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具有理想的微孔结构和较高的比表面积。
活化:是指碳化纤维经活化剂处理后，产生大量的空隙，并伴随着比表面积的增大和重量损失，同时形成一定量的活性基团的过程。活化条件和程度影响产品的结构和性能。影响活化的主要因素有：活化剂种类、活化温度、活化时间、活化剂浓度。
以丙烯烃系、沥青系为例，图1、图2分别介绍了丙烯烃系、沥青系ACF制造工艺流程。
3活性炭纤维的结构与性能
碳纤维经活化后，原纤维的结构被破坏，局部形成类石墨微晶，碳原子以乱层堆叠的类石墨微晶片层形式存在:由于微晶片层在二维空间的有序性较差，平均尺寸非常小[7]，同时碳化及活化过程形成的结构缺陷，所以构筑了ACF相互交织的微孔网络[8-9]。
3.1活性炭纤维的微观结构
ACF以其表面大量的不饱和碳构筑成了独特的吸附结构，它是一种典型的微孔炭，被认为是“超微粒子、表面不规则的构造以及极狭小空间的组合” [10]。其含有的许多不规则结构(杂环结构)或含有表面官能团的微结构，具有极大的表面积，也就造就了微孔相对孔壁分子共同作用形成强大的分子场，提供一个吸附态分子物理和化学变化的高压体系。
ACF不含有大孔，其微孔占大多数。当微孔与分子尺大大小相当时，在范德华力的作用下，相距很近的相对孔壁的吸附场发生叠加，引起微孔内吸附势的增加。ACF外表面积的孔口多，容易吸附和脱附，而且吸脱行程短，吸附质到达吸附位的扩散路径较GAC短，驱动力大，因此ACF吸脱速率快，吸附容量大，效率高。 3.2活性炭纤维的吸附性能
ACF的结构特征属于非极性吸附剂，在多数情况下，比表面积和孔径是影响吸附性能的关键因素。表3-1列出日本群荣化学工业公司生产大的商品酚醛基ACF及其他类型ACF的性能[4]。
表3-1 ACF性能比较
种类
纤维直径
(um)
比表面积
(m2/g)
外表面积
(m2/g)
微孔容积
(ml/g)
平均孔径(nm)
抗张强度
(kg/mm2)
酚醛基
9-11
100-2300
1.0-1.2
0.5-1.2
1.5-3.0
30-40
粘胶基
15-18
1000-1500
0.2-0.7
1.0-1.6
7-10
聚丙烯腈基
6-11
700-1200
1.5-2.0
2.0-3.0
20-50
沥青基
10-14
1000-2000
0.5-1.1
1.5-4.5
10-18
粒状活性炭
800
0.001-0.01
4.0-6.0
种类
弹性模量
(kg/mm2)
伸长
(%)
燃烧温度
(0C)
苯吸附率
(%)
碘吸附量(mg/g)
亚甲基蓝脱色力(ml/g)
酚醛基
2000-3000
2.7-2.8
470
38-40
950-2200
310-380
粘胶基
1000-2000
30-60
聚丙烯腈基
7000-8000
<2
20-45
100-150
沥青基
400-640
2.4-2.8
460-480
1000-2000
250-350
粒状活性炭
30-35
70-80
吸附的发生是由于吸附质分子与吸附剂表面分子发生相互作用。根据这种相互作用强度的大小，一般把吸附过程分为两大类:化学吸附和物理吸附。当相界面上存在不平衡的物理力时发生物理吸附，而当相邻相的原子和分子在界面形成化学键或准化学键时发生化学吸附[11]。
ACF是一种典型的微孔炭，孔隙直接开口于纤维的表面，孔径分布窄，主要以微孔、亚微孔为主，比表面积大，吸附容量大，其表面大量的不饱和碳构筑成了独特的吸附结构。ACF含有许多不规则结构，如杂环结构或含有表面官能团的微结构，使其具有极大的表面能。活性炭纤维的微孔与相对的孔壁分子共同作用形成强大的分子场，提供了一个吸附态分子物理和化学变化的高压体系，使得吸附质到达吸附位的扩散路径比活性炭短、驱动力大且孔径分布集中，这是造成活性炭纤维比粒状活性炭比表面积大、吸脱附速率快、吸附效率高的主要原因[12]。
吸附性能还受表面化学性质的影响，吸附剂在制造过成中会形成一定量的不均匀表面氧化物，其成分和数量随原料和活化工艺不同而异。表面氧化物成为选择性的吸附中心，使吸附剂具有类似化学吸附的能力。
