第三章 离子交换纤维和活性碳纤维
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• （三）共混或共聚物成纤-功能化法
• 海岛型离子交换纤维 • 以易于功能化的聚苯乙烯和成纤性能良好聚丙烯共混纺丝， 然后进一步功能化所制的系列离子交换纤维，牌号为IONEX。 • 在这种复合纤维基体中，聚丙烯为岛成组分，聚苯乙烯和少 量聚丙烯共混为海组分，然后经过熔融纺丝制得海岛型复合 原纤。
一、 离子交换纤维
一、 离子交换纤维
1. 简介
一、 离子交换纤维
1. 简介
独特的性能特点
• ①纤维材料的比表面积显著大于颗粒树脂； • ②离子交换纤维的交换吸附速度要比相应的粒状树脂快好几倍， 洗脱速度也显著大于树脂； • ③在以分离柱的形式使用时装柱密度(流通阻力)很容易控制， 流通阻力较少而且不会出现材料密化而引起柱堵塞，甚至可以 将柱倒过来； • ④分离系数高； • ⑤由于离子交换纤维可以制成线、无纺布、各种纺织织物等多 种形式，应用灵活，这为工程设备结构的合理选型创造了条件， 更容易实现交换分离装量的小型化及连续化。Biblioteka Baidu
2. 种类及制备工艺
• 活性炭纤维的种类 • • • • • 1、纤维素基活性碳纤维 2、聚丙基烯腈基活性碳纤维 3、沥青基活性碳纤维。 4、酚醛纤维基活性碳纤维。 5、其它活性碳纤维。
二、 活性炭纤维
2. 种类及制备工艺
• 活性炭纤维的制备工艺
二、 活性炭纤维
2. 种类及制备工艺
• 活性炭纤维的制备工艺 • （1）预处理工艺
3. 离子交换纤维的性能
• （一）交换容量
• 离子交换纤维的交换容量主要取决于纤维所含离子交换基团 的多寡以及交换吸附条件。 • 大多数离子交换纤维的总交换容量可达2~5 meq/g，部分可高 达约10 meq/g的水平。提高带功基团组份的接枝率，或增加其 共聚（共混）物中的比例，和提高功能化转化率均有利于提 高离子交换纤维的总交换容量，但往往会带来纤维强度和伸 长率等机械力学性能的下降，使纤维的溶涨度增加。
• 活化过程的孔结构变化
二、 活性炭纤维
4. 活性炭纤维的结构与性能
• 活性炭纤维的化学结构
– 元素组成
– 表面化学官能团 – 体相结构
二、 活性炭纤维
4. 活性炭纤维的结构与性能
• 活性炭纤维的物理结构
– 比表面积
– 孔结构 – 影响活性炭纤维物理织构的因素
二、 活性炭纤维
4. 活性炭纤维的结构与性能
二、 活性炭纤维
2. 种类及制备工艺
• 活性炭纤维的种类 • 活性碳纤维是以高聚物纤维为原料，经高温碳化和活 化而制备的一种纤维状高效吸附分离材料。依据纤维 原料的不同，人们将活性碳纤维分为不同种类，称为 ＸＸＸ基活性碳纤维（ＸＸＸ-based activated carbon fiber）。
二、 活性炭纤维
预处理有两种类型， 其一为盐浸渍预处理。 其二为预氧化处理
二、 活性炭纤维
2. 种类及制备工艺
• 活性炭纤维的制备工艺 • （2）碳化工艺 • 碳化是在惰性气氛中加热升温，逐渐排除纤维中可挥 发的非碳组分，形成类石墨微晶结构的碳化纤维的过 程。
二、 活性炭纤维
2. 种类及制备工艺
• 活性炭纤维的制备工艺 • （2）碳化工艺 • 碳化工序的主要工艺参数： – 碳化过程升温速度 – 碳化温度 – 碳化时间 – 碳化气氛
一、 离子交换纤维
3. 离子交换纤维的性能 • （二）交换动力学
一、 离子交换纤维
