活性炭纤维材料课件.pptx

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1、活性炭纤维材料ActivatedCarbonFiber（ACF）活性碳纤维概念：活性炭纤维是20世纪60年代起，随着碳纤维工业发展起来的一种新型碳材料。ACF是由有机纤维经炭化、活化而得到。ACF是性能优于活性炭的高效活性吸附材料和环保工程材料。ACF中碳含量大于90%，其余由少量的氢和氧。PAN-ACF中含有一定的氮元素。分类：根据生产中载体的不同，ACF主要分为：黏胶基ACF酚醛基ACF聚丙烯腈基ACF（PAN-ACF）沥青基ACF（PITCH-ACF）木质素ACF活性碳纤维ACF的结构与组成GAC与ACF的结构对比图ACF的结构与组成类型比表面积(m2/g)孔容积(m

2、l/g)细孔直径(nm)组成基元氮含量黏胶基ACF10501.851.317-18μm纤维—PAN-ACF9002.210μm纤维5沥青基ACF20001.101.313μm纤维—酚醛基ACF15000.502.4—GAC9000.754-6μm纤维—表一：ACF与GAC形态特征对比表结论：ACF中经活化生成的空隙90%以上为微孔，这为ACF供了巨大比表面积，且微孔孔径绝大部分相近，在几纳米至几十纳米范围内。颗粒活性炭则含有大量的大孔、过渡孔，孔径呈分散型分布。ACF的结构与组成ACF的性质性质一：吸附性和脱附性强污染物在活性炭纤维表面以多段微孔填充方式迅速、稳定地集中于A

3、CF微孔内。被吸附物质毯状活性碳纤维/(质量)%颗粒活性碳纤维/(质量)%丁基硫醇4300117二甲基硫6428三甲胺9961苯4935表二：对有机物质的平衡吸附量（在20℃饱和蒸汽压下）ACF的性质1.吸附量大对有机气体恶臭，腥臭物质吸附量比粒状活性炭（GAC）大20-30倍。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。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%。对低浓度吸附质吸附能力特别优良，即使10-6数量级的吸附质也能保持很高的吸附率。2.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吸

4、附平衡，其吸附速度比GAC高2—3个数量级。活性炭的吸附性ACF的性质活性炭纤维的脱附性再生容易，脱附速度快。如用120—150℃热空气处理ACF，10—30分钟即可完全脱附。在多次吸附过程中，仍然保持原有的吸附性能。ACF的性质性质二：氧化还原及催化特性活性炭纤维具有气相催化氧化还原功能。通过用H2SO4活化ACF，使其表面有催化能力，可以在NH3存在下把NO还原成N2。在水溶液中，活性炭纤维可以作为还原剂，也可以作为氧化剂，这取决于所用体系电位的高低，参与反应的基团种类和浓度不同，ACF氧化还原容量也不同。ACF的性质性质三：其他特性ACF还兼有纤维的各种特性，能制成束

5、、纸、布、毯等形状，且性能良好。例如，活性炭纤维纸比表面积在原ACF的75%左右，这样方便了工程应用和工艺简化。另外，很容易在ACF大表面积上添加金属、盐类，来改变活化工艺，可以针对特定的ACF产品，用途大大拓宽。ACF的制备ACF的制备，通常以有机高聚物聚丙烯腈(PAN)、酚醛树酯、沥青基、纤维素基、聚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。以PAN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工艺设备ACF的制备步骤一：预处理ACF的制备步骤一：预处理活性碳纤维产品产品一：净水器过滤芯片活性碳纤维产品产品二：活性碳纤维布