活性炭纤维

活性炭的吸附性
1.吸附量大： 吸附量大： 吸附量大 对有机气体恶臭，腥臭物质吸附量比粒状活性炭（ 对有机气体恶臭，腥臭物质吸附量比粒状活性炭（GAC）大20-30倍。 ） 倍 对水溶液中的无机物，染料，有机物及贵金属离子吸附量比 对水溶液中的无机物，染料，有机物及贵金属离子吸附量比GAC高5—6倍。 高 倍 对微生物及细菌有优良的吸附能力。如大肠杆菌的吸附率可达94%-99% 对微生物及细菌有优良的吸附能力。如大肠杆菌的吸附率可达 对低浓度吸附质的吸附能力特别优良。如对 对低浓度吸附质的吸附能力特别优良。如对PPM级吸附质仍保持很高的吸附 级吸附质仍保持很高的吸附 等吸附材料往往在低浓度时， 量，而GAC等吸附材料往往在低浓度时，吸附能力大大降低 。 等吸附材料往往在低浓度时 2.吸附速度快 吸附速度快 对气体吸附速度非常快（数十秒至数分钟），对液体的吸附也可很快达到 对气体吸附速度非常快（数十秒至数分钟），对液体的吸附也可很快达到 ）， 吸附平衡， 速度比GAC高2—3个数量级。 个数量级。 吸附平衡，其吸附速度比 高 个数量级
活性炭纤维
制作人： 制作人： 黄 月 娜
AP0911111
主要内容
一.活性炭纤维的发展概况 二.活性炭纤维的定义 三.活性炭纤维的化学与物理特征 四.活性炭纤维的制配 五.活性炭纤维的应用 六.活性炭纤维的发展前景
活性炭纤维的发展概况
1962年，美国专利首次涉及到ACF技术，Abbott以 年 美国专利首次涉及到 技术， 技术 以 粘胶纤维为原料。 粘胶纤维为原料。进行炭化和活化等处理后成功地 制成了ACF；同年，日本进藤以特种聚丙烯腈为原 制成了 ；同年， 制得PAN基ACF；1972年，Arons和Macnair 料，制得 基 ； 年 和 以酚醛为原料制得ACF；1975年，东洋纺织公司制 以酚醛为原料制得 ； 年 成高性能粘胶基ACF和再生 和再生ACF；1983年，日本炭 成高性能粘胶基 和再生 ； 年 素公司和尤尼吉卡公司开发生产沥青基ACF；1977 素公司和尤尼吉卡公司开发生产沥青基 ； 商品粘胶(纤维素 纤维素)基 问世。 年，商品粘胶 纤维素 基ACF问世。其后聚丙烯腈 问世 (PAN)基、酚醛基、沥青基相继实现工业化生产。 基 酚醛基、
800-1000 0.3
活性炭的制配
ACF的制备，通常以有机高聚物聚丙烯腈 的制备， 的制备 (PAN)、酚醛树酯、沥青基、纤维素基、聚 、酚醛树酯、沥青基、纤维素基、 乙烯醇基等作为前驱体， 乙烯醇基等作为前驱体，经过炭化和进一步 活化而制成。其中前四种均已实现工业化。 活化而制成。其中前四种均已实现工业化。
日本是开发ACF最早的国家。日本的东洋纺织公司于1975年实现了工业化 最早的国家。日本的东洋纺织公司于 日本是开发 最早的国家 年实现了工业化 生产。 世纪70年代 生产。在20世纪 年代，己开始应用有机物碳化技术的成果，由于顺应环 世纪 年代，己开始应用有机物碳化技术的成果， 境保护等的要求得以发展，受到各国开发研究人员的密切关注， 境保护等的要求得以发展，受到各国开发研究人员的密切关注，现已成为 当代世界开发的热点项目之一，并由此进入工业化的发展时期， 当代世界开发的热点项目之一，并由此进入工业化的发展时期，总产能力 为1000t／a。以下是日本活性碳纤维的发展： ／ 。以下是日本活性碳纤维的发展：
活性炭纤维（ ）与颗粒活性炭（ 活性炭纤维（AC）与颗粒活性炭（GAC）的结构与性能比较 ）
产品名称 粘胶基 ACF 颗粒活性 炭GAC
比表面 积m2/g 10001500
微孔容 积mL/g 0.25-0.7
单丝直 径um 9-18 0.53(mm)
密度 g/cm3
苯吸附 量%
0.02-0.03 大于30 0.4-0.5 20
ACF会因活化的方法不同,而生成不同表面含氧基与表面酸碱性不同的
产物。在水的作用下,其氧化还原能力更强。由于水的存在可以使一些 基团氧化成羟基，由此在表面含氧基团数目增加后,表面氧化还原容量 增大。
活性炭纤维的物理特征