3. 离子交换纤维的性能 • （二）交换动力学
• 按照纤维交换动力学模型计算，纤维表面交换层厚度 平均为4.6μm，而纤维直径为0.036 mm，粒内扩散发 生在相当于厚度为~4.6μm的平面内，可近似看作为一 维扩散，而球型树脂却不同，其半径分布为0.1~0.5 mm，且树脂内孔道纵横，属于多维扩散，这样，宏 观上交换反应平衡速度低于交换纤维约一个数量级。
• 纤维素系列离子交换纤维 纤维素纤维直接功能化后，水溶性增加，纤维聚态 结构受到不同程度破坏，为了提高纤维的物理机械性 能，往往要加入一定量双环氧化合物进行交联。
一、 离子交换纤维
2. 制备方法 • （一）有机纤维直接功能化法
• 聚乙烯醇系列离子交换纤维
一、 离子交换纤维
2. 制备方法 • （一）有机纤维直接功能化法
• B、物理引发
– 一般采用高能射线（如60Co r射线）或高能电子束等辐照引发，也可使 用光或机械引发。
一、 离子交换纤维
2. 制备方法 • （二）接枝共聚-功能化法
• 接枝反应引发方法
一、 离子交换纤维
2. 制备方法 • （二）接枝共聚-功能化法
• 接枝反应引发方法
一方面，减小离子交换纤维 的溶胀性，提高纤维的机械 强度和稳定性； 另一方面，也因凝胶化作用 而有利用提高接枝率，从而 提高交换容量。
二、 活性炭纤维
1. 进展
• 活性碳纤维之所以一直受到科学家和企业家的重视，而且成 为当今国际上多孔吸附分离材料研究的热点方向，这是由于 它具有与传统活性炭等吸附材料所不同的化学结构、物理织 构和优异的性能特征 • 碳含量高，比表面积大，微孔丰富，孔径小且分布窄，从而 吸附量大，吸附速度快，再生容易。 • 并且，它能以纱、线、布、毡等形式使用，在工程应用上更 为灵活方便。 • 因此，在化学化工、环境保护、资源能源、医疗卫生、电器、 军工等领域显示出良好的应用前景，成功地被应用于溶剂回 收，废水废气净化、毒气、毒液、放射性物质及微生物的吸 附处理、贵金属的回收、电极制造等方面。
• 活性炭纤维的吸附性能
– 活性炭纤维的吸附容量
– 活性炭纤维对低浓度物质的吸附能力 – 活性炭纤维的吸附速度 – 活性炭纤维的柱法动态吸附特征 – 影响活性炭纤维吸附性能的主要因素
– 活性炭纤维的脱附再生性能
三、 吸附分离功能纤维的应用
1. 离子交换和螯合纤维的主要应用
• 水处理及净化
– 工业废水的处理
• 人们曾尝试在粒状或粉状活性炭的基础上开发了纤维状活性 炭（Fibrous Activated Carbon），例如，通过在粘胶人造 丝的纺丝液中加入粒度小于70微米的活性炭，然后进行纺丝。 通过加热聚酯（芯）/聚乙烯（皮）复合纤维而将粒状活性炭 粘在纤维表皮，再热牵伸。或用粘合剂将粒状活性炭粘附在 纤维上。然而，这样制备的纤维状活性炭由于部分炭粒表面 被覆盖使吸附性能下降。人们还试图将活性炭填灌到空心纤 维中的方法制备纤维状活性炭，但工艺复杂，所制纤维较粗， 容易破裂，不适应于纺织操作。
一、 离子交换纤维
2. 制备方法 • （一）有机纤维直接功能化法
• 纤维素系列离子交换纤维
–含有三个可功能化的羟基，其中6，2位的羟基更容易进行 反应。这些羟基经过酸化酯化、醚化、磺化、膦化、羧基 化可引进阳离子交换基团，经过胺化可引进阴离子交换基 团。
一、 离子交换纤维
2. 制备方法 • （一）有机纤维直接功能化法
• 聚丙烯腈系列离子交换纤维 • 聚乙烯纤维 • 聚氯乙烯纤维
一、 离子交换纤维
2. 制备方法 • （一）有机纤维直接功能化法
