活性炭纤维的发展概况及吸附领域-泊头市宇骏环保设备有限公司

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活性炭纤维的发展概况及吸附领域

2019-06-30 07:17:49

1活性炭纤维概述

活性炭纤维(ACF)是20世纪70年代初发展起来的一种吸附性能优于活性炭的功能性炭纤维。活性炭纤维是纤维炭化过程中形成的一种中间相,具有很高的抗拉伸强度和弹性。它的前体为聚合纤维(聚丙烯睛、酚醛树脂、聚二乙烯)、纤维素和沥青(煤焦沥青、石油沥青)。活性炭纤维具有很高的比表面积,比表面积(BET)一般为1000m2/g一2000m2/g,具有颗粒活性炭(GAC、粉末活性炭(PAC)不具有的独特优点。孔径分布窄且均匀,其孔型为狭缝型,与吸附质相互作用强;孔径小而均匀,其细口直径为单峰型分布,吸附脱附速率快,具有较好的导电性和耐热性的石墨化特征。活性炭纤维的弹性好、强度高,在形态和形式上有很好的加工性能和可塑性,可加工成毡、布、网、片以及蜂窝状、波纹状等多种形态。活性炭纤维主要由C,H,O三种元素组成,其中C的含量是较高的。

不同前驱体的物理和化学性质决定了活性炭纤维的基本性能。活性炭纤维作为一种吸附分离功能性材料,在空气净化、有机废气处理、防毒面具、制作化学防护服、汽车尾气处理、气体储存以及印染废水处理、水的净化等范畴内应用广泛。本文重点阐述了活性炭纤维在空气净化、有机废气处理等范畴内的研究进展。

2活性炭纤维的发展概况

2.1国内活性炭纤维的发展概况

目前我国活性炭纤维及其产品还处于研制、开发的发展和试验阶段,与日本、美国、俄罗斯等已经进入工业化和实用阶段的相比,产品性能有待提高,没有形成成熟而的工业体系。国内对活性炭纤维进行大量研究的机构有中科院山西煤炭化学研究所、上海纺织科学研究院。上海纺织科学研究院先成功的开发了酚醛基活性炭纤维,之后开发了粘胶基活性炭纤维。中科院山西煤炭化学研究所主要研发了粘胶基和沥青基活性炭纤维。

国内的一些高等院校也在进行着活性炭纤维的研究工作,如中山大学、东华大学、大连理工大学、天津工业大学、清华大学、上海交通大学、北京化工大学等。其中中山大学曾汉民做了大量关于活性炭纤维的研究工作,尤以天然植物为前驱体的活性炭纤维的制备为重点,如甘蔗渣、棉粘胶、剑麻等,并率先提出活性炭纤维表面的氧 化还原性质,应用在吸附重金属上。北京化工大学沈曾民对沥青基活性炭纤维进行了研制,并对活性炭纤维工艺过程的廉价化和成孔机理进行了大量的研究。中科院山西煤炭化学研究所杨全红、郑经堂等人对高比表面积活性炭纤维吸附机理进行了大量的研究。

就国内活性炭纤维工业来看,活性炭纤维的研究还处于研究和适用阶段,工业化程度不高、没有真正形成的工业体系。

比特棋牌2.2国外活性炭纤维的发展概况

国外对于活性炭纤维的研究早已成熟,并已经进入工业化生产。日本在活性炭纤维的研究处于先进地位。活性炭纤维的发展经历了几十年的发展历程。1962年美国W.F.Abbott成功开发出粘胶基活性炭纤维,该活性炭纤维原料低廉、制成品比表面积大、吸附性能好,但产品收率低、强度低、生产工艺复杂。70年代初日本东洋纺公司也成功开发出以粘胶纤维为原料的活性炭纤维,并实现了工业化生产。70年代初美国成功研制出酚醛基活性炭纤维,该活性炭纤维原料低廉、耐热,不需要进行预处理,产品收率高、比表面积大。活性炭纤维结构中含有S,N化合物,有催化作用,吸附性能好,工艺简单成熟,但比表面积小、成本高。1985年大阪煤气公司与尤尼吉卡公司联合开发的沥青基活性炭纤维,该活性炭纤维原料低廉、产品收率高,但杂质含量高、不易制得、深加工困难、强度低。随着各个研究的不断深入,不同原料基的活性炭纤维相继开发成功。目前,不断完善工艺、降低成本、提高产品性能、增加品种、扩大应用领域,是活性炭纤维今后的发展方向。

比特棋牌3活性炭纤维在气体吸附领域的研究

挥发性有机化合物的排放一直以来对大气的环境造成了很大的伤害,一般指室温下饱和蒸汽压超过70.91Pa或者沸点小于260℃的有机化合物。其来源广、种类繁多,广泛存在于石油化工行业、胶片行业、喷漆行业、印刷行业以及大部分汽车尾气的排放。国外在20世纪90年代就已经将活性炭纤维广泛的应用于各种有机废气的回收与净化。

如美国较早将活性炭纤维应用在回收净化喷漆生产过程中排放出的有机废气。日本90年代初也将其用在回收氟碳物气体和其它有机废气。有报道日本一家公司开发出一种“SuperDixie”活性炭纤维,这种活性炭纤维薄膜是在聚醋树脂中织进活性炭纤维而制成的可以吸附挥发性有机废气。

一定温度范围内,低温有利于活性炭净化器纤维对挥发性有机废气的吸附。挥发性有机废气温度高其分子热运动加剧,不利于在活性炭纤维表面的吸附。与此同时活性炭纤维的孔隙率、表面官能团、比表面积会影响其对挥发性有机废气的吸附。活性炭纤维的孔径越小、比表面积越大、孔容量越大,其对挥发性有机化合物的吸附量越大。有研究发现,当活性炭纤维的孔径宽度在0.6nm一0.7nm之间时,其对挥发性有机化合物的吸附量的影响较为明显。

不同浓度的挥发性有机物和活性炭纤维比表面积存在一定的关系。比表面积越大的活性炭纤维对高浓度的挥发性有机化合物吸附容量越大,而在极低浓度下结果正好相反,比表面积越小的活性炭纤维的吸附容量越大。有研究报道有机气体的吸附还与纤维直径的粗细有关。研究发现活性炭纤维中,纤维直径细的比直径粗的对甲醛的穿透时间长,吸附效果好。利用氧 化或者还原的方法对活性炭纤维进行改性,也会增加对极性有机气体的吸附量。


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