一种全新活性炭活性炭纤维.doc

一种全新活性炭—活性炭纤维李广桃华南师范大学化学与环境工程学院51006关键词:活性纤维活性炭吸附剂摘要:比较详细的介绍了活性纤维的发展历史过程、生产制造工艺原理、结构与性能、应用。作为第三代活性碳,原料丰富,而且活性碳纤维具有独特的结构与性能,如内外表面大、开口与内外表面、有编码官能团、具有多种形态等、使活性碳在气、液相吸附;废水处理、生物医疗、电子等领域将具有广泛的应用前景。1活性炭纤维的发展过程在活性炭的发展历史中,从最初的粉状活性炭到后来的各种形状的颗粒活性炭,使活性炭的应用更广泛,更便捷,再生更容易。但是,活性炭在吸附能力、吸附速度仍有许多不足之处,另外,在工程中传统的活性炭在吸附层中出现松动和沟槽,有时出现吸附层过分密实,导致流体阻力增大,从而影响正常操作。为了提高吸附效果,在20世纪60年代初期,人们开始探索用有机纤维为原料制备活性炭纤维,在高性能炭纤维研究的基础上,这种新型的炭吸附材料得以问世。它与传统的活性炭相比,具有独特的微孔结构,并兼具有纤维的各种特性,给工程应用和工艺设备的优化创造了条件。活性炭纤维的优异性能和广泛的应用前景,促使活性炭纤维的研究、开发和应用取得了飞速的发展。到目前为止,除了粘胶基、酚醛基、聚丙烯睛基和沥青基活性炭纤维外,还有采用其它原料制成的活性炭纤维,如聚偏二***乙烯、聚乙烯空心纤维、聚酞亚***纤维、PBO纤维、聚苯乙烯纤维、聚乙烯醇纤维、木质素纤维以及一些天然纤维原料。[1],被认为是“超微粒子、表面不规则的构造以及极狭小空间的组合”,直径为10-30}m。孔隙直接开口于纤维的表面,超微粒子以各种方式结合在一起,形成丰富的纳米空间,形成的这些空间的大小与超微粒子处于同一个数量级,从而造就了较大的比表面积。其含有的许多不规则结构—杂环结构或含有表面官能团的微结构,具有极大的表面能,也造就了微孔相对孔壁分子共同作用形成强大的分子场,提供了一个吸附态分子物理和化学变化的高压体系。使得吸附质到达吸附位的扩散路径比活性炭短、驱动力大且孔径分布集中,这是造成活性炭纤维比粒状活性炭比表面积大、吸脱附速率快、吸附效率高的主要原因fs7另外,活性炭纤维表面含有一系列活性官能团,主要是含氧官能团,如经基、碳基、梭基等。有的活性炭纤维还含有***基、亚***基以及磺酸基等官能团。所以,活性炭纤维还具有独特的吸附选择特性。,这是由活性炭纤维的组成、结构所决定的。1)吸附容量大。活性炭纤维对有机化合物蒸汽有较大的吸附量,如对正丁基硫醇等恶臭物质的吸附量比粒状活性炭大几倍、甚至几十倍。对无机气体如NOx,SO2,H2S,NH3,COX,HF,SiF4等有很好的吸附能力。对水溶液中的无机化合物、染料、苯酸等有机化合物及贵重金属离子的吸附量比粒状活性炭高5倍左右。对微生物及细菌也有良好的吸附能力,例如对大肠杆菌的吸附率可达94%一99%。2)吸附速度快。对气体的吸附一般能在数十秒或几分钟内达到吸附平衡,对液体的吸附也仅需几十分钟达到平衡。同样,由于纤维较细,外表面容易被加热,所以脱附的速度也很快。脱附时,用晚作脱附载体在150℃进行约3min就完全脱附,而粒状活性炭只有稍微脱附。3)吸附灵敏度高