ACF表面的化学官能团、杂原子和化合物决定了活性炭纤维表面的化学吸附位。ACF属于非极性吸附剂，对水溶液中的非极性或弱极性吸附质有很好的吸附效果，但是吸附具有一定极性的溶质就有困难。ACF表面酸性基团越丰富越有利于其对极性溶质的吸附，碱性基团越丰富越有利于吸附非极性或者弱极性物质。
ACF另一引人注目的性能特征便是高的吸附速度。对于气体的吸附，一般能在数十秒或数分钟内达到平衡[13]，对液体的吸附也仅需几分至几十分钟就达平衡。ACF的高吸附速率，使它在实际应用上比其他吸附材料更优越。它不仅可以缩短吸附操作周期，减少设备体积，实现自动化，而且能适用于一些特殊的快速处理的环境。
4活性炭纤维的实际应用
ACF的应用相当广泛，可用于废水处理，空气净化，医疗卫生，溶剂回收，催化剂制造等。
4.1水处理
ACF广泛用于处理工业用废水，去除气体及恶臭物质，水溶液中的无机物、有机物及贵重金属等离子，微生物及细菌，低浓度吸附的吸附回收。用于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。净水用的ACF，可用浸渍法使ACF的孔隙中充满特殊的液状合成抗菌剂，经干燥，抗菌剂可牢固地固定在ACF内，特别适用于家庭用净水器。家用小型净水器则是多种多样，日本开发的超小型净水器可适用于旅行、野营、登山和救灾人员，具有过滤、除臭、灭菌和把硬水变为软水的处理。对水质的处理具有特殊的功能，在污水处理中，采用ACF吸附往往用于二级处理或三级处理。将ACF用于环保工程中其操作安全，由于体密度小和吸脱层薄，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池的处理，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还可用于水厂及糖厂的净水装置，可达到脱色、脱臭和去除有机物的目的。
4.1.1有机废水的处理
活性炭纤维及其在水处理方面的应用现状
・３８・ 炭 素 ＣＡＲＢ０Ｎ ２０１０年第３期 总第１４３期
文章编号：１００１—８９４８（２０１０）０３—００３８—０６
活性炭纤维及其在水处理方面的应用现状
张莹，张教强
（西北工业大学应用化学系，西安７１００７２）
摘要：活性炭纤维是有机纤维材料经炭化，活化制成的一种新型吸附材料，具有独特的物理．化学结构和吸附
速度快、容量大、含碳量高、再生容易的特点，比传统活性炭具有更好的吸附性能，应用前景广阔，目前已用于
水质净化、废水处理等方面，而且处理效果明显、应用价值高。但由于其价格较高．对大分子污染物的吸附性
较差等因素，使得活性炭纤维在水处理中的广泛使用受到一定程度的限制。因此，应当对其加强开发研究，
拓宽在水处理中的应用范围。
关键词：活性炭纤维；吸附；水处理
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎｌＯ０１—８９４８．２０１０．０３—００８ 中图分类号： ＴＱ３４２．８６ 文献标识码： Ａ
ＡＰＰＬＩＣＡＴ１０Ｎ ＡＮＤ ＡＣＴＵＡＬＩＴＹ ｏＦ ＡＣＴＩＶＡＴＥＤ
ＣＡＲＢｏＮ ＦＩＢＥＲ ＡＮＤ ＩＴＳ ＵＳＥ ＩＮ ＷＡＴＥＲ ＴＲＥＡＴＭＥＮＴ
Ｚｈａｎｇ Ｙｉｎｇ，Ｚｈａｎｇ Ｊｉａｏ—ｑｉａｎｇ （Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ ７１００７２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎ ｆｉｂｅｒ（ＡＣＦ）ｉｓ ａ ｎｅｗ ｔｙｐｅ ａｄｓｏｒｂｓ ｍａｔｅｒｉａｌ，ｗｈｉｃｈ ｗａｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｏｒｇａｎ—
