活性炭纤维在含碳吸附型防护服中的应用

活性碳纤维的特性

活性碳纤维的特性 1) 吸附量大 活性碳纤维对有机气体及恶臭物质（如正丁基硫醇等）的吸附量比粒状活性炭（ GAC ）大几倍至十几倍。对无机气体也有较好的吸附能力。对水溶液中的无机物、染料、有机物及贵金属的吸附量比 GAC 高 5 — 6 倍。对微生物及细菌也有很好的吸附能力（如对大肠杆菌的吸附率可达 94 — 99% ）。对低浓度吸附质的吸附能力特别优良。如对于吸附质的浓度在几 ppm 级时仍可保持很好的吸附量，而 GAC 等吸附材料往往在几十ppm浓度时才有良好的吸附能力。 2) 吸附速度快 对于从气相中吸附气态污染物的吸附速度非常快，对液体的吸附也可很快达到吸附平衡，其吸附速率比 GAC 高数十倍至数百倍。 3) 再生容易，脱附速度快 在多次吸附和脱附过程中，仍能保持原有的吸附性能。如用 120-150 ℃蒸汽或热空气再生处理 ACF 10-30 分钟即可达到完全脱附。 4) 耐热性好 在惰性气体中可耐高温 1000 ℃以上，在空气中的着火点高达 500 ℃以上。 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。 活性碳纤维的介绍 一般传统上所使用的活性炭可分为粉末状活性炭（AC）和颗粒状活性炭(GAC)，上世纪六十年美、日、俄等国家相继研发出第三种形态的活性炭称为活性碳纤维（ Activated Carbon Fibers, /ACF ）。国内在七十年代末八十年初, 也研发出活性碳纤维。因为活性炭纤维其表面遍布微孔，以及可经二次加工，成为不同形态的毡及布状的材料，与传统的颗粒炭相比，具有较快的吸附、脱附的速度和更便利的操作维护等优点 活性碳纤维（以下简称ACF）的诞生在整个环保产业是一场革命。ACF是以粘胶基纤维为原料，经高温碳化、活化后制成的纤维状新型吸附材料，与社会上公认的比较好的吸附材料颗粒状活性炭相比，ACF具有以下显著的的特点：（一）、比表面积大，有效吸附量高。由于同样重量的纤维的表面积是颗粒的近

活性炭纤维

活性炭纤维是一种新型、高效、多功能吸附材料，产品为黑色、毡状织物，具有比表面积大，孔径分布窄，在液相、气相中对有机物和阴、阳离子吸附效率高，吸、脱附速度快，可再生循环使用，同时耐酸、碱，耐高温，适应性强，且可加工成任何形状，该产品在防止环境污染、食品加工、医疗卫生、劳动保护及国防等领域，具有广泛的应用前景，如饮用水净化、工业污水处理、空气净化、脱臭、防毒、液体脱色、溶剂回收等。 二.活性炭纤维毡（布）系列主要指标: 比表面积（m2/g）：700-1500 碘吸附（mg/g）：700-1500 苯吸附（%）：25-50 亚甲蓝脱色（mg/g）：100-200 其它数据 原料：聚丙稀晴基，粘胶基，复合型 规格： 长度：0.5-30m 宽度：0.6-1.2m 厚度：1-5mm 包装：10KG/纸箱 体积：1200mm 活性炭纤维毡(ACF FELT) 活性炭纤维毡采用天然纤维或人造纤维无纺毡经炭化、活化等系列工艺制成。性能：极大的比表面积：900-220m2/g，吸附容量大。微孔直径：5-100A。，吸附速度快，是颗粒活性碳的10-100倍。脱附方便，且脱附以后活性炭纤维吸附能力基本不变。良好的导电性，耐酸、碱，成型性好。用途：溶剂回收，空气净化，水净化防毒、防化，医用，除味，除臭，耐高温及保温电极材料。 粘胶基活性炭纤维毡是以粘胶纤维毡为原料制得的活性炭纤维，用途①溶剂回收：对苯类、酮类、酯类、石油类均能吸附回收； ②空气净化：能吸附过滤空气中的恶臭、体臭、烟气、毒气、O3、SO2等。 ③水净化：能去除水中的重金属离子、致癌物质、臭味、霉味、细菌及脱色等；可用于自来水、食品工业用水及工业用纯水等处理；

活性碳纤维试验报告

活性碳纤维用于液体脱色试验报告小试的各方面情况至关重要，请务必准确、清楚地将小试的真实情况体现在本报告中！ 试验单位:阜宁县安勤化学有限公司 试验人员：崇恩俊试验日期： 2018 年 11 月 5 日 一、试验原理和目的 脱色是纯化工业料液常见的单元过程，以往多采用粉末活性碳作为脱色吸附剂。 活性碳纤维的特殊结构决定了其比表面积远大于粉末活性碳的比表面积，因此，活性碳纤维对液体中的分子型发色基团和助色基团的吸附速度和吸附量均远大于粉末活性碳；并且由于活性碳纤维具有极快的解吸再生速度，使其能多次重复使用。 我公司研制开发的新型活性碳纤维除具有上述活性碳纤维的普遍特点外，是目前唯一活性碳含量达到99%的活性碳纤维，从而避免了其与液体接触发生溶出而造成液体污染。将其代替粉末活性碳用于液体脱色，能实现经济上和环境上的效益，并改善液体脱色的操作环境。 本试验目的在于对比活性碳纤维与粉末活性碳用于特定料液吸附脱色的实际效果，筛选出用于该特定料液脱色最适宜的活性碳纤维。 二、常规试验方法 1、试验用料液准备 取800ml待脱色料液（原液），分为均等的8份，分放于8个容器中，每份100ml。分别编号为0、1、2、3、4、5、6、7。其中0号原液不进行脱色试验。 2、对照号 将7号容器中的料液，按生产投料配比加入粉末活性碳，模拟生产过程进行脱色试验，然后将脱色后的混合物通过滤纸用布氏漏斗抽滤，滤纸上截留废碳，滤出澄清的料液。 3、试验号 （1）对待脱色料液的预处理 若料液中有不溶物，必须预先过滤除去！ （2）对活性碳纤维的预处理 用镊子夹住裁剪好的活性碳纤维，在沸水中晃动20秒，以洗脱保护剂!