一、 离子交换纤维
2. 制备方法 • （一）有机纤维直接功能化法
一、 离子交换纤维
2. 制备方法
• （二）接枝共聚-功能化法
• 制备离子交换纤维最主要的方法。是以天然或合成有机纤维 为基体，通过化学或物理方法引发大分子自由基与含有离子 交换基团的烯类单体接枝共聚，或与含有反应基团的烯类单 体接枝共聚，然后进一步功能化的方法。
一、 离子交换纤维
3. 离子交换纤维的性能 • （三）选择性 • （四）化学稳定性 • （五）力学性能
一、 离子交换纤维
4. 螯合纤维的制备及性能
• 螯合纤维表面也含有丰富的功能基团，不过与离子交 换纤维所不同的是螯合功能基团主要是通过与水溶液 中的金属离子形成配位螯合物，从而达到吸附分离金 属离子的目的，而离子交换基团主要通过为库仑引力 与金属离子作用。
一、 离子交换纤维
2. 制备方法 • （三）共混或共聚物成纤-功能化法
一、 离子交换纤维
2. 制备方法 • （三）共混或共聚物成纤-功能化法
• 共混高聚物纺丝直接制备离子交换纤维
• 例：聚乙烯醇和聚乙烯亚胺按70：30比例共混后 纺丝制备含亚胺的弱碱性离子交换纤维。
一、 离子交换纤维
2. 制备方法
一、 离子交换纤维
4. 螯合纤维的制备及性能
一、 离子交换纤维
4. 螯合纤维的制备及性能
一、 离子交换纤维
4. 螯合纤维的制备及性能
一、 离子交换纤维
4. 螯合纤维的制备及性能
一、 离子交换纤维
4. 螯合纤维的制备及性能
一、 离子交换纤维
4. 螯合纤维的制备及性能
二、 活性炭纤维
1. 进展
二、 活性炭纤维
3. 活性炭纤维的制备原理
• 碳化过程中的化学结构变化 • （2）聚丙烯腈纤维
① 预氧化阶段
② 涤纶反应阶段 ③ 高温反应阶段
二、 活性炭纤维
3. 活性炭纤维的制备原理
• 活化过程的化学反应
二、 活性炭纤维
3. 活性炭纤维的制备原理
• 活化过程的化学反应
二、 活性炭纤维
3. 活性炭纤维的制备原理
二、 活性炭纤维
1. 进展
• 六十年代初，得益于高性能碳纤维的研究发展和活 性炭的工作积累，人们直接采用纤维为原料进行碳化 －活化，成功制备了活性碳纤维（Activated Carbon Fiber），使新一代的纤维状吸附材料成为 现实 • 七十年代中期，人们成功工业化生产了粘胶基、聚 丙烯腈基、木质素基和酚醛基活性碳纤维 • 八十年代中，又成功开发并工业化生产了沥青基活性 碳纤维。
一、 离子交换纤维
2. 制备方法 • （二）接枝共聚-功能化法
• 接枝反应引发方法
一、 离子交换纤维
2. 制备方法
• （三）共混或共聚物成纤-功能化法 • 所谓成纤法就是采用带有离子交换基团的高聚物 （或单体）与成纤高聚物（或单体）共混（或共 聚），经溶液或熔融纺丝而制得离子交换纤维。 或者共混物（共聚物）的单体之一带有可反应的 基团，成纤维后再进一步功能化。
一、 离子交换纤维
2. 制备方法
三种类型：
• （一）有机纤维直接功能化法；
• （二）有机纤维接枝―功能化法；
• （三）共混物或共聚物成纤―功能化法。
一、 离子交换纤维
2. 制备方法 • （一）有机纤维直接功能化法
• 利用有机纤维上本身存在的易反应基团直接或经过简 单预处理后与含离子交换功能团的小分子进行反应， 从而得到离子交换纤维。
二、 活性炭纤维
2. 种类及制备工艺
• 活性炭纤维的制备工艺 • （3）活化工艺 • 活化反应是在高温下用氧化性气体刻蚀碳化纤维，生 成多孔的活性碳纤维。
二、 活性炭纤维