ｉｃ ｆｉｂｅｒ ｂｙ ｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ．ＡＣＦ ｈａｓ ｔｈｅ ｕｎｉｑｕｅ ｐｈｙｓｉｃｓ ａｎｄ ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｉｔｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔ ｉｃｓ ａｒｅ ｆａｓｔ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ，ｌａｒｇｅ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ，ｈｉｇｈ ｃａｒｂｏｎ ｃｏｎｔｅｎｔ，ａｎｄ ａｌｓｏ ｉｔ ｃａｎ ｂｅ ｒｅｐｒｏｄｕｃｅｄ
活性炭纤维在印刷有机废气处理中的应用
李洪美王同华张平张建军PRINTINGFIELD2008。05
在印刷有机废气处理中的应用
活性炭纤维(ACF)由于其自身
的优点，在有机废气的回收处理方皿
得到广泛应片]。本文将介绍活性炭纤
维在吸附印刷废气中的应片J。
一、有机废气及其
吸附方法概述
有机废气一般是指可挥发性有
机化合物，即室温卜饱和蒸汽胜超
过70．91Pa或沸点小1—260℃的有机
化合物，如芳香烃类、酯类、酮
类、醚类及卤代烃、脂肪烃和氮烃
等。其主要来源于T．,ik生产：如石油、化工、制药、印肺I】、涂料等生产过程
巾，日常生活如汽车尾气、建筑装饰
材料中，生活及办公用品如有机溶
液、油漆、黏合剂、化妆品等。有机废气是有毒、有害的气
体，它释放在卒气中不仅会造成环
境污染，而且人体若长期接触或吸
入将对神经系统及造血功能带来危
害，甚至引发痛变及其他严重疾病
或死亡。随着社会的发展，人们环
保意识的增强，有机废气的排放所
造成的环境污染和对人体健康的严
重危害，越来越成为各级政府和人们所关注的焦点。吸附法是处理有机废气最常f}J
的方法之。作为新一代炭质吸附材
料，活性炭纤维与传统的炭质吸附剂
—活性炭~EILL，具有比表面积大、有效吸附容量高、lJ及附和脱附快、耗
能低、易再生、不产生__二次污染等优
异性能，在有机废气处理和回收利用
方面具有很大的应用前景。然而，活性炭纤维的吸附选择
性不高，对某些气体的吸附性能较
差，其随用范围受到一定的限制。ACF在吸附无机和有机分子时，其吸
型后就会出现压痕炸线的现象。因此，设计者应根据纸盒的结
构和所用纸张特性，将纸张厚度的
影响因素考虑在内，合理安排避让
关系。在不影响纸盒成型效果的前
提下，尽可能在搭接拐点处避免尖
点搭接，而采用大弧度圆弧搭接，消除因拐点干涉、应力过分集中而
引起压痕炸线现象。4．纸张含水率的影响
纸张含水率低，纸质过于干燥，容易造成压痕线爆裂。胶版
纸、玻璃卡纸和白板纸等纸质较
脆，如果含水率较低的话，压痕线
很容易爆裂。故应注意温湿度的控
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,Changzhou 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
活性炭纤维(ACF)应用于有机废气回收和净化的进展
第２４卷第５期 ２ ０ １ １年１ ０月 污 染 防 治 技 术 ＰＯＬＬＵＴ１０Ｎ ＣＯＮＴＲＯＬ ＴＥＣＨＮ０Ｌ０ＧＹ Ｖｏ１．２４，Ｎｏ．１０ Ｏｃｔ．，２ ０ １ １
活性炭纤维（ＡＣＦ）应用于有机废气
回收和净化的进展
芮祥军， （句容市环境保护局， 何文君 江苏句容２１２４００）
摘要：活性炭纤维（ＡＣＦ）有比普通活性炭吸附量大、吸附和脱附速度快等优点，因此应用于有机废气的回收和净化， 具有良好的经济、环境和社会效益。文中介绍了ＡＣＦ的微观结构、表面化学以及吸附性能，并综述了近年来ＡＣＦ在有机废 气回收和治理方面的国内概况。 关键词：活性炭纤维；ＡＣＦ；有机废气；回收；治理 中图分类号：Ｘ７０１ 文献标识码：Ａ
Ａｄｖａｎｃｅｓ ｏｎ Ａｃｔｉｖｅ Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｔｈｅ Ｒｅｃｌａｍａｔｉｏｎ
ａｎｄ Ｃｌｅａｎｉｎｇ ｏｆ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｗａｓｔｅ—－Ｇａｓ