活性炭纤维研究与应用进展_程祥珍

第21卷　第2期V ol 121　N o 12 材　料　科　学　与　工　程　学　报Journal of Materials Science &Engineering 总第82期Apr.2003 文章编号:10042793X (2003)022******* 收稿日期:2002208211;修订日期:2002210223 作者简介:程祥珍(1977-),女,国防科技大学航天与材料工程学院博士生,现从事高性能S iC 纤维研究. 活性炭纤维研究与应用进展 程祥珍,肖加余,谢征芳,宋永才 (国防科技大学航天与材料工程学院CFC 重点实验室,湖南长沙　410073) 【摘　要】　活性炭纤维(ACF )是由有机纤维先驱体制得的一种理想的高效吸附材料。ACF 以其特殊的表面 化学结构和物理吸附特性广泛应用于环境保护、电子工业、化工、医疗卫生、低成本S iC 纤维制备等领域。本文就ACF 的结构与吸附特性、制备与应用等做了较系统的综述,并对其发展趋势做出了展望。 【关键词】　活性炭纤维;制备;结构;吸附特性;应用中图分类号:T Q342+174 文献标识码:A R esearch and Application Progress of Activated C arbon Fiber CHENG Xiang 2zhen ,XIAO Jia 2yu ,XIE Zheng 2fang ,SONG Yong 2cai (College of Aerosp ace &Materials E ngineering ,N ational U niversity of Defense T echnology ,Ch angsh a 410073,China) 【Abstract 】　As high effective ideal ads orbents ,activated carbon fibers (ACF )are prepared from the precurs ors of s ome organic fibers.Due to the special sur face structure and ads orption properties ,ACF are widely used in the fields such as environmental protection ,electronic industry ,medical treatment ,chemical engineering ,and low 2cost S iC fiber.The microstructures ,ads orption properties ,preparation methods ,and applications of activated carbon fibers are briefly reviewed.Meanwhile ,the next research objective is prospected. 【K ey w ords 】　activated carbon fiber ;preparation ;structure ;ads orption properties ;application 1　前　言 活性炭纤维(Activated Carbon Fiber ,ACF )作为一种理想的高效吸附材料,是在碳纤维技术和活性炭技术相结合的基础上发展起来的,是继粉状和粒状活性炭(G ranular Activated Carbon ,G AC )之后的第三代活性炭产品[1～4] ,并以 其特殊的表面化学结构和物理吸附特性广泛应用于环保、电子、医用卫生、化工等领域。 1962年,美国专利首次涉及到ACF 技术,Abbott 以粘胶 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料,制得PAN 基ACF ; 1972年,Arons 和Macnair 以酚醛为原料制得ACF ;1975年, 东洋纺织公司制成高性能粘胶基ACF 和再生ACF ;1983年,日本炭素公司和尤尼吉卡公司开发生产沥青基ACF ; 1977年,商品粘胶(纤维素)基ACF 问世,其后聚丙烯腈 (PAN )基、酚醛基、沥青基相继实现工业化生产;日本、美 国、俄罗斯、英国,特别日本是研究和使用ACF 的大国,年产量近千吨[4,5]。 20世纪80年代,我国上海纺织科学研究院、中国纺织 大学、中山大学和中国科学院山西煤炭化学研究所、复旦大 学、天津工业大学、天津大学、吉林工学院等单位也开展了 ACF 的研究工作。90年代以来,我国在ACF 的研究和生产 方面也取得了很大进步,ACF 的生产能力已达数百吨[4～6]。如1995年鞍山东亚碳纤维有限公司建成年产45吨的沥青基Carboflex ACF 生产线[5]。此外,秦皇岛紫川炭纤维有限公司是国内生产粘胶基ACF 及其制品的规模较大的专业化企业之一。 2　ACF 的制备 作为ACF 先驱体的有机纤维主要有粘胶基、聚丙烯腈 (PAN )基、酚醛基、沥青基、聚乙烯醇(PVA )基、苯乙烯Π烯烃共聚基和木质素纤维等,其中前四种均已实现工业化[1～6]。不同原料生产的ACF 的主要优缺点如表1所示[1,2]。 以PAN 基ACF 及其制品为例,其制备工艺如图1所示[2～4]。 预处理主要有盐浸渍和预氧化两种方式[2,4]。盐浸渍是将原料纤维充分浸渍在盐(磷酸盐、碳酸盐、硫酸盐等)溶液中,然后使其干燥。该法用在粘胶基ACF 生产中,与直

活性炭纤维及其在水处理中的应用

活性炭纤维及其在水处理中的应用活性炭纤维(ACF) 是继粉状活性炭( PAC) 和颗粒活性炭( GAC) 之后的第三代活性炭产品,是20世纪70 年代后期发展起来的一种高效活性吸附材料和环保工程材料。ACF 的前驱体是炭纤维,是由有机纤维原料经炭化、活化而成。根据生产中前驱体的不同,目前实现工业化生产的活性炭纤维产品主要分为粘胶基ACF、酚醛基ACF、聚丙烯腈基ACF、沥青基ACF等。由于前驱体的差异,不同的ACF 产品具有不同的功能。实际工作中应根据需要选取相应的ACF。 1、ACF的特点及性能 ACF有丰富的微孔结构和巨大的比表面积,它有多种形式的制成品, 与粉末状和颗粒状吸附材料相比,吸附和脱附速率更快,而且使用更灵活方便。另外, ACF在震动下不产生装填松动和过分密实的现象,克服了在操作过程中形成沟槽和沉降的问题。与AC相比, ACF的优势极其明显。首先, ACF的细孔结构不同于AC, ACF的微孔结构丰富且孔径分布集中(1-2nm), 微孔体积占总孔体积的90%左右, 没有过渡10 %左右; ACF的比表面积较大, 一般都在1000m2/g以上, 甚至可达3000m2 / g , 从而具有更大的吸附容量;ACF的微孔直接分布于纤维的表面,因而吸附质扩散的路径短、时间短,其吸附和再生的速率快,可在较温和条件下再; AC的细孔由大孔(控制扩散速率)、中孔和微孔组成,吸附质扩散要相继经过大孔、中孔和微孔,其扩散路径长、时间长,吸附和再生的速率慢, 因而ACF具有比AC大的吸附动力系数,吸附速