2. 种类及制备工艺
• 活性炭纤维的制备工艺 • （3）活化工艺 • 活性炭纤维的活化工艺条件主要有四个方面：
–活化剂种类 –活化温度 –活化时间 –活化剂浓度
二、 活性炭纤维
3. 活性炭纤维的制备原理
• 碳化过程中的化学结构变化 • （1）纤维素纤维
① 25～150℃，脱去粘胶纤维的吸附水(脱去物理吸附的水)
② 150～240℃，纤维素环的脱水(脱去化学吸附的水) ③ 240～400℃，自由基反应，C—O键及C—C键断裂，放出H2O、CO、CO2 等气体 ④ 400℃以上，进行芳香化，放出H2
• 基体纤维主要有纤维素纤维，聚乙烯醇纤维，聚丙烯、聚乙 烯纤维，此外还有涤纶、氯纶等纤维接枝的研究报道。
一、 离子交换纤维
2. 制备方法
• （二）接枝共聚-功能化法
• 接枝反应引发方法 • A、化学引发
– 通常采用氧化还原引发体系，例如：H2O2-Fe 2+和高价盐(包括KMnO4, Ce 4+, V5+, Cr 6+等)，
第三章 离子交换纤维 和活性碳纤维
一、 离子交换纤维
1. 简介
• 早期的离子交换纤维主要是指以天然纤维素为骨架 的离子交换剂，有纤维状的，也包括粒状的，它们可 制成纸张或布的形式，也就是离子交换纸或布。
• 至今，离子交换纤维的含义已经从原来以天然纤维为 骨架的离子交换剂扩展成为以合成纤维和天然纤维为 基体(骨架)的纤维状离子交换材料。
– 放射性废水的处理 – 超纯水制备和饮用水净化
• 稀有和贵金属的提取和冶炼
– 核工业原料的提取
– 贵重金属的分离回收
– 稀土离子的分离和冶炼
三、 吸附分离功能纤维的应用
1. 离子交换和螯合纤维的主要应用
• 气体中酸性和碱性有害物质的净化
• 离子交换和螯合纤维在分析测试方面的应用
– 痕量金属的富集分离 – 在线富集和测试 – 离子色谱固定相
• 海岛型离子交换纤维 • 以易于功能化的聚苯乙烯和成纤性能良好聚丙烯共混纺丝， 然后进一步功能化所制的系列离子交换纤维，牌号为IONEX。 • 在这种复合纤维基体中，聚丙烯为岛成组分，聚苯乙烯和少 量聚丙烯共混为海组分，然后经过熔融纺丝制得海岛型复合 原纤。
一、 离子交换纤维
一、 离子交换纤维
1. 简介
一、 离子交换纤维
1. 简介
独特的性能特点
• ①纤维材料的比表面积显著大于颗粒树脂； • ②离子交换纤维的交换吸附速度要比相应的粒状树脂快好几倍， 洗脱速度也显著大于树脂； • ③在以分离柱的形式使用时装柱密度(流通阻力)很容易控制， 流通阻力较少而且不会出现材料密化而引起柱堵塞，甚至可以 将柱倒过来； • ④分离系数高； • ⑤由于离子交换纤维可以制成线、无纺布、各种纺织织物等多 种形式，应用灵活，这为工程设备结构的合理选型创造了条件， 更容易实现交换分离装量的小型化及连续化。Biblioteka Baidu
2. 种类及制备工艺
• 活性炭纤维的种类 • • • • • 1、纤维素基活性碳纤维 2、聚丙基烯腈基活性碳纤维 3、沥青基活性碳纤维。 4、酚醛纤维基活性碳纤维。 5、其它活性碳纤维。
二、 活性炭纤维
2. 种类及制备工艺
• 活性炭纤维的制备工艺
二、 活性炭纤维
2. 种类及制备工艺
• 活性炭纤维的制备工艺 • （1）预处理工艺
3. 离子交换纤维的性能
• （一）交换容量