ＲＵＩ Ｘｉａｎｇ—ｊｕｎ，ＨＥ Ｗｅｎ—ｊｕｎ （Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｂｕｒｅａｕ ｏｆ Ｊｕｒｏｎｇ，Ｊｕｒｏｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ ２ １ ２４００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｔｉｖｅ Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ（ＡＣＦ）ｈａｓ ｍａｎｙ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ，ｓｕｃｈ ａｓ ｔｈｅ ｇｒｅａｔｅｒ ａｄｓｏｒｐｔｉｖｅ ｃａｐａｃｉｔｙ，ｈｉｇｈｅｒ ｒａｔｅｓ ｏｆ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ ｔｈａｎ ｔｈｏｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｍｏｎ ａｃｔｉｖｅ ｃａｒｂｏｎ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＡＣＦ ｔｏ ｔｈｅ ｒｅｃｌａｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｌｅａｎｉｎｇ ｏｆ ｏｒｇａｎｉｃ ｗａｓｔｅ—ｇａｓ ｃａｎ ａｃｈｉｅｖｅ ｗｅｌｌ ｅｃｏｎｏｍｉｃ，ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ａｎｄ ｓｏｃｉａｌ ｂｅｎｅｆｉｔｓ．Ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｓｕｒｆａｃｅ ｃｈｅｍｉｓｔ￣ａｎｄ ａｄｓｏｒｐｔｉｖｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ＡＣＦ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ａｎｄ ａ ｓｕｒｖｅｙ ｏｆ ｉｔｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｔｏ ｔｈｅ ｒｅｃｌａｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｌｅａｎｉｎｇ ｏｆ ｏｒｇａｎｉｃ ｗａｓｔｅ—ｇａｓ ａｔ ｈｏｍｅ ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ ｉｓ ａｌｓｏ ｍａｄｅ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｃｔｉｖｅ ｃａｒｂｏｎ ｆｉｂｅｒ；ｏｒｇａｎｉｃ ｗａｓｔｅ ｇａｓ；ｒｅｃｌａｍａｔｉｏｎ；ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
活性炭纤维吸附技术在苯类尾气回收中的应用
生产与环境
活性炭纤维吸附技术
在苯类尾气回收中的应用
张小明 武兴华
（中国石油化工股份有限公司扬子分公司，江苏南京２１００４８）
摘要扬子石化贮运厂采用活性炭纤维吸附技术回
收苯类尾气，使铁路槽车装卸作业产生的高浓度苯类蒸气 经吸附处理后去除率达９８．８％，有效地改善了铁路栈台的
作业环境，回收的笨类物料经综合利用产生了直接经济效
益。
关键词活性炭纤维吸附尾气回收
扬子石化贮运厂铁路装卸２０４栈台，主要担负扬子石 化苯、邻二甲苯、对二甲苯及混苯等苯类物料的装卸作业。
由于输送管路长、阻力大，加上鹤管不能有效实现密闭装
车，在栈台周围存在大量泄漏的苯蒸气，导致作业场所的 苯类浓度严重超标。为了保护职工的身体健康和居民的生
存环境，必须将铁路槽车装卸过程的苯类尾气加以回收利 用
１改造前装车工艺情况
１．１装车工艺流程 ２０４栈台设有苯、邻二甲苯、对二甲苯装车和混苯卸
车鹤位各６个。苯、邻二甲苯、对二甲苯从各自贮罐经装车
泵输送到２０４栈台。混苯经卸车泵接卸到贮罐内。 １．２装车作业过程