率较AC高2 -3个数量级, 再生容易且再生率高, 可重复使用上千次, 使用寿命达数年之久。其次, ACF的化学组成与AC有差别。不同原料或相同原料但不同方法制得的ACF, 其表面有不同的官能团,如胺基、亚胺基及磺酸基等,它们对某些吸附质具有特殊的吸附能力和氧化还原及催化特性。因为ACF具有电性能, 可利用ACF的导电性,将其作为电极,通过电杀菌作用解决细菌繁殖问题。 2、活性炭纤维在水处理中的应用 1）废水处理 ACF用于水的净化处理具有吸附容量大、吸附速度快、脱附速度快、灰分少、处理量大且使用时间长的优点。将ACF用于环保工程中, 其操作安全, 由于体积密度小和吸脱层薄, 不会造成蓄热和过热现象,也不易发生事故, 且节能和经济, 可用于大型上水、净水处理,不仅净化效率高, 而且处理量大,装置紧凑, 占地面积小, 设备投资小和效益高。ACF适用于各种有机废水的处理。可对含氯废水、制药厂废水、有机染料废水、造纸黑液、苯酚废水、四苯废水、己内酰胺废水、二甲基乙酰胺和异丁醇废水进行处理。其吸附能力比粉状活性炭的吸附能力高得多, 尤其适用于高平衡浓度时, 每克ACF的吸附量约为粉状活性炭的3倍。其吸附能力随温度升高而提高。 用剑麻基ACF 可有效去除水中的各种有机染料, 如亚甲基兰、结晶紫、铬兰黑R等,去除率高达100 %; 沥青基ACF可有效地吸附酸性染料, 如酸性蓝74、酸性橙10等, 也用于直接染料如直接蓝19、直

利用活性碳纤维治理有机废气

利用活性碳纤维治理有机废气 1 背景 有机废气就是气态污染物的一部分，来自各个行业所排放的化工废气、含氟废气、气态碳氢化合物、恶臭气体等。机废气的治理方法有三种：第一种是催化燃烧法，它利用某种催化剂来分解或使有机废气燃烧后变成无害气体，不能回收；第二种是吸收法，以特定的某种化学液体来吸收有机废气，然后再进行分离，运行成本较高，回收效果不好，局限性比较大；第三种就是吸附法，它以活性炭物理吸附为主，应用范围最广，具有运行成本低及可回收物料的特点。 吸附法的关键是吸附剂和吸附工艺设备配置。该方法是将有机气体吸附到吸附剂上，然后再将其从吸附剂上脱离下来成为液体，收集并处理后即可重新回用于生产或出售。 2 材料 长期以来，人们一直以活性碳颗粒作为吸附剂来吸附这些化学有机物废气，但是由于活性碳颗粒的表面积较小，所以为了增大活性碳接触面积，就须大量填充，使得吸附装置体积庞大，而且时间一长，碳颗粒会变成粉末，影响吸附量，更有甚者，它需要经常更换，在更换时黑尘四起，严重污染工作场所。黑尘还会进入操作者呼吸道，危害人类健康。 活性碳纤维（以下简称ACF）的诞生在整个环保产业是一场革命。ACF是以粘胶基纤维为原料，经高温碳化、活化后制成的纤维状新型吸附材料，与社会上公认的比较好的吸附材料—颗粒状活性炭相比，ACF具有以下显著的的特点： （一）、比表面积大，有效吸附量高。由于同样重量的纤维的表面积是颗粒的近百倍，所以需要填充的活性碳纤维的重量非常小，然而吸附效率却非常高，根据所处理废气的有机气体含量和其它物理特性的不同，吸附效率在85％至98％之间，多级吸附工艺可以达到99.99％,远远高于活性碳颗粒吸附法的最高吸附率88％，而且体积及总重量也都很小。 （二）、吸附﹑脱附行程短，速度快；脱附﹑再生耗能低。ACF对有机气体吸附量比颗粒状活性炭(GAC)大几倍至几十倍，对无机气体也有很好的吸附能力，并能保持较高的吸附脱附速度和较长的使用寿命。如用水蒸气加热6-10分钟，即可完全脱附，耐热性能好，在惰性气体中耐高温1000℃以上，在空气中着火点达500℃以上。 （三）、形状可变，使用方便。由于活性碳纤维可以做成毡式，所以更换起来非常方便，不

活性炭纤维废气吸附回收装置

活性炭纤维废气吸附回收装置 设备特点: 1）. 吸附率高，活性炭纤维用量少，造价低。 活性炭纤维吸附、脱附速度快，每一次循环的吸附时间短，装填量小，设备精巧，投资低。 2﹚. 回收溶剂品质高 吸附和解吸的时间短，温度相对不高，不促使有机物分解，因此回收溶剂可直接回用生产。 3﹚. 运行能耗低、费用低。 活性炭纤维的脱附、再生能耗低，缠绕芯的气流阻力小、风机功率小，设备耗能低。 4﹚. 全自动控制、无人值守运行。 采用可编程控制器中央控制，集成电磁阀、气缸执行动作，可靠性高。按照工艺流程设计的模拟盘显示，有故障检测及指示功能，一目了然。也可以配合客户DCS系统做配套设计。 5﹚. 低成本实现大风量处理。 根据多年实践经验总结进化的先进运行工艺专利技术，能够配置最少的吸附器个数而达到最大的废气处理能力，从而降低了造价、减少了用户的占地面积。6﹚. 安全可靠、适用于有爆炸危险场所。 采用防爆风机、防爆泵。控制柜、气动柜采用正压防爆技术，外部信号通过安全栅连接，系统接地，确保了装置的安全性。 7﹚. 不仅可以治理污染，而且回收的物品会产生经济效益，短期内即可收回投资。 活性炭纤维有机废气净化回收装置可吸附回收的有机物种类: 烃类：苯、甲苯、二甲苯、ｎ－乙烷、石脑油、护膜挥发油、环己烷、稀薄剂等。 卤烃：三氯乙烯、全氯乙烯、三氯乙烷、二氯甲烷、三氯苯、三氯甲烷、四氯化碳、氟利昂类等。 酮类：丙酮、ＭＥＫ、ＭＩＢＫ、环己酮等。 酯类：乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲基环己烷等。 乙醚类：油酸乙酯、二氧杂环己烷、ＴＨＦ、糠醛、甲基溶纤剂等。 醇类：甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇等。 聚合用单分子物体：氯乙烯、丙烯酸、丙烯酸酯、苯乙烯、醋酸乙烯等。 其它有机物能否吸附需进行试验认证。 有机废气治理的经济效益及社会效益 社会效益控制了工业废气超标排放，治理了环境污染，改善了职工生产、生活环境，增强了人民群众的身体健康。 经济效益回收了废气中的有机物，这些有机物质可以重新利用，其经济效益也是非常可观的。 吸附法治理工业有机废气的基本原理: 由于固体表面上存在着未平衡和未饱和的分子引力或化学键力，因此当此固体表面与气体接触时，就能吸引气体分子，使其浓聚并保持在固体表面，此现象称为吸附。利用固体表面的吸附能力，使废气与大表面的多孔性固体物质相接触，废气中的污染物被吸附在固体表面上，使其与气体混合物分离，达到净化目的。 根据气体分子与固体表面分子作用力的不同，吸附可分为物理吸附和化学吸附，前者是分子间力作用的结果，后者是分子间形成化学键的结果，我们采用的是物理吸附。 活性炭纤维(ACF)具有以下优异特性： ａ）比表面积大，有效吸附容量高。 ｂ﹚吸附、脱附过程短，速度快；脱附、再生能耗低。ｃ﹚强度高、不脱粉、寿命长、不会造成二次污染。