1）吸附量大 2） 吸附速度快 3) 再生容易，脱附速度快 4) 耐热性好 5) 耐酸、耐碱，具有较好的导电性能和化学稳定 性。 • 6) 灰份少。 • 7) 成型性好，易加工成毡、丝、布、纸等形态 。 • • • • •
2.含丰富的有机官能团，具有良好的氧化还原特性，对气相 含丰富的有机官能团，具有良好的氧化还原特性， 含丰富的有机官能团 和液相中的有机物质及无机杂质均有优良的吸附作用。 和液相中的有机物质及无机杂质均有优良的吸附作用。且 具有良好的脱附再生性能，可重复使用。 具有良好的脱附再生性能，可重复使用。 3.强度高，消耗少，具有良好的装填，缠绕性能及设备的 强度高，消耗少，具有良好的装填， 强度高 适应性。在振动下不会产生装填松动和过份密实现象。 适应性。在振动下不会产生装填松动和过份密实现象。 4.具有耐酸、耐碱、耐腐蚀、耐高、低温性能和良 具有耐酸、耐碱、耐腐蚀、耐高、 具有耐酸 好的化学稳定性能、导电性能。 好的化学稳定性能、导电性能。 5.灰份少：它的灰份含量仅为GAC的十分之一，对回收 灰份少：它的灰份含量仅为 的十分之一， 灰份少 的十分之一 物质的催化作用小。
JL-1000 比表面积 m2/g 苯吸附值 wt% 碘吸附值 mg/g 亚甲兰吸 附值ml/g 附值 PH值 值 900-1050 30-35 850-950 >150 5-7 JL1200A 10501150 35-50 9501100 >180 5-7 JL1200B 11501250 45-60 11001200 >220 5-7 JL1600T 12501550 <80 >1200 >250 5-7
活性炭纤维的脱附性
1.再生容易，脱附速度快。如用120—150℃热空气处理 再生容易，脱附速度快。如用 再生容易 ℃热空气处理ACF，10—30 ， 分钟即可完全脱附。 分钟即可完全脱附。 2.在多次吸附过程中，仍然保持原有的吸附性能。 在多次吸附过程中，仍然保持原有的吸附性能。 在多次吸附过程中
主要技术指标
活性炭的化学组成
• 活性炭纤维是用天然纤维或人造有机化学经过碳化制成。 活性炭纤维是用天然纤维或人造有机化学经过碳化制成。 其主要成分是C，碳原子主要以类似石墨微晶片、 其主要成分是 ，碳原子主要以类似石墨微晶片、乳层堆 叠的形式存在。活性炭纤维中的一些微量杂原子， 叠的形式存在。活性炭纤维中的一些微量杂原子，如H、 、 O、S、N等与 结合形成官能团，含氧基团在活性炭纤维 等与C结合形成官能团 、 、 等与 结合形成官能团， 表面含量较为丰富，其分子式不确定。 表面含量较为丰富，其分子式不确定
为例， 以PAN为例，其制配工艺示意图如下： 为例 其制配工艺示意图如下：
预处理→炭化 活化 添加剂→结构控制方法 预处理 炭化→活化 添加剂 结构控制方法 工艺设备 炭化 活化→添加剂 结构控制方法→工艺设备
1.预处理预处理主要有盐浸渍和预氧化两种方式。盐浸渍是将原料纤维充分浸渍在盐(磷 预处理预处理主要有盐浸渍和预氧化两种方式。盐浸渍是将原料纤维充分浸渍在盐 磷 预处理预处理主要有盐浸渍和预氧化两种方式 酸盐、碳酸盐、硫酸盐等)溶液中 然后使其干燥。 溶液中， 酸盐、碳酸盐、硫酸盐等 溶液中，然后使其干燥。预氧化处理一般采用空气预氧化的方 原料纤维在一定的温度范围内，缓慢预氧化一定时间， 法，原料纤维在一定的温度范围内，缓慢预氧化一定时间，或者按照一定升温程序升温 预氧化。预氧化主要是为了防止PAN纤维、沥青纤维等高温炭化和活化时发生熔融并丝。 预氧化。预氧化主要是为了防止 纤维、沥青纤维等高温炭化和活化时发生熔融并丝。 纤维 2.炭化是在惰性气体 如氮气或氩气等 环境下于 炭化是在惰性气体(如氮气或氩气等 环境下于800～1000℃对纤维进行热处理，排除大 炭化是在惰性气体 如氮气或氩气等)环境下于 ～ ℃对纤维进行热处理， 部分非碳成分，形成具有类似石墨微晶结构的炭化纤维。 部分非碳成分，形成具有类似石墨微晶结构的炭化纤维。 3.