁性碳布的方法，所述制备方法包括以下步骤：1)分别称取氯化铁和过二硫酸钠，然后同时溶于水中，密封条件下搅拌至完全溶解，配制包括氯化铁和过二硫酸钠的硫铁溶液；2)将无纺布浸入到步骤1)得到的硫铁溶液中，密封条件下，浸泡30～60分钟，然后取出无纺布晾干至其含水率为20％～40％；3)将步骤3)得到的无纺布在微波保护气中进行微波活化；4)到达预设微波处置时间后，结束微波活化，冷却至室温后取出得到磁性碳布。其中，所述步骤1)氯化铁和过二硫酸钠中的铁离子与过二硫酸根摩尔比2～5∶1。其中，所述步骤1)硫铁溶液中过二硫酸根浓度为0.01～0.05M。其中，本专利技术的无纺布包括单不仅限于丙纶、涤纶、锦纶、粘胶纤维、腈纶、乙纶、氯纶无纺布等中的一种。其中，所述步骤2)无纺布与硫铁溶液固液比为1∶1～2mg/mL。其中，所述步骤3)中的微波保护气氛为氮气或氩气。其中，所述步骤3)中的微波功率为600～900W，微波处置时间为30～120分钟。本
技术实现思路
还包括所述的制备方法制备获得的磁性碳布。其中，所述磁性碳布电阻率为1.37～1.94Ω·m，磁感应强度0.03～0.12mT。本
技术实现思路
还包括磁性碳布在处理工业废水中的应用。本
技术实现思路
还包括所述磁性碳布在制备渗透膜、电极材料、吸附材料方面的应用。本专利技术的工作原理：在微波作用下，滞留在无纺布间隙中的水分子加剧运动产生大量的热，整个无纺布温度快速上升。在高温下，过二硫酸根首先分解产生硫酸根自由基。硫酸根自由基可以有效分解氧化无纺布中的色素，生成二氧化碳自由基。二氧化碳自由基将部分铁离子还原，生成亚铁离子。随着温度的持续升高，部分无纺布开始发生热裂解，实现逐渐脱氧碳化。在无纺布碳化过程中，无纺布表面产生腐蚀面可以促进裂解产生的挥发性有机物及铁离子的扩散。与此同时，铁离子、亚铁离子及无纺布中微量的重金属元素通过捕获挥发性有机物气体分子及吸收无纺布裂解脱附的氧原子，生成磁性铁氧体颗粒。挥发性有机物气体分子的及时捕获及氧原子的快速转移进一步提高了无纺布碳化速率。有益效果：本专利技术制备操作过程简单，所用试剂来源广泛，可直接商业化推广。本专利技术通过铁离子和过二硫酸根强化无纺布废料碳化过程同时并在碳布表面生成并有效加载磁性铁氧体。本专利技术利用无纺布废料制备的磁性碳布的电阻率最低为1.37Ω·m，磁感应强度0.12mT。本专利技术不仅有效实现了无纺布废料的有效利用，也为磁性碳布的生产供了一种新思路。附图说明图1本专利技术一种利用无纺布废料制备磁性碳布的方法流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明。本专利技术的无纺布废料取至浙江湖州市南浔镇马腰工业园，无纺布废料中包括多种类型的无纺布，包括丙纶、涤纶、锦纶、粘胶纤维、腈纶、乙纶、氯纶无纺布等均在本专利技术的保护范围之内。如图1所示，一种利用无纺布废料制备磁性碳布的方法流程图。实施例1铁离子与过二硫酸根摩尔比对磁性碳布的电阻率和磁感应强度的影响按照铁离子与过二硫酸根摩尔比1∶1、1.5∶1、1.8∶1、2∶1、3∶1、4∶1、5∶1、5.2∶1、5.5∶1、6∶1分别称取氯化铁和过二硫酸钠，然后同时溶于水中，密封条件下搅拌至氯化铁和过二硫酸钠完全溶解，配制由氯化铁和过二硫酸钠构成的硫铁溶液。硫铁溶液中过二硫酸根浓度为0.01M。本实施例中无纺布采用的是丙纶无纺布，按照固体液体比1∶1mg/mL，将丙纶无纺布浸入到对应硫铁溶液中，密封条件下，浸泡30分钟，然后取出丙纶无纺布晾干至其含水率为20％。将丙纶无纺布进行微波活化，微波功率为600W，微波处置时间为30分钟，微波保护气氛为氮气或氩气。