活性炭纤维的制备及在核生化防护服中的应用

国防技术基础 ２００８年５月 第５期 活性炭纤维的制备及在核生化防护服中的应用 　摘 要：介绍了活性炭纤维的孔隙分布、特性、制备方法及活性炭纤维在核生化防护服上的应用；介绍了国内核生化防护服用活性炭纤维复合织物的研究进展。　关键词：活性炭纤维 核生化 防护服 复合织物 刘恩文 （总装备部防化军事代表局驻宜昌地区军事代表室） 活性炭纤维（Ａｃｔｉｖａｔｅｄ　Ｃａｒｂｏｎ　Ｆｉｂｅｒ，ＡＣＦ）是指炭纤维（Ｃａｒｂｏｎ　Ｆｉｂｅｒ，ＣＦ）及可炭化纤维（Ｃａｒｂｏｎｉｚａｂｌｅ　Ｆｉｂｅｒ）经过物理活化、化学活化或两者兼有的活化反应所制得的具有丰富和发达孔隙结构的功能性炭纤维。基于ＡＣＦ比一般活性炭（ＡｃｔｉｖａｔｅｄＣａｒｂｏｎ，ＡＣ）有着更为优越的孔隙结构和形态，可用作功能材料，在国防、环境保护、化工、卫生、电子、电化学等领域得以广泛应用。 １．活性炭纤维的孔隙结构、分布及其特性活性炭和活性炭纤维均属多孔碳材料，活性炭纤维与粒状活性炭（ＧＡＣ）的孔隙结构和细孔直径分布见图１，从图中可以看出，ＡＣＦ的孔型开口在其表面，孔形为狭缝形，其细孔直径为单峰型分布；ＧＡＣ的孔型为树枝状，有大孔、中孔和微孔，分布较宽，细孔直径为多峰型分布。两者结构不同，使其在吸、脱附速度及吸附量有很大差异；与活性炭比较具有以下特点［１］　： （１）单丝直径细，约８～２０μｍ，活性炭为１～３ｍｍ，表面积大，约比粒状活性炭大两位数，吸附面积大； （２）有效吸附孔分布窄，属于单分散型，活性炭属于多分散型孔分布； （３）没有或很少有大孔，且为径向开孔扩散阻力小，吸附、脱附的行程短，吸、脱附速度快 （约为活性炭的１０～１００倍）　； （４）外表面积（０．２～２．０ｍ２／ｇ），较活性炭（０．００１ｍ２／ｇ）大得多，吸附位多，吸附容量大； （５）体密度小，漏损小，处理速度快，可实现设备小型化、高效化和自动化； （６）杂质少，纯度高，不会污染吸附的气体或液体； （７）强度高，粉尘少，不会造成二次污染；（８）形态多，后加工性好，适应性强，有纤维、布、毡、纸以及蜂窝状、波纹状和各种定型制品； （９）易再生，失活少，使用寿命长；（１０）导电，导热，蓄热量小，操作、维修方便，使用安全。 图 １　活性炭纤维与粒状活性炭的细孔直径分布