活化是在高温下用氧化性气体刻蚀炭化纤维，使所得ACF具有理想的微孔结构和较高 活化是在高温下用氧化性气体刻蚀炭化纤维，使所得 活化是在高温下用氧化性气体刻蚀炭化纤维 具有理想的微孔结构和较高 的比表面积。 的比表面积。 4. 增加不同的添加剂，可以做到增加过程的速率、降低活化温度、增加纤维强度和弹性 增加不同的添加剂，可以做到增加过程的速率、降低活化温度、 模量、 模量、增加纤维吸附容量等 5.结构控制：ACF的合成工艺和产品结构会因原料不同而不同。为了获得收率高、强度好、 结构控制： 的合成工艺和产品结构会因原料不同而不同。 结构控制 的合成工艺和产品结构会因原料不同而不同 为了获得收率高、强度好、 吸附性能优良的产品，应选择相宜的原料纤维以及炭化和活化条件。 吸附性能优良的产品，应选择相宜的原料纤维以及炭化和活化条件。 6.工艺设备在 工艺设备在ACF的制配中至关重要。英国人发明一种竖立式结构，沿壁面用电加热器加 的制配中至关重要。 工艺设备在 的制配中至关重要 英国人发明一种竖立式结构， 碳化活化一次完成。 热，碳化活化一次完成。而我国目前活性炭纤维的生产仍处于间歇生产或半间歇阶段 。
活性炭纤维的定义
什ຫໍສະໝຸດ Baidu是活性炭纤维
碳纤维： 碳纤维：碳纤维是纤维组成中碳元素含量达 90%以上的纤维 以上的纤维 活性炭纤维：具有微孔及很大比表面积的碳 活性炭纤维： 纤维 活
性 炭 纤 维
定义延伸
• 活性炭纤维（ACF），亦称纤维状活性炭， 活性炭纤维（ ），亦称纤维状活性炭 ），亦称纤维状活性炭， 是性能优于活性炭的新一代高效活性吸附 材料和环保功能材料。 材料和环保功能材料。它是由纤维状前驱 经一定的程序炭化活化而成。 体，经一定的程序炭化活化而成。较发达 的比表面积和较窄的孔径分布使得它具有 较快的吸附脱附速度和较大的吸附容量 。
20世纪 年代，我国上海纺织科学研究院、中国纺织大 世纪80年代 我国上海纺织科学研究院、 世纪 年代， 中山大学和中国科学院山西煤炭化学研究所、 学、中山大学和中国科学院山西煤炭化学研究所、复旦大 天津工业大学、天津大学、 学、天津工业大学、天津大学、吉林工学院等单位也开展 的研究工作。 年代以来 我国在ACF的研究和 年代以来， 了ACF的研究工作。90年代以来，我国在 的研究工作 的研究和 生产方面也取得了很大进步， 的生产能力已达数百吨。 生产方面也取得了很大进步，ACF的生产能力已达数百吨。 的生产能力已达数百吨 年鞍山东亚碳纤维有限公司建成年产45吨的沥青 如1995年鞍山东亚碳纤维有限公司建成年产 吨的沥青 年鞍山东亚碳纤维有限公司建成年产 生产线。 基Carboflex ACF生产线。此外，秦皇岛紫川炭纤维有限 生产线 此外， 公司是国内生产粘胶基ACF及其制品的规模较大的专业化 公司是国内生产粘胶基 及其制品的规模较大的专业化 企业之一。 企业之一。
1959 粘胶纤维碳纤维工业化(UCC) 1962shindo(MITI)公司发现聚丙烯腈作为碳纤维原料 1966Doying公司粘胶纤维制活性炭织物 Rodgers公司醋酸纤维制活性炭织物
1967Johnson公司改进了聚丙烯腈碳纤维稳定过程 1968Carborrundum公司酚醛树脂碳纤维 1972Arons公司和Mcnair公司酚醛原料制碳纤维 1975Toyabo公司粘胶纤维型碳纤维 1976Toho Beslon聚丙烯腈活性炭纤维 1977峰窝型溶剂回收设备 1980Kyno公司化学处理活性炭纤维 1983Nippon公司粘胶丝制活性炭纤维 1988Osaka气体公司煤沥青活性炭纤维 Nippon Kync公司酚醛树脂
1.活性炭纤维的结构具有发达的比表面积，丰富且排列整齐 活性炭纤维的结构具有发达的比表面积， 活性炭纤维的结构具有发达的比表面积 的吸附微孔,故其吸附性非常强 故其吸附性非常强。 的吸附微孔 故其吸附性非常强。
一般活性炭的比表面积1000-1600㎡/g,微孔体积 ㎡ 微孔体积 微孔体积90%左右，其微孔 左右， 一般活性炭的比表面积 左右 孔径10A-40A（1A=10的负 次方米 ）。 的负10次方米 孔径 （ 的负