装车操作工接到作业指令后，上栈台核对车号，检查
车内有无异物；确认无误后，放鹤管，夹静电接地夹，设置
装车量，打通装车作业流程，通知开泵付料。装车结束后，
静置５ ｍｉｎ，收鹤管、静电接地夹，测量装车量，通知调车。 １．３装车鹤管
装车鹤管采用浙江某厂ＦＤ１０１型鹤管，如图１所示。
该鹤管靠滑轮在轨道上滑动，运行非常困难，难以对位；且
密封面容易卡到槽车盖上，影响密封效果，造成装车时产 生的苯蒸气从缝隙处漏出。 液相
厂 。、
．／
图１ ＦＤ１Ｏ１型鹤管 １．４改造前空气质量状况
改造前空气检测月平均数据如表１所示。
表１改适前空气中苯的浓度ｆ月均值） ｍｅ４－－
月份栈台上栈台下 月份 栈台上 栈台下
１ ７６８．５ ４２．３ ７ ７６６．４ ４０．２
２ ８０１．３ ４５．５ ８ ８１５．５ ４５．１ ３ ７５０．５ ３８．５ ９ ７５０．５ ３５．４
新型炭材料研究进展及应用前景
新型炭材料研究进展及应用前景
新型炭材料研究进展及应用前景
杨卫 许泉２
（１．总装防化驻宜昌地区军代室，２．总装防化军代局）
摘要：本文介绍了活性炭纤维及其复合织物、超级活性炭、微球形活性炭及其织物、掺炭纤 维织物等新型活性炭材料方面的研究和产业化进展及其在防化领域的应用前景。
关键词：活性炭纤维超级活性炭微球形活性炭掺炭纤维
尽管目前国际上正广泛研究毒剂防护新原
理、新技术以代替传统的活性炭吸附技术，如选
择性透过膜、变压吸附技术（ＰＳＡ）、新型纳米
纤维等，但迄今为止，活性炭仍是对毒剂蒸汽防
护最主要、有效的方法。因此，研究新型炭基吸
附材料，提高其吸附性能和使用性能，对提高我
国防化技术水平具有重要意义。现将近年来开展
的包括活性炭纤维及其复合织物、超级活性炭、
微球形活性炭及其复合织物、掺炭纤维织物等新
型活性炭材料的研究和产业化研究情况分述如
下。
１．活性炭纤维复合织物研究
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…。
它具有纤维直径细、比表面积大、微孔分布均
匀、透气性良好、吸附速度快及易脱附等特
点 Ｊ。目前，它已在国防、环境保护、化工、卫
生、电子、电化学等领域得以广泛应用 。
采用活性炭纤维与衬布复合制成的复合织物
制备含炭透气式防毒服是活性炭纤维在国防上最 重要的应用材料之一，代表了含炭透气式防毒服
的发展方向。为提高透气防毒服技术水平，通过
对活性炭纤维织物生产技术、工艺以及活性炭纤
维织物与衬布复合工艺的研究，以国产ＰＡＮ基
炭纤维原丝为原料，按图１所示的工艺流程，制 备的活性炭纤维复合织物及防毒服样品，按ＧＪＢ
３２５３—１９９８《阻燃伪装防毒服规范》标准规定
的试验方法进行各项性能检测，结果表明满足防
毒服要求，且防护性能高、生理性能好、耐洗
涤。 目前，要使活性炭纤维在防化领域得到更广
纳米活性炭纤维处理大型养猪场废水的应用研究
第２５卷第３期 ２０１３年９月 甘肃科学学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｇａｎｓｕ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ ＶｏＩ．２５ ＮＯ．３ Ｓｅｐ．２０１３
纳米活性炭纤维处理大型养猪场废水的应用研究 赵镧良 ，李晓兵 ，邓 捷 （１＿内蒙古华地方圆设计研究有限责任公司，内蒙古赤峰０２４０００； ２．兰州理工大学土木工程学院，甘肃兰州 ７３００５０） 摘 要： 纳米活性炭纤维在处理大型养猪场废水中具有净化效果好、去除氮磷能力强、工艺设备简 单、投资运行费用低、生态效益显著等特点．通过对新材料的应用，利用材料本身的特性形成生物动 态平衡，使大型养猪场的废水处理达到更高的标准．结果表明：纳米活性炭纤维可以有效去除大型养 猪场废水中的各种污染物．试验开始阶段，各污染物的去除率为：总氮占４１．２４ ～５９．６８ ；ＣＯＤ 占３６．３ ～４７．７ ．生物膜达到稳定时各污染的去除率为：总氮占５９．６８ ～７５．４２％；ＣＯＤ。 占 ５８．７ ～７１．６５％．同时，整个过程显示，纳米活性炭纤维对污水浊度的去除始终保持很好的效果． 