到达30分钟后，结束微波活化，冷却至室温后取出制备的磁性碳布。电阻率和最大磁能积测定：制备的磁性碳布的电阻率参照国家标准《碳纤维体积电阻率的测定》(GBT32993-2016)进行测定。制备的磁性碳布的磁感应强度参照纺织行业标准《纺织品磁性能的检测和评价》(FZ/T01116-2012)进行测定。试验结果见表1。表1铁离子与过二硫酸根摩尔比对磁性碳布的电阻率和磁感应强度的影响由表1可看出，当铁离子与过二硫酸根摩尔比低于2∶1(如表1中，铁离子与过二硫酸根摩尔比＝1.8∶1、1.5∶1、1∶1时以及表1中未列举的更低比值)，铁离子含量较少，大部分铁离子被二氧化碳自由基还原生成亚铁离子，使得磁性铁氧体生成量较少，导致磁性碳布的电阻率均等于或高于1.81Ω·m，且随着铁离子与过二硫酸根摩尔比的减少逐渐增加，磁性碳布的磁感应强度均小于或等于0.02mT；当铁离子与过二硫酸根摩尔比等于2～5∶1(如表1中，铁离子与过二硫酸根摩尔比＝2∶1、3∶1、4∶1、5∶1时)，铁离子适量，部分铁离子被二氧化碳自由基还原生成亚铁离子，大量磁性铁氧体生成，导致磁性碳布的电阻率均等于或低于1.73Ω·m且随着铁离子与过二硫酸根摩尔比的增加逐渐降低，磁性碳布的磁感应强度均等于或高于0.04mT，且随着铁离子与过二硫酸根摩尔比的增加逐渐增加；当铁离子与过二硫酸根摩尔比高于5∶1(如表1中，铁离子与过二硫酸根摩尔比＝5.2∶1、5.5∶1、6∶1时以及表本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用无纺布废料制备磁性碳布的方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：/n1）、 分别称取氯化铁和过二硫酸钠，然后同时溶于水中，密封条件下搅拌至氯化铁和过二硫酸钠完全溶解，配制包括氯化铁和过二硫酸钠的硫铁溶液；/n2）将无纺布浸入到步骤1）得到的硫铁溶液中，密封条件下，浸泡30~60分钟，然后取出无纺布晾干至其含水率为20%~40%；/n3）将步骤3）得到的无纺布在微波保护气中进行微波活化；/n4）到达预设微波处置时间后，结束微波活化，冷却至室温后取出得到磁性碳布。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用无纺布废料制备磁性碳布的方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
1）、分别称取氯化铁和过二硫酸钠，然后同时溶于水中，密封条件下搅拌至氯化铁和过二硫酸钠完全溶解，配制包括氯化铁和过二硫酸钠的硫铁溶液；
2）将无纺布浸入到步骤1）得到的硫铁溶液中，密封条件下，浸泡30~60分钟，然后取出无纺布晾干至其含水率为20%~40%；
3）将步骤3）得到的无纺布在微波保护气中进行微波活化；
4）到达预设微波处置时间后，结束微波活化，冷却至室温后取出得到磁性碳布。


2.根据权利要求1所述的一种利用无纺布废料制备磁性碳布的方法，其特征在于，所述步骤1）氯化铁和过二硫酸钠中的铁离子与过二硫酸根摩尔比2~5:1。


3.根据权利要求1所述的一种利用无纺布废料制备磁性碳布的方法，其特征在于，所述步骤1）硫铁溶液中过二硫酸根浓度为0.01~0.05M。


4...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄涛，刘万辉，宋东平，张树文，刘龙飞，陶骏骏，周璐璐，徐娇娇，
申请(专利权)人：常熟理工学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32