活性炭纖維
定義??
活性炭纖維（ACF），亦稱纖維狀活性炭，是性能*于活性炭的**活性吸附材料和環(huán)保工程材料。其*過50%的碳原子位于**表面，構(gòu)筑成**的吸附結(jié)構(gòu)，被稱為表面性固體。它是由纖維狀前驅(qū)體，經(jīng)一定的程序炭化活化而成。較**的比表面積和較窄的孔徑分布使得它具有較快的吸附脫附速度和較大的吸附容量，且由于它可方便地加工為氈、布、紙等不同的形狀，并具有*******性，使得其一問世就得到人們廣泛的關(guān)注和深入的**。目前已在****、催化、醫(yī)藥、**等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
自1962年美國****涉及隨后美國ORNL使用活性炭纖維過濾放射性碘輻射以來，不同前驅(qū)體有機(jī)纖維及其活性炭纖維的**和應(yīng)用得到快速**。美國、英國、前蘇聯(lián)、**是**，是**和使用ACF的大國，年產(chǎn)量近千噸。**的ACF**起始于80**末期，到90**后期陸續(xù)出現(xiàn)工業(yè)化裝置。大多處于實(shí)驗(yàn)室**階*。
前驅(qū)體原料的不同，ACF的生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)也明顯不同。ACF的生產(chǎn)一般是將有機(jī)前驅(qū)體纖維在低溫200 ℃～400 ℃下進(jìn)行穩(wěn)定化處理，隨后進(jìn)行(炭化)活化。常用的活化方法主要有：用CO2或水蒸汽的物理活化法以及用ZnCI2，H3PO，H2PO4，KOH 的化學(xué)活化法，處理溫度在700 ℃～1 000 ℃間，不同的處理工藝(時(shí)間，溫度，活化劑量等)對應(yīng)產(chǎn)品具有不同的孔隙結(jié)構(gòu)和性能。
用作ACF前驅(qū)體的有機(jī)纖維主要有纖維素基，PAN基，酚醛基，瀝青基，聚乙烯醇基，苯乙烯/烯烴共聚物和木質(zhì)素纖維等。商業(yè)化的主要是前4種。
活性炭纖維是一種典型的微孔炭（MPAC），被認(rèn)為是“*微粒子、表面不規(guī)則的構(gòu)造以及*狹小空間的組合”，直徑為10 μm～30μm?？紫吨苯娱_口于纖維表面，*微粒子以各種方式結(jié)合在一起，形成豐富的納米空間，形成的這些空間的大小與*微粒子處于同一個(gè)數(shù)量級，從而造就了較大的比表面積。其含有的許多不規(guī)則結(jié)構(gòu)-雜環(huán)結(jié)構(gòu)或含有表面官能團(tuán)的微結(jié)構(gòu)，具有**的表面能，也造就了微孔相對孔壁分子共同作用形成強(qiáng)大的分子場，提供了一個(gè)吸附態(tài)分子物理和化學(xué)變化的高壓**。使得吸附質(zhì)到達(dá)吸附位的擴(kuò)散路徑比活性炭短、驅(qū)動力大且孔徑分布集中，這是造成ACF比活性炭比表面積大、吸脫附速率快、吸附效率高的主要原因。
功能化主要通過孔隙結(jié)構(gòu)控制和表面化學(xué)改性來滿足對**物質(zhì)的**吸附轉(zhuǎn)化。
ACF通常適用于氣相和液相低分子量分子(MW=300以下)的吸附。當(dāng)吸附劑微孔大小為吸附質(zhì)分子臨界尺寸的兩倍左右時(shí)，吸附質(zhì)較容易吸附。孔徑調(diào)整的目的就是使ACF的細(xì)孔與吸附質(zhì)分子尺寸相當(dāng)，通常采用下列方法：1)活化工藝或活化程度的改變（*納米級）；2)在原纖維中添加金屬化合物或其它物質(zhì)經(jīng)炭化活化，或采用ACF添加金屬化合物后再活化（中孔為主），原料纖維預(yù)先具有接近大孔的孔徑（大孔）；3)烴類熱解在細(xì)孔壁上沉積、高溫后處理（使孔徑變小)。
表面化學(xué)改性主要改變ACF的表面酸、堿性，引入或除去某些表面官能團(tuán)。經(jīng)高溫或經(jīng)氫化處理可脫除表面含氧基團(tuán)(還原)；通過氣相氧化和液相氧化的方法可獲得酸性表面。改性需綜合考慮物理結(jié)構(gòu)與化學(xué)結(jié)構(gòu)的影響。
型 號 | SY- 1000 | SY- 1300 | SY - 1500 | SY-1600 |
比表面積(㎡/g) | 900-1000 | 1150-1250 | 1300-1400 | 1450-1550 |
吸苯量 (w t%) | 30-35 | 38-43 | 45-50 | 53-58 |
吸碘值 (mg/g) | 850-900 | 1100-1200 | 1300-1400 | 1400-1500 |
活性炭纖維是繼粉狀活性碳和粒狀活性炭之后的*三代產(chǎn)品。做為**功能吸附材料具有成型性好,耐酸耐堿,導(dǎo)電性和化學(xué)穩(wěn)定性好等*點(diǎn)。其不僅比表面大,孔徑適中和分布及吸脫速度快,而且具有不同的形態(tài),廣泛用于環(huán)保工業(yè)、電子工業(yè)、化學(xué)工業(yè)與輻射防護(hù)、醫(yī)用生理衛(wèi)生等,具有廣闊的**前景。
活性炭纖維的應(yīng)用相當(dāng)廣泛,可用于有機(jī)溶劑的回收裝置,水的凈化,有害有毒氣體的去除和凈化及電子電器材料等。
**是**活性炭纖維*早的**,**的東洋紡織公司1975年實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。在20世紀(jì)70**,已開始應(yīng)用有機(jī)物炭化技術(shù)的**用于****等方面,并由此受到各國****人員的密切關(guān)注,現(xiàn)已成為當(dāng)代****的熱點(diǎn)項(xiàng)目之一,并已進(jìn)入工業(yè)化的**時(shí)期,總產(chǎn)能力為千噸。我國從80**開始投入**進(jìn)行**,到90**末開始進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)時(shí)期,**的產(chǎn)能為百噸。
我國的生產(chǎn)與**還僅處于初始階*,其應(yīng)用領(lǐng)域還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有打開,在水處理,工廠的空氣凈化,化學(xué)物質(zhì)的吸附應(yīng)用方面其********,隨著****各項(xiàng)法規(guī)的進(jìn)一步建立與**和綠色化學(xué)時(shí)代的到來,ACF必將呈現(xiàn)光明的**前景。
