活性炭纤维材料

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(ml/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ACF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、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：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