• 离子交换纤维的交换容量主要取决于纤维所含离子交换基团 的多寡以及交换吸附条件。 • 大多数离子交换纤维的总交换容量可达2~5 meq/g，部分可高 达约10 meq/g的水平。提高带功基团组份的接枝率，或增加其 共聚（共混）物中的比例，和提高功能化转化率均有利于提 高离子交换纤维的总交换容量，但往往会带来纤维强度和伸 长率等机械力学性能的下降，使纤维的溶涨度增加。
• 活化过程的孔结构变化
二、 活性炭纤维
4. 活性炭纤维的结构与性能
• 活性炭纤维的化学结构
– 元素组成
– 表面化学官能团 – 体相结构
二、 活性炭纤维
4. 活性炭纤维的结构与性能
• 活性炭纤维的物理结构
– 比表面积
– 孔结构 – 影响活性炭纤维物理织构的因素
二、 活性炭纤维
4. 活性炭纤维的结构与性能
二、 活性炭纤维
2. 种类及制备工艺
• 活性炭纤维的种类 • 活性碳纤维是以高聚物纤维为原料，经高温碳化和活 化而制备的一种纤维状高效吸附分离材料。依据纤维 原料的不同，人们将活性碳纤维分为不同种类，称为 ＸＸＸ基活性碳纤维（ＸＸＸ-based activated carbon fiber）。
二、 活性炭纤维
预处理有两种类型， 其一为盐浸渍预处理。 其二为预氧化处理
二、 活性炭纤维
2. 种类及制备工艺
• 活性炭纤维的制备工艺 • （2）碳化工艺 • 碳化是在惰性气氛中加热升温，逐渐排除纤维中可挥 发的非碳组分，形成类石墨微晶结构的碳化纤维的过 程。
二、 活性炭纤维
2. 种类及制备工艺
• 活性炭纤维的制备工艺 • （2）碳化工艺 • 碳化工序的主要工艺参数： – 碳化过程升温速度 – 碳化温度 – 碳化时间 – 碳化气氛
一、 离子交换纤维
3. 离子交换纤维的性能 • （二）交换动力学
一、 离子交换纤维
3. 离子交换纤维的性能 • （二）交换动力学
• 按照纤维交换动力学模型计算，纤维表面交换层厚度 平均为4.6μm，而纤维直径为0.036 mm，粒内扩散发 生在相当于厚度为~4.6μm的平面内，可近似看作为一 维扩散，而球型树脂却不同，其半径分布为0.1~0.5 mm，且树脂内孔道纵横，属于多维扩散，这样，宏 观上交换反应平衡速度低于交换纤维约一个数量级。
• 纤维素系列离子交换纤维 纤维素纤维直接功能化后，水溶性增加，纤维聚态 结构受到不同程度破坏，为了提高纤维的物理机械性 能，往往要加入一定量双环氧化合物进行交联。
一、 离子交换纤维
2. 制备方法 • （一）有机纤维直接功能化法
• 聚乙烯醇系列离子交换纤维
一、 离子交换纤维
2. 制备方法 • （一）有机纤维直接功能化法
• B、物理引发
– 一般采用高能射线（如60Co r射线）或高能电子束等辐照引发，也可使 用光或机械引发。
一、 离子交换纤维
2. 制备方法 • （二）接枝共聚-功能化法
• 接枝反应引发方法
一、 离子交换纤维
2. 制备方法 • （二）接枝共聚-功能化法
• 接枝反应引发方法
一方面，减小离子交换纤维 的溶胀性，提高纤维的机械 强度和稳定性； 另一方面，也因凝胶化作用 而有利用提高接枝率，从而 提高交换容量。
二、 活性炭纤维
1. 进展
• 活性碳纤维之所以一直受到科学家和企业家的重视，而且成 为当今国际上多孔吸附分离材料研究的热点方向，这是由于 它具有与传统活性炭等吸附材料所不同的化学结构、物理织 构和优异的性能特征 • 碳含量高，比表面积大，微孔丰富，孔径小且分布窄，从而 吸附量大，吸附速度快，再生容易。 • 并且，它能以纱、线、布、毡等形式使用，在工程应用上更 为灵活方便。 • 因此，在化学化工、环境保护、资源能源、医疗卫生、电器、 军工等领域显示出良好的应用前景，成功地被应用于溶剂回 收，废水废气净化、毒气、毒液、放射性物质及微生物的吸 附处理、贵金属的回收、电极制造等方面。