活性碳纤维的制备及性能研究

第23卷 第4期2000年8月 鞍山钢铁学院学报 Journal of Anshan Institute of I.&S.Technology Vol.23No.4 Aug.2000活性碳纤维的制备及性能研究 高首山1,孙家军1,刘文川2 (1.鞍山钢铁学院数理系,辽宁鞍山 114002;2.中国科学院金属研究所,辽宁沈阳 110015) 摘 要:系统地研究了活性碳纤维的KOH活化法与水蒸气活化法,比较了两种活化方法的 活化条件,测量了比表面积,用碘值、苯值测定了活性碳纤维的吸附性能、脱附性能,用循环吸 附、脱附方法研究了活性碳纤维的再生能力,并与颗粒状活性碳进行了比较.结果显示KOH 活化的活性碳纤维无论从比表面积、微孔结构,还是在吸附、脱附性能上,都优于水蒸汽活化 的活性碳纤维. 关键词:活性碳纤维;活化;吸附;脱附;再生 中图分类号:TQ342 86 文献标识码:A 文章编号:1000 1654(2000)04 0249 05 吸附与分离技术是环境保护工程中的一项有效措施,应用各种吸附剂,把各种工业废水和废气中的有毒物质吸收出来(可以重新利用),使排放的气体和液体符合环保的标准.吸附与分离技术的关键在于吸附剂,常用的吸附剂有活性炭、硅胶、酸性白土和沸石分子筛等.但是,这些材料不仅吸附能力低,而且操作性能和再生能力差.因此,寻找更为优良的吸附材料,一直成为各国专家学者们关注的课题[1]. 活性碳纤维(Activated Carbon Fiber,AC F)是多孔碳家族中具有独特性能的一员,具有比表面积大,微孔丰富,孔径分布窄,吸附、脱附速度快,重量轻,容易再生等优点[2]. 活性碳纤维的前躯体为碳纤维或各类预氧化纤维,其主要成分为碳材料.常用的活性碳纤维制备即活化方法按活化剂的不同,分为气体活化法和化学试剂活化法两种.气体活化法以水蒸汽、二氧化碳或微量空气为氧化介质,使碳材料中无序碳部分氧化刻蚀成孔,这种方法使用的比较多,研究的也较为清楚[3];化学试剂活化法用化学药剂浸泡碳材料,在加热活化过程中,使其中的碳元素以一氧化碳、二氧化碳等小分子形式逸出,常用的化学药剂有ZnCl2,KOH等,由于这种方法产生的活性碳纤维性能不稳定[2],所以较少使用.本文对化学试剂活化法进行了系统的研究,用这种方法制出了性能优异的活性碳纤维,与气体活化制备的样品进行了比较. 1 活化工艺与样品制备 传统的化学试剂活化法是用KOH水溶液浸泡前躯体纤维,捞出烘干后,置于活化炉中,在氮气保护下升温加热,由于纤维中含有氢、氧等成分,反应激烈,不易控制,所以制得的样品性能不稳定. 本文采用的方法为先把前躯体聚丙烯晴基(PAN)纤维放入加热炉中隔绝空气加热碳化,使其中的氢、氧、氮等成分脱离逸出,制成碳纤维,然后把制得的碳纤维置于10%-40%的KOH水溶液中浸泡12 h,取出后,烘干称重,置于活化炉恒温区内,以5-20 /min的升温速度在氮气保护下升温至预定温度(700-850 ),恒温一定时间(20-60min)后,在氮气保护下降温取出后称重,反复水洗烘干,再称重,计算纤维收率,测量比表面积. 同时,用水蒸汽活化制得一定量的活性碳纤维样品,以便于比较.具体操作方法为:把PAN基碳纤 收稿日期:1999-11-14. 作者简介:高首山(1968-),男,辽宁朝阳人,讲师.

活性炭纤维的吸附效果研究及在空气净化方面应用

活性炭纤维的吸附效果研究及在空气净化方面应用 江苏省卫生防疫站　张秀珍　李延平　徐强　匡国正　吴玉珍 南京大学　刘文菁 摘要　介绍了活性炭纤维的特性、用途。以及对活性炭纤维进行了吸附效果的实验研究。结果表明,活性炭纤维因其比表面积大,微孔丰富,阻力小使气体或液体容易通过而对有机物具有较高的平衡吸附容量和良好的吸附能力。本文还叙述了活性炭纤维在空气净化方面的功用。 关键词　活性炭纤维　有机物　平衡吸附　空气　净化 活性炭纤维含炭量高,比表面积大,微孔丰富,孔径分布高,是近几十年来迅速发展起来的一种新型高效材料,具有优异的结构与性能特征。由于活性炭纤维的外表面积、比表面积均比颗粒活性炭大,所以其吸附速度和解吸速度也比颗粒活性炭大得多。同时因阻力小,气体或液体易于通过,所以作为活性炭的新品种正在扩大其应用范围(1)。如用于空气净化器和空调器方面对室内空气中有害气体的吸附以及用于家用净水器来改善饮用水水质等,正日益引起人们的重视。 1　活性炭纤维的特性与用途 活性炭纤维是从有机纤维制造的,合成纤维或天然纤维是其原始原料。对活性炭纤维优劣的评价基本上由吸附力,吸附容量和吸附速率等因素进行的,而这些因素依赖于活性炭纤维的表面特性。表面特性有物理的(微孔容量,比表面积,微孔构造)和化学的(官能团作用),吸附容量和吸附速率依赖于物理特性,吸附力依赖于表面的化学特性(2-4)。活性炭纤维的吸附性能首先表现在其微观结构。活性炭纤维的微孔全部位于其表面,其孔径又比活性炭的孔径几乎小一倍,有的甚至一倍多。故所有的孔均很容易产生毛细血管凝聚作用,吸附质的分子容易凝聚于微孔中,不易蒸发出去,因而提高了吸附效能。(4) 活性炭纤维对于苯酚、丁烷、氰化氢、硫化氢、二氧化氮、氨、甲醛等污染物的吸附极为有效(2)。本文对甲苯、氨、甲醛进行了吸附试验。 1.1　试验样品的选择　根据本课题的要求,选择了两种活性炭纤维,分别为工业碳制成的活性炭纤维与天然植物制成的活性炭纤维。 1.2　试验样品的填装与吸附实验　首先对各种活性炭纤维进行吸附试验前的处理。将试验样品剪成10×5mm2的小块,,在110～120℃下烘干2小时,然后置于干燥器中冷却备用。用直径为13mm的U型管作为吸附柱。称取1g或2g(根据吸附需要)的活性炭纤维填充到吸附柱中,然后将吸附柱接入测定装置内。在一定条件下,将含有一定苯、氨等蒸气的混合气体,以1.5l/ min的速度不断地通过吸附柱内的吸附层,待吸附达到饱和时,以被测试样品所吸附的苯或氨的质量与吸附样品之百分率,以表示被测样品对苯、氨等有害气体的吸附能力。 活性炭纤维对苯、氨、甲醛平衡吸附容量(25℃时饱和蒸汽下的吸附容量)如表1所示。 表1　有机物的平衡吸附容量(本文实验) 吸附质 粘胶基活性炭纤维 (m g/g) 纸片活性炭纤维 (mg/g)氨248162 苯325214 甲醛278176 表2　有机物的平衡吸附容量(国内实验)(4)吸附质活性炭纤维(mg/g)颗粒状活性炭(mg/g)正丁硫醇1104.8613.0 二甲硫醚686.6436.6 二硫化碳723.5520.1 苯326213苯乙烯328219 甲苯333243 环乙烷232185 丙酮319224 甲醇288205 从表1可以看出活性炭纤维对某些有机物的平衡吸附容量与基材的关系较为密切,不同的基材吸附容量也不一样。粘胶基活性炭纤维的微孔较纸片状活性炭纤维丰富。外表面积也比纸片状活性纤维大,也就是说粘胶基活性炭纤维的有效吸附表面积自然要大于纸片状 6