关键词： 纳米活性炭纤维；生态系统；养猪场废水 中图分类号：Ｘ７０３ 文献标志码： Ａ 文章编号：１００４—０３６６（２０１３）０３—００３６－０３ Ａｎ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ ｔｈｅ Ｐｉｇｇｅｒｙ Ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｂｙ Ｕｓｉｎｇ Ｎａｎｏ。ａｃｔｉｖａｔｅｄ Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒｓ ＺＨＡＯ Ｌａｎ—ｌｉａｎｇ ，ＬＩ Ｘｉａｏ—ｂｉｎｇ ，ＤＥＮＧ Ｊｉｅ。 （１．Ｈｕａｄｉ Ｆａｎｇｙｕａｎ Ｄｅｓｉｇｎ Ｃｏ．Ｌｔｄ，Ｃｈｉｆｅｎｇ ０２４０００，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｌａｎｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ０／Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ ７３００５０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｉｎ ｔｈｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ ｐｉｇｇｅｒｙ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ，ｎａｎｏ—ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎ ｆｉｂｅｒｓ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅｙ ａｒｅ ｇｏｏｄ ｆｏｒ ｐｕｒｉｆｙｉｎｇ，ａｎｄ ｒｅｍｏｖｉｎｇ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ａｎｄ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ，ｔｈｅｙ ａｒｅ ｓｉｍｐｌｅ ｉｎ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｒｕｎｎｉｎｇ ｃｏｓｔｓ ａｒｅ ｌｏｗ，ｂｕｔ ｔｈｅｉｒ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｂｅｎｅｆｉｔｓ ａｒｅ ｏｂｖｉｏｕｓ．Ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｎｅｗ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｃａｎ ｆｏｒｍ ｂｉｏ—ｄｙ— ｎａｍｉｃ ｂａｌａｎｃｅ ａｎｄ ｈｅｌｐ ｔｈｅ ｐｉｇｇｅｒｙ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｔｏ ａｃｈｉｅｖｅ ａ ｈｉｇｈｅｒ ｓｔａｎｄａｒｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｎａｎｏ—ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎ ｆｉｂｅｒｓ ｃａｎ ｒｅｍｏｖｅ ａｌｌ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｃｏｎｔａｍｉｎａｎｔｓ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ａｔ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｓｔａｇｅ ｏｆ ｅｘ— ｐｅｒｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ，ｔｈｅｉｒ ｒａｔｅｓ ｏｆ ｒｅｍｏｖａ１ ａｒｅ：ＴＮ ４１．