活性炭纤维(完整)方.ppt

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1、活性炭纤(ACF)第一小组编制主要内容：一.简介活性炭纤维（ACF）二.ACF的结构，组成，性能三.ACF的合成方法和原理四.ACF的加工工艺五.ACF的应用情况六.ACF深入研究方向七.ACF的回收利用，再生途径及发展趋势一.活性炭纤维概述活性炭纤维( ACF)是20世纪60~70年代发展起来的一种新型高效吸附剂,它以木质素、纤维素、酚醛纤维、聚丙烯纤维、沥青纤维等为原料,经炭化和活化制得。在环保领域应用的碳材料先后出现过活性炭粉末( PAC)、颗粒活性炭( GAC)以及将活性炭粒子热熔或粘附在玻璃纤维或有机纤维上的纤维活性炭( F

2、AC)。与传统的GAC、PAC、FAC不同,活性炭纤维( ACF)是由有机纤维经炭化、活化而得到。二、活性炭纤维的结构及组成活性碳纤维的纤维直径为5~20μm，比表面积平均在1000~1500m2/g左右，平均孔径在1.0~4.0nm，微孔均匀分布于纤维表面。与活性炭相比，活性碳纤维微孔孔径小而均匀，结构简单，对于吸附小分子物质吸附速率快，吸附速度高，容易解吸附。与被吸附物的接触面积大，且可以均匀接触与吸附，使吸附材料得以充分利用。效率高，且具有纤维、毡、布和纸等各种纤细的表态，孔隙直接开口在纤维表面，其吸附质到达吸附位的扩散路径短，

3、且本身的外表面积较内表面积高出两个数量级。对于有些大分子或颗粒物质，如二恶英、粉尘等，体积已经接近乃至大于活性碳纤维微孔体积，难以被吸附，相比较活性炭更占有优势。1.活性炭纤维与颗粒状活性炭的区别：活性炭：活性炭含有大孔，中孔和微孔，其吸附主要为物理吸附，吸附过程一般分为3个阶段：外部扩散、内部扩散、吸附反应。主要影响吸附速率的是前两个阶段。活性炭纤维：大量的微孔直接开于表面。没有内部扩散阶段。吸附过程只有两步：外部扩散、吸附反应。没有内部扩散阶段。此外，活性炭纤维的主要成分是C，但也存在微量的杂质原子，包括O、H，此外还有N、S等。

4、它们与C结合形成相应的官能团，其中以含氧基团在活性炭纤维表面含量较为丰富。这些特征赋予炭纤维具有优良的吸附性能：2.传统活性炭与活性炭纤维结构对比3.活性炭纤维的特点比表面积大，以微孔为主、孔径分布均匀；加工成型性好，可制成无纺布、布、纸、毡等；具有较高强度，不易粉化，不造成二次污染；吸附能力强，吸附容量大；吸附、脱附速度快；对低浓度物质具有良好吸附能力，避免漏吸；具有较强的氧化还原能力，可用于贵金属回收；含氮ACF对含硫有机物具有特殊吸附能力。二、ACF的结构及性能微孔形结构：微孔半径在2nm以下，其孔径分布窄，特殊的细孔呈单分散分

5、布，由不同尺寸的微细孔隙组成其结构，并且中孔、小孔扩散呈现出多分散型分布，在各细孔结构中的差别较大，其主要原因在于原料的不同。表面化学结构:炭的固体表面原子呈不饱和结构，其具有独特的表面化学性能，其微晶在比燃烧温度低时易于与氧化介质发生反应生成氧化产物，主要有羧基、酚基、醌基等含氧基团及含硫基、氮元素、卤素等管能团，其表面酸性与吸附平衡有密切的关系。二、ACF的结构及性能主要性能:1)活性炭纤维（简称./0）是一种表面超微粒子，具有不规则的结构和纳米空间混合的体系2)主要发育了大量的微孔，都直接开于表面。因此，活性炭纤维具有很大的比表

6、面积（多数在1000～1500㎡／g）。此外，活性炭纤维的主要成分是C，但也存在微量的杂质原子，包括O、H，此外还有N、S等。它们与C结合形成相应的官能团，其中以含氧基团在活性炭纤维表面含量较为丰富。1.活性炭纤维优良的吸附性能：吸附容量大，达到吸附平衡的速率快，对有机蒸气的吸附量比粒状活性炭大几倍甚至几十倍；吸附脱附速度快，再生容易，不易粉化；吸附力强、吸附完全，特别适用于吸附去除ppm、ppb级乃至更低浓度的水中有机物；具有氧化还原能力，可将贵金属离子及H92+等离子还原为低价离子或金属单质。ACF碳纤维和其他活性炭材料吸附能力对

7、比粉末活性炭（Pac）<活性炭棒（CTO）<颗粒活性炭（GAC）<碳纤维（ACF）三.活性炭的合成方法及原理1.合成方法：目前用作活性炭纤维前驱体的有机纤维主要有粘胶基、聚丙烯睛基、沥青基、酚醛基四种，除此之外，还有采用其他原料制成的，如聚偏二氯乙烯、聚酞亚胺纤维、PBO纤维、聚苯乙烯纤维、聚乙烯醇纤维、聚氯乙烯基、PVA基等，不同的原料纤维有不同的炭化和活化特性，制成的活性炭纤维的特点有所不同2.原理：活性炭纤维是经过活化的含碳纤维，将某种含碳纤维，经过高温活化（不同的活化方法活化温度不一样），使其表面产生纳米级的孔径，增加比表面积

8、，从而改变其物化特性。四.活性炭的加工工艺目前活性炭纤维的生产主要是聚丙烯腈基和沥青基、黏胶基，其他炭纤维很少。  活性炭纤维生产加工工艺如下1)浸渍(预处理)；2)氧化工艺；3)碳化工艺；4)活化工艺，活化时尽可能多地