活性碳纤维的特性

活性碳纤维的特性 1)吸附量大 活性碳纤维对有机气体及恶臭物质（如正丁基硫醇等）的吸附量比粒状活性炭（GAC ）大几倍至十几倍。对无机气体也有较好的吸附能力。对水溶液中的无机物、染料、有机物及贵金属的吸附量比GAC 高5—6倍。对微生物及细菌也有很好的吸附能力（如对大肠杆菌的吸附率可达94—99%）。对低浓度吸附质的吸附能力特别优良。如对于吸附质的浓度在几ppm 级时仍可保持很好的吸附量，而GAC 等吸附材料往往在几十ppm浓度时才有良好的吸附能力。 2)吸附速度快 对于从气相中吸附气态污染物的吸附速度非常快，对液体的吸附也可很快达到吸附平衡，其吸附速率比GAC 高数十倍至数百倍。 3)再生容易，脱附速度快 在多次吸附和脱附过程中，仍能保持原有的吸附性能。如用120-150℃蒸汽或热空气再生处理ACF 10-30分钟即可达到完全脱附。 4)耐热性好 在惰性气体中可耐高温1000℃以上，在空气中的着火点高达500℃以上。 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。 活性碳纤维的介绍 一般传统上所使用的活性炭可分为粉末状活性炭（AC）和颗粒状活性炭(GAC)，上世纪六十年美、日、俄等国家相继研发出第三种形态的活性炭称为活性碳纤维（Activated Carbon Fibers,/ACF）。国内在七十年代末八十年初,也研发出活性碳纤维。因为活性炭纤维其表面遍布微孔，以及可经二次加工，成为不

同形态的毡及布状的材料，与传统的颗粒炭相比，具有较快的吸附、脱附的速度和更便利的操作维护等优点 活性碳纤维（以下简称ACF）的诞生在整个环保产业是一场革命。ACF是以粘胶基纤维为原料，经高温碳化、活化后制成的纤维状新型吸附材料，与社会上公认的比较好的吸附材料颗粒状活性炭相比，ACF具有以下显著的的特点： （一）、比表面积大，有效吸附量高。由于同样重量的纤维的表面积是颗粒的近百倍，所以需要填充的活性碳纤维的重量非常小，然而吸附效率却非常高，根据所处理废气的有机气体含量和其它物理特性的不同，吸附效率在85％至98％之间，多级吸附工艺可以达到99.99％,远远高于活性碳颗粒吸附法的最高吸附率88％，而且体积及总重量也都很小。 （二）、吸附﹑脱附行程短，速度快；脱附﹑再生耗能低。ACF对有机气体吸附量比颗粒状活性炭(GAC)大几倍至几十倍，对无机气体也有很好的吸附能力，并能保持较高的吸附脱附速度和较长的使用寿命。如用水蒸气加热6-10分钟，即可完全脱附，耐热性能好，在惰性气体中耐高温1000℃以上，在空气中着火点达500℃以上。 （三）、对低浓度吸附质的吸附能力特别优良，对ppm数量级吸附质仍保持很高的吸附量 （四）、形状可变，使用方便；强度好，不会造成二次污染。 活性碳纤维的应用 有机溶剂的回收 用于从气相分离回收有机溶剂，如对苯类、酮类、酯类、石油类的蒸汽均能从气相吸附回收，特别是有腐蚀性的氯化物、很容易起反映的溶剂、很容易分解的溶剂，使用ACF 做溶剂回收设备吸附脱附速度快、处理量大、回收溶剂质量高，而且回收效率可达97%以上。 空气净化

活性碳纤维

活 性 炭 材 料 方 面 的 发 展 活性碳纤维[1] 1.概述 活性碳纤维（activated carbon fiber, ACF）是继粉状活性炭和颗粒活性炭之后发展起来的第三代活性炭材料。人们最初将传统的粉状或细粒状活性炭吸附

在有机纤维上或灌倒空心有机纤维里制成纤维状活性炭（fiberous AC, FAC）但所得到产品性能不够理想[2]。于是，知道20世纪60年代初期，在碳纤维（carbon fiber，CF ）工业得以发展的基础上，人们将CF进行活化处理，才获得这种新型的吸附性能有一的ACF。 2.发展过程 最早报道ACF研制成功的事W.F.Abbott ,他于1962年研制成功黏胶基ACF[3]。1972年，G.N.Arons和R.N.Macnair等研制成功酚醛基和黏胶基AC[4]。1973年、1977年，R.Y.Lin和J.Economy报道了关于酚醛基ACF的研究成果[5]。后来建立了一个ACF商业化设备工艺程序[1]。Bailey和Maggs用路易斯酸来处理黏胶纤维制得ACF[1],并获专利。随后人们尝试了各种原料来直奔ACF，包括黏胶、酚醛纤维、聚丙烯腈、沥青、聚酰亚胺纤维、异型截面纤维等。 在诸多国家中，日本是开发和应用ACF较多的国家之一[6、7]。日本东洋纺织公司最早开发了人造丝基ACF，并与1975年工业化，目前产量达到100t∕a；1976年东邦人造丝开发出PAN基ACF；1988年，日本大阪气化公司与尤尼吉卡共同开发出沥青基ACF。 国内从事ACF的开发与研究科研单位及大专院校有许多，在ACF的制备、性能与结构表征、活化机理及应用取得长足进步。中山大学材料系增汉民教授及其合作者就不同原料ACF的制备、性能测定、反应机理、功能化研究等方面发飙了数十篇论文[8~10]。1987年中科院山西煤化所沈曾民研究员及其合作者系统开发了通用沥青基ACF，并在其随后的研究工作中，进一步优化和考察了以预氧化纤维为原料的“碳化∕活化”工艺(又称作“一步法”)与传统的“碳化再活化”工艺（有称作“二步法”）的各自优劣，并探讨了不