２４％～５９．６８ ；ＣＯＤ。 ３６．３ ～４７．７ ．Ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｂｉｏｌｏｇｉ— ｃａｌ ｍｅｍｂｒａｎｅｓ ｇｅｔ ｓｔｅａｄｙ，ｔｈｅ ｒａｔｅｓ ｏｆ ｒｅｍｏｖａｌ ｗｉｌｌ ｇｅｔ ｈｉｇｈｅｒ：ＴＮ ５９．６８ ～７５．４２ ；ＣＯＤ ５８．７ ～ ７ １．６ ５ ９／６．Ｉｎ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｐｒｏｃｅｓｓ，ｎａｎｏ—ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎ ｆｉｂｅｒｓ ｃａｎ ｋｅｅｐ ｇｏｏｄ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｎ ｔｈｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｎａｎｏ—ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎ ｆｉｂｅｒ；ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ；ｐｉｇｇｅｒｙ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ 养猪场废水中ＣＯＤ…氨氮、悬浮物含量较高， 处理难度大，目前国内对养猪场废水处理的主要方 法有还田利用、凤眼莲水生生物系统、固液分离一好 氧工艺 等，大多工艺相对复杂，且很难达到国家对 养猪场废水排放的要求．在传统的物化法和生态法 有机结合的基础上，纳米活性炭纤维在处理养猪场 废水中具有净化效果好、去除有机物能力强、工艺设 备简单、投资运行费用低、生态效益显著等特点．纳 米活性炭纤维在形成生物膜后对养猪场废水中的 ＣＯＤ 、氨氮、悬浮物去除效果明显． 收稿日期：２０１２－１ｌ＿０６ 基金项目：甘肃省自然科学基金（Ａ）（１０１０ＲＪＺ０４８） 作者简介：赵镧良（１９７０一），女，高级工程师，主要从事市政给排水设计工作．Ｅ—ｍａｉｌ：ｎｍｃｆｌ ９８３＠ｓｉｎａ．ｃｏｒｎ
国内活性炭纤维的应用研究与开发
第２７卷第６期 ２００６年６月 纺 织 学 报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｔｅｘｔｉｌｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｖｏ１．２７ Ｎｏ．６ Ｊｕｎ． ２００６
文章编号：０２５３—９７２１（２００６）０６—０１００—０４
国内活性炭纤维的应用研究与开发
李永贵 ，赵苗 ，梁继选
（１．江南大学纺织服装学院，江苏无锡２１４１２２；２．宿州市碳纤维厂，安徽宿州 ２３４１０３）
摘要活性炭纤维（ＡＣＦ）由于具有优异吸附性能和使用价值成为研究热点。但是，它在我国生产规模小、实际应
用少。为了进一步深入研究，促进其推广应用，对近年来ＡＣＦ的研发应用进展做了综述，并分析了阻碍其发展的原
因。分析表明，规模小、生产和使用成本高、研究深度和实践应用不够，严重阻碍了ＡＣＦ的推广应用。今后应该重
点研究ＡＣＦ的再生技术，扩大应用研究和实践领域，提高性价比，从而推广其应用。
关键词 活性炭纤维；应用；进展
中图分类号：ＴＱ３４２ 文献标识码：Ａ
Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎ ｆｉｂｅｒ ｉｎ Ｃｈｉｎａ
ＬＩ Ｙｏｎｇ—ｇｕｉ ，ＺＨＡＯ Ｍｉａｏ ，ＬＩＡＮＧ Ｊｉ—ｘｕａｎ