• 活性炭纤维的吸附性能
– 活性炭纤维的吸附容量
– 活性炭纤维对低浓度物质的吸附能力 – 活性炭纤维的吸附速度 – 活性炭纤维的柱法动态吸附特征 – 影响活性炭纤维吸附性能的主要因素
– 活性炭纤维的脱附再生性能
三、 吸附分离功能纤维的应用
1. 离子交换和螯合纤维的主要应用
• 水处理及净化
– 工业废水的处理
• 人们曾尝试在粒状或粉状活性炭的基础上开发了纤维状活性 炭（Fibrous Activated Carbon），例如，通过在粘胶人造 丝的纺丝液中加入粒度小于70微米的活性炭，然后进行纺丝。 通过加热聚酯（芯）/聚乙烯（皮）复合纤维而将粒状活性炭 粘在纤维表皮，再热牵伸。或用粘合剂将粒状活性炭粘附在 纤维上。然而，这样制备的纤维状活性炭由于部分炭粒表面 被覆盖使吸附性能下降。人们还试图将活性炭填灌到空心纤 维中的方法制备纤维状活性炭，但工艺复杂，所制纤维较粗， 容易破裂，不适应于纺织操作。
一、 离子交换纤维
2. 制备方法 • （一）有机纤维直接功能化法
• 纤维素系列离子交换纤维
–含有三个可功能化的羟基，其中6，2位的羟基更容易进行 反应。这些羟基经过酸化酯化、醚化、磺化、膦化、羧基 化可引进阳离子交换基团，经过胺化可引进阴离子交换基 团。
一、 离子交换纤维
2. 制备方法 • （一）有机纤维直接功能化法
• 聚丙烯腈系列离子交换纤维 • 聚乙烯纤维 • 聚氯乙烯纤维
一、 离子交换纤维
2. 制备方法 • （一）有机纤维直接功能化法
一、 离子交换纤维
2. 制备方法 • （一）有机纤维直接功能化法
一、 离子交换纤维
2. 制备方法
• （二）接枝共聚-功能化法
• 制备离子交换纤维最主要的方法。是以天然或合成有机纤维 为基体，通过化学或物理方法引发大分子自由基与含有离子 交换基团的烯类单体接枝共聚，或与含有反应基团的烯类单 体接枝共聚，然后进一步功能化的方法。
一、 离子交换纤维
3. 离子交换纤维的性能 • （三）选择性 • （四）化学稳定性 • （五）力学性能
一、 离子交换纤维
4. 螯合纤维的制备及性能
• 螯合纤维表面也含有丰富的功能基团，不过与离子交 换纤维所不同的是螯合功能基团主要是通过与水溶液 中的金属离子形成配位螯合物，从而达到吸附分离金 属离子的目的，而离子交换基团主要通过为库仑引力 与金属离子作用。
一、 离子交换纤维
2. 制备方法 • （三）共混或共聚物成纤-功能化法
一、 离子交换纤维
2. 制备方法 • （三）共混或共聚物成纤-功能化法
• 共混高聚物纺丝直接制备离子交换纤维
• 例：聚乙烯醇和聚乙烯亚胺按70：30比例共混后 纺丝制备含亚胺的弱碱性离子交换纤维。
一、 离子交换纤维
2. 制备方法
一、 离子交换纤维
4. 螯合纤维的制备及性能
一、 离子交换纤维
4. 螯合纤维的制备及性能
一、 离子交换纤维
4. 螯合纤维的制备及性能
一、 离子交换纤维
4. 螯合纤维的制备及性能
一、 离子交换纤维
4. 螯合纤维的制备及性能
一、 离子交换纤维
4. 螯合纤维的制备及性能
二、 活性炭纤维
1. 进展
二、 活性炭纤维
3. 活性炭纤维的制备原理
• 碳化过程中的化学结构变化 • （2）聚丙烯腈纤维
① 预氧化阶段
② 涤纶反应阶段 ③ 高温反应阶段
二、 活性炭纤维
3. 活性炭纤维的制备原理
• 活化过程的化学反应