活性炭纤维吸附及脱附技术研究

活性炭纤维吸附及脱附技术研究 程萍 (常州大学环境与安全工程学院,江苏常州213164） 摘要：活性炭之后出现新一代的吸附材料：活性炭纤维，活性炭纤维的吸附力比颗粒活性炭高几倍到几十倍，吸附的速率也快到近100~1000倍，具有比分布均匀、吸附速度快、杂质少、表面积大、孔径适中、等优点。本文介绍了活性炭纤维的特征意义、制备技术、脱附技术、发展趋势和应用等方面。 关键词：活性炭纤维；制备方法；脱附技术；应用领域 Study on Adsorption and Desorption of Activated Carbon Fibers CHENG Ping (SchoolofEnvironmentalandSafetyEngineering,ChangzhouUniversity,Cha ngzhou 213164,China) Abstract：Activated carbon fiber is a new generation of adsorbent after activated carbon. Its adsorption capacity is several to several times higher than that of granular activated carbon and its adsorption rate is 100-1000 times faster. It has the advantages of large surface area, moderate pore size, uniform distribution, fast adsorption, Less advantages. In this paper, the characteristics of activated carbon fiber, preparation technology, desorption technology, development trends and applications. Key words:Activated carbon fiber; preparation means; desorption technology; application fields 1.活性炭纤维的特征意义 1.1活性炭纤维定义 活性炭纤维（Activated Carbon Fiber，简称ACF）是经过活化的含炭纤维，简单地说它是将某种含碳纤维经过高温活化，然后表面出现纳米等级的孔径，比表面积增加，物化特性也随之改变[1]。 1.2比传统活性炭优势的体现 传统活性炭是通过活化处理的多孔炭，呈现颗粒状或者粉末状，活性碳纤维为纤维状，纤维上很多微孔，对于有机气体，活性炭纤维的吸附力比传统活性炭在空气中高几倍至几十倍，水溶液中也高5到6倍，吸附速率快到100至1000倍。近20多年活性炭纤维才开始使用，只有个别国家能生产它。它的原料可以是纸、布、丝等形式，它的市场价格比较高，40

活性碳纤维处理有机废气及回收装置

活性碳纤维处理有机废气及回收装 置 一、工作原理 活性碳纤维处理有机废气及回收装置，是利用高效吸附材料－活性碳纤维（ACF）吸附能力强，吸附、脱附速度快的优点来净化空气，回收有机溶剂。活性碳纤维处理有机废气分进风、碳纤维过滤和出风段，有机废气从进风口进入箱体，净化后的尾气由通风机排入大气，经吸附饱和后的碳纤维可以再生，再生后的碳纤维可重复使用。如果有机气体不回收，只做处理，本装置可根据具体条件，采用价格低廉的活性碳为吸附材料，将废气处理掉。 二、结构及特点 本成套装置主要由：风机、气体过滤器、活性碳（或纤维）吸附塔，如气体回收还要配冷凝器、分离器、如碳纤维再生还要配蒸气、热风炉等。脱附时采用水蒸气，实现碳纤维中有机气体的脱附，脱附后的溶剂和水蒸气进入冷凝器冷凝、经分离器分液后可得到纯净的溶剂。脱附后滤筒中的活性碳纤维要用热风烘干后，方可再次使用。 特点： （１）有机溶剂回收率高，通过合理的设计和切换时间的调整，可使溶剂回收率在95%以上； （２）回收时溶剂的稳定性好，分解极少； （３）应用范围广，对低浓度溶剂、聚合性单体及高沸点溶剂也

能适用； （４）装置体积小，易操作、保养； （５）安全性高，活性碳纤维的吸附热很小，且易散失，不会造成局部温度过高。 四、设备的选用 从性能上分：高效型、标准型。 从材质上分：镀锌钢板和304不锈钢。 五、活性碳纤维说明 活性碳纤维是一种新型高效吸附材料，对有毒有害气体具有较高的吸附作用，吸附和脱附速度快，碳纤维宜用热空气（105℃）脱附并能循环使用，更具有不怕酸碱的耐腐蚀性能，对含有苯系物、二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物、硫化氢及石油气、恶臭等有机废气，都有明显的净化效果

活性炭纤维的应用

活性炭纤维的制备与应用进展 摘要：活性炭纤维（ACF）是20世纪60年代发展起来的一种性能优于粉末活性炭和粒状活性炭的新型吸附材料。该材料的特性有：孔径分布窄、微孔丰富、具有大的比表面积、独特的表面化学性质和吸附脱附速度快等。正是由于这些特性，近年来活性炭纤维得到了迅速的发展，广泛应用于各个领域。本文主要介绍了活性炭纤维的制备工艺、结构与性能及其实际应用。 关键词：活性炭纤维（ACF）；制备；性能；应用。 1引言 活性炭纤维(Activated Carbon Fiber,简称ACF)是继粉状活性炭(PAC)和颗粒活性炭(GAC)以后的第三代产品，是在20世纪60年代逐渐发展起来的新型活性炭。ACF主要分为粘胶基ACF、酚醛基ACF、聚丙烯腈基ACF、沥青基ACF等。ACF与以往的活性炭相比,比表面积大,含量丰富的微孔占总体积的90%左右,孔径分布狭窄且均匀,微孔孔径大多在1nm左右,没有大孔和过渡孔,吸附、脱附速度快、可塑性和再生性强。ACF表面有各种官能团,对于金属离子、某些有机物及某些气体有很好的选择性吸附功能,是一种新型的高效吸附剂。 2活性炭纤维的制备 活性炭在工程中应用会在吸附层中出现松动和沟槽，有时会出现吸附层过分密实，导致流体阻力增加从而影响正常操作。为了提高吸附效果人们尝试将粉状活性炭或细粒活性炭粘附在有机纤维上或灌入空心的有机纤维中，制成纤维状活性炭，但效果不理想，于是人们后来开始探索用有机纤维为原料制备活性炭。