（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＴｅｘｔｉｌｅ＆Ｇａｒｍｅｎｔ，Ｓｏｕｔｈｅｒｎ Ｙａｎｇｔｚｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｘｉ，Ｊｉａｎｇｓｕ ２１４１２２，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｓｕｚｈｏｕ Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｆａｃｔｏｒｙ，Ｓｕｚｈｏｕ，Ａｎｈｕｉ ２３４１０３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｉｔｓ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｙ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｖａｌｕｅ，ｔｈｅ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎ ｆｉｂｅｒ
（ＡＣＦ）ｈａｓ ｂｅｃｏｍｅ ａ ｈｏｔ ｔｏｐｉｃ ｂｅｉｎｇ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｉｔｓ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｓｃａｌｅ ｉｓ ｓｍａｌｌ ａｎｄ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
纤维活性炭的制备及研究应用进展
・２２・ 上海化工 Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔ￣ Ｖ０ｌ＿３１ Ｎｏ．６ Ｊｕｎ．２ｏｏ６
纤维活性炭的制备及研究应用进展
何婷徐章法施汉
华东师范大学资源环境学院 （上海２０００６２）
纤维活性炭（ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎ ｆｉｂｅｒ，ＡＣＦ）是继粉
状活性炭（ＰＡＣ）和颗粒活性炭（ＧＡＣ）以后在２Ｏ世
纪７０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
（ＰＡＮ—ＡＣＦ）、沥青基ＡＣＦ等。ＡＣＦ与以往的活性炭
相比，比表面积大，含量丰富的微孑Ｌ占总体积的
９０％左右，孑Ｌ径分布狭窄且均匀，微：ｆＬ：ｆＬ径大多在
ｌ Ｂｍ左右，没有大孑Ｌ和过渡孑Ｌ，吸附、脱附速度快，
对于痕量物质有很好的吸附能力，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。
１ 纤维活性炭的制备
１．１ 纤维活性炭的原料种类
目前用作纤维活性炭前驱体的有机纤维主要有 粘胶基、聚丙烯腈基、沥青基、酚醛基等四种。不同的
原料纤维有不同的炭化和活化特性，制成的纤维活
性炭的特点有所不同。
１．１．１植物类原料 通常果壳经初步炭化，再用水蒸气活化，所得的
纤维活性炭具有较高的强度和极精细的微孑Ｌ；炭化
的树皮纤维以气体活化可得到廉价的纤维活性炭；
用椰树皮纤维为原料，通过化学法可以得到一种活
性炭，能有效除去工业废水中的有毒金属。
１．１．２矿物类原料
矿物类原料主要指石油炼制过程中含炭产品及 废料，如石油沥青、石油焦、石油油渣等。利用这些原 料能制得高收率、低杂质、高比表面积的纤维活性
炭。其中沥青基纤维具有价格便宜、含炭率高、活化
制品比表面积大的特点，所以沥青基纤维工业化有 价格优势，国内外关于它的报道较多。
１．１．３塑料类原料
如以聚丙烯脂为原料合成纤维活性炭，这种纤
活性炭纤维吸附装置在发泡剂CFCs回收中的应用
第４０卷第２期 ２０１２年１月 广州化工 Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｖｏ１．４０ Ｎｏ．２ Ｊａｎｕａｒｙ．２０１２
活性炭纤维吸附装置在发泡剂ＣＦＣｓ回收中的应用
薛全民，崔贵芹，赵胜
（石家庄市滕泰环保设备有限公司，河北 石家庄０５００００）
摘 要：在冰箱拆卸过程中，聚氨酯硬质泡沫会释放出大量ＣＦＣｓ，而ＣＦＣｓ是重要的温室气体之一，因此，冰箱拆卸过程中尾气 中ＣＦＣｓ回收受到大家重视。本文介绍了利用活性炭纤维回收家电拆卸过程中释放出氟里昂的装置。该