粒状活性碳过滤器与活性碳纤维过滤器的性能比较

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1、粒状活性碳过滤器与活性碳纤维过滤器的性能比较-废气处理简介：化学过滤器可以处理空气中的气溶胶、有害气体，还可以起到杀菌、消毒的作用。实际中最常用的化学过滤器是活性碳过滤器。本文重点对粒状活性碳过滤器和活性碳纤维过滤器在过滤水和空气时的性能进行了对比，同时对比了粒状活性碳和活性碳纤维的特性及结构，并说明了活性碳纤维具有粒状活性碳不可比拟的优点。并对活性碳纤维过滤器的发展前景进行了展望，从而指出了活性碳纤维过滤器的经济性及其推广的可能性和必然性。关键字：活性碳活性碳纤维化学过滤器活性碳纤维过滤器性能对比1.

2、引言随着经济的发展，人们对环境污染问题的重视程度及室内空气品质要求的不断提高，传统的只对可吸入颗粒物起作用的空气过滤器已经不能满足人们的要求，于是化学过滤器便应运而生，这是因为它可以清除空气中的气体污染物。随着工业的发展和城市的不断扩大，我们身边有害气体的浓度也在增加，而人们对空气的洁净度要求却在逐年提高，于是人们对化学过滤器的需求量也就在逐年增加。2.化学过滤器化学过滤器过滤原理是：有选择的吸附有害气体分子，而不是像普通过滤器那样机械地清除杂质。在通风和空调领域，化学过滤器使用活性碳作为主要过滤材料[

3、1]。活性碳材料中有大量肉眼看不见的微孔，其中绝大部分微孔的孔径在5~500Å（1Å=1×10-10m）之间，单位材料中微孔的内部总比表面积可高达700~2300㎡/g[1]。通常1g固体所占有的总表面积为该物质的比表面积，其单位为㎡/g。一般来说，比表面积大，活性大的多孔物质，其吸附能力强。根据材料的处理方法，活性碳吸附分为物理吸附和化学吸附。物理吸附没有明显的化学反应，它主要依靠范德华力（VanderWaals）。化学吸附是经过化学处理而使材料与有害气体产生化学反应的吸附，它的原理是：活性碳靠范德华

4、力抓到气体分子，材料上的化学成分与污染物起反应，生成固体成分或无害的气体[1]。3.粒状活性碳过滤器及活性碳纤维过滤器3.1活性碳（AC－activatedcarbon）活性碳，是一种具有多孔结构和大的内部比表面积的材料。由于其大的比表面积、微孔结构、高的吸附能力和很高的表面活性而成为独特的多功能吸附剂，且其价廉易得，部分还可再生活化，同时它可有效去除废水、废气中的大部分有机物和某些无机物，所以它被世界各国广泛地应用于污水及废气的处理、空气净化、回收稀有金属及溶剂等环境保护和资源回收等领域。活性碳分为粒

5、状活性碳、粉末活性碳及活性碳纤维，但是由于粉末活性碳有二次污染且不能再生赋活而被限制利用[2]。3.2粒状活性碳（GAC－granularactivatedcarbon）GAC的85%~90%用于水处理和气体吸附处理，它的粒径为500～5000μm，GAC的孔结构一般是具有三分散态的孔分布,既具有按国际纯粹与应用化学会(IUPAC)分类的孔径大于50nm的大孔,也有2.0～50nm的中孔（过渡孔）和小于2.0nm的微孔[3]。由于GAC的孔状结构所致,它的吸附速度较慢,分离率不高,特别是它的物理形态使其

6、在应用和操作上的有诸多不便,限制了GAC的应用范围[4]。3.3活性碳纤维（ACF－activatedcarbonfiber）ACF是继粉状与粒状活性碳之后的第三代活性碳产品[3]。70年代发展起来的活性碳纤维是随着碳纤维工业发展起来的一种新型，高效的吸附剂。ACF是多孔碳家族中具有独特性能的一员，与传统的粒状活性碳（GAC）相比，ACF具有以下特点[5]：①ACF与GAC的孔结构有很大的差异，如图1和图2所示。ACF的孔分布基本上呈单分散态,主要由小于2.0nm的微孔组成,且孔口直接开口在纤维表面，其

7、吸附质到达吸附位的扩散路径短,纤维直径细，故与被吸附物质的接触面积大，增加了吸附几率，且可均匀接触。图1ACF和GAC的孔结构模型图2ACF与GAC的孔径分布图2中：△V/△logR—每克吸附剂（ACF/GAC）中,吸附体积随孔半径变化的变化量。（ml/g·Å）②比表面积大，最大可达2500㎡/g，约是GAC的10~100倍；吸附容量大，约是GAC的1.5~100倍；吸附能力为GAC的400倍以上；吸附、脱附速度快，ACF对气体的吸附数10秒至数分钟可达平衡。③孔径分布范围窄，绝大多数孔径在100Å（1

8、Å=1×10-10m）以下，GAC的内部结构有微孔、过渡孔和大孔之分，而ACF的结构只有微孔及少量的过渡孔，没有大孔，并且孔径均匀，分布比较狭窄，为0.1~1nm，这是ACF吸附选择性较好的原因。④ACF不仅对高浓度吸附质的吸附能力明显，对低浓度吸附质的吸附能力也特别优异，如当甲苯气体含量低到10ppm（1ppm＝1×10-6，即百万分之一，以下同）以下时，ACF还能对其吸附，而GAC必须高于100ppm时方能吸附;⑤耐热、耐酸碱;具有很强