2.1活性炭纤维的原料来源 目前用于制造ACF纤维的原料除了沥青纤维、聚丙烯睛纤维、粘胶纤维(再生纤维素)、酚醛纤维外，还出现了如苯乙烯/烯烃共聚物，聚偏二氯乙烯，聚酸亚氨纤维、木质纤维和一些天然纤维等。前四种已经实现大规模生产并付诸工业化。 不同的原料纤维有不同的生产工艺，制成的ACF的性能也有所不同。不同原料生产的ACF的主要优缺点如表2-1所示[1-3] 表2-1 不同原料生产的ACF的主要优缺点 种类主要优缺点 沥青基原料低廉，产品收率高，但杂质含量高，不易制得，连续长丝，深加工困难，强度低 聚丙烯腈基结构中含有S、N化合物，有催化剂作用，吸附性能好，工艺简单成熟，但比表面积较小，成木高 粘胶基原料低廉.制成品比表面积大.吸附性能好，但产品收率低，强度低，生产工艺复杂 酚醛基原料低廉.耐热，不需要进行预处理，产品收率高，比表面积大，工艺简单 2.2活性炭纤维的预处理与制备方法 生产活性炭纤维的工艺根据前驱体材料的不同有所不同，但所有的前驱体材料都要经过预处理、碳化、活化而成，原材料首先经预处理成为可碳化纤维，再进一步经碳化和活化成为活性炭纤维制品[4]。 预处理：即稳定化处理，主要目的是使纤维不融化，在碳化和活化的高温过程中保持纤维原形。主要有盐浸渍和预氧化两种方式[3,5,6]。盐浸渍是将原料纤维充分浸渍在盐(磷酸盐、碳酸盐、硫酸盐等)溶液中，然后使其干燥。该法用在粘胶基ACF生产中，与直接进行炭化或活化的相比，既可提高收率，同时其纤维力学和吸附性能也得到改善，预氧化处理一般采用空气预氧化的方法，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。 碳化:碳化是生产活性炭纤维的重要环节。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，排除大部分非碳成分，形成具有类似石墨微晶结构的炭化纤维。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

甲苯在活性炭纤维上的吸附与脱附研究

摘要：研究了新型高效吸附材料活性炭纤维（ACF）对甲苯废气的吸附及再生的效果。利用GC-900气相色谱分析仪检测甲苯的浓度，通过实验研究甲苯在活性炭上的吸附与脱附。实验结果表明，用该工艺处理的甲苯废气可以达标排放，实验对工业实际应用具有一定的指导意义。关键词：活性炭纤维有机废气吸附再生废气治理是大气污染控制过程中的一个重要环节。有机挥发性气体广泛存在于工业和家庭设施中，不仅给工农业生产造成影响，而且对人体的健康也有极大的危害。空气中挥发性有机物(VOCs)是石油、化工和一些轻工业如制药、印刷、涂料、制鞋、玩具等行业在生产中产生的最常见的污染物。一些则是剧毒物质，如某些树脂、含氯化合物(氯乙烯等)、有机磷化合物等；更多的是毒性较小的VOCs，如醛、酮、烷烃、苯环系列及其衍生物等，长时暴露在这些物质污染的环境中就会引起中毒事故，严重的导致终身伤残，甚至致死[1]。VOCs的污染防治问题逐渐受到重视，引进国外治理设备存在投资大、运行成本高的问题，国内传统工艺存在技术落后、运行不稳定、效率低的问题，因此亟待研究开发新的治理工艺。吸附法作为处理有机废气的应用最为广泛，以其去除率高、净化彻底、能耗低等特性越来越受到人们的关注。活性炭纤维(ACF)是20世纪70年代发展起来的，以其独特、优越的性能大大增强了炭质吸附剂的功能，拓宽了炭质吸附剂的应用领域，是一种新型、高效的吸附材料。与传统的活性炭相比，ACF具有优良的结构特征，它含碳量高、比表面积大，微孔丰富、孔径分布窄，并带有一定量的表面官能团。这些特征有利于吸附和脱附，使得ACF对各种有机化合物具有较大的吸附量和较快的吸脱附速度[2]。而且，ACF可以制成布、毡等各种各样的形状，这就使得它比传统的活性炭颗粒具有更优越的吸附性[3]。近年来研究人员对ACF对气体的吸附特性做了很多研究，如VOCs、NOx和SO2等。本实验以甲苯为研究对象，采用粘胶基ACF吸附装置对甲苯废气进行吸、脱附实验研究。 1 实验1.1 实验材料吸附剂：本实验采用粘胶基ACF作为吸附剂，表1是粘胶基ACF的结构和功能参数。吸附质：甲苯（广州化学试剂厂），分析纯。表 1 粘胶基ACF的结构和功能参数名称外表面积/（m2·g-1）比表面积/(m2·g-1) 平均孔径/nm 单丝直径/μm 苯吸附量/% 厚度/mm 粘胶基ACF 1.5～2.0 1000～1500 1.7～2.6 9～18 >30 2.0～3.5 1.2 实验装置及流程采用氮气作为载气，通过鼓泡法产生甲苯气体，整套装置主要由甲苯发生器、吸脱附反应器、热水蒸气发生器/热空气发生器和回收装置四部分组成，装置流程如图1所示。整个实验过程分为吸附和脱附两个阶段，在吸附过程中，通过鼓泡法产生的甲苯气体与干燥空气混合，从底部进入反应器，经过活性炭纤维吸附处理后排出，此时阀门12和17关闭；在脱附过程中，采用热的空气或者热的水蒸汽以逆向方式对饱和的活性炭纤维进行解吸，解吸过程所产生的甲苯和空气或者水蒸汽的混合气体经过冷凝回收，做进一步处理。实验采用GC－900气相色谱分析仪测定反应器进出口甲苯的浓度，分析活性炭纤维的吸附和再生性能。[!--empirenews.page--] 图 1 活性炭纤维吸附甲苯废气的装置流程图2 实验结果与讨论影响气体吸附的因素很多，主要有吸附剂的性质、吸附质的性质与浓度、吸附的操作条件及吸附器的大小和结构等[3，4]。其中吸附的操作条件有温度、操作压力、气体流速和气体进口浓度等。本实验主要研究吸附的操作条件中对吸附的影响因素，由于实验温度为室温，操作压力为常压，所以实验中只考察气体流量、甲苯的进口浓度、ACF的填充高度的影响，以及对比了用水蒸气法和热空气法脱附两种再生方法。实验过程的取样速度均为0.08～0.12 L/min。2.1 气体流量的影响研究在不同甲苯流量、其他条件近似下的ACF吸附甲苯的情况。ACF的填充高度均为100 mm，温度均在20 ℃左右，实验条件见表2。实验结果如图2所示。表2 实验条件活性炭质量/g 气体流量（m3·h-1）平均进口浓度/（mg·m-3） 1.5040 0.1484.1411.50020.2490.465