二、 活性炭纤维
3. 活性炭纤维的制备原理
• 活化过程的化学反应
二、 活性炭纤维
3. 活性炭纤维的制备原理
二、 活性炭纤维
1. 进展
• 六十年代初，得益于高性能碳纤维的研究发展和活 性炭的工作积累，人们直接采用纤维为原料进行碳化 －活化，成功制备了活性碳纤维（Activated Carbon Fiber），使新一代的纤维状吸附材料成为 现实 • 七十年代中期，人们成功工业化生产了粘胶基、聚 丙烯腈基、木质素基和酚醛基活性碳纤维 • 八十年代中，又成功开发并工业化生产了沥青基活性 碳纤维。
一、 离子交换纤维
2. 制备方法 • （二）接枝共聚-功能化法
• 接枝反应引发方法
一、 离子交换纤维
2. 制备方法
• （三）共混或共聚物成纤-功能化法 • 所谓成纤法就是采用带有离子交换基团的高聚物 （或单体）与成纤高聚物（或单体）共混（或共 聚），经溶液或熔融纺丝而制得离子交换纤维。 或者共混物（共聚物）的单体之一带有可反应的 基团，成纤维后再进一步功能化。
一、 离子交换纤维
2. 制备方法
三种类型：
• （一）有机纤维直接功能化法；
• （二）有机纤维接枝―功能化法；
• （三）共混物或共聚物成纤―功能化法。
一、 离子交换纤维
2. 制备方法 • （一）有机纤维直接功能化法
• 利用有机纤维上本身存在的易反应基团直接或经过简 单预处理后与含离子交换功能团的小分子进行反应， 从而得到离子交换纤维。
二、 活性炭纤维
2. 种类及制备工艺
• 活性炭纤维的制备工艺 • （3）活化工艺 • 活化反应是在高温下用氧化性气体刻蚀碳化纤维，生 成多孔的活性碳纤维。
二、 活性炭纤维
2. 种类及制备工艺
• 活性炭纤维的制备工艺 • （3）活化工艺 • 活性炭纤维的活化工艺条件主要有四个方面：
–活化剂种类 –活化温度 –活化时间 –活化剂浓度
二、 活性炭纤维
3. 活性炭纤维的制备原理
• 碳化过程中的化学结构变化 • （1）纤维素纤维
① 25～150℃，脱去粘胶纤维的吸附水(脱去物理吸附的水)
② 150～240℃，纤维素环的脱水(脱去化学吸附的水) ③ 240～400℃，自由基反应，C—O键及C—C键断裂，放出H2O、CO、CO2 等气体 ④ 400℃以上，进行芳香化，放出H2
• 基体纤维主要有纤维素纤维，聚乙烯醇纤维，聚丙烯、聚乙 烯纤维，此外还有涤纶、氯纶等纤维接枝的研究报道。
一、 离子交换纤维
2. 制备方法
• （二）接枝共聚-功能化法
• 接枝反应引发方法 • A、化学引发
– 通常采用氧化还原引发体系，例如：H2O2-Fe 2+和高价盐(包括KMnO4, Ce 4+, V5+, Cr 6+等)，
第三章 离子交换纤维 和活性碳纤维
一、 离子交换纤维
1. 简介
• 早期的离子交换纤维主要是指以天然纤维素为骨架 的离子交换剂，有纤维状的，也包括粒状的，它们可 制成纸张或布的形式，也就是离子交换纸或布。
• 至今，离子交换纤维的含义已经从原来以天然纤维为 骨架的离子交换剂扩展成为以合成纤维和天然纤维为 基体(骨架)的纤维状离子交换材料。
– 放射性废水的处理 – 超纯水制备和饮用水净化
• 稀有和贵金属的提取和冶炼
– 核工业原料的提取
– 贵重金属的分离回收
– 稀土离子的分离和冶炼
三、 吸附分离功能纤维的应用
1. 离子交换和螯合纤维的主要应用
• 气体中酸性和碱性有害物质的净化
• 离子交换和螯合纤维在分析测试方面的应用
– 痕量金属的富集分离 – 在线富集和测试 – 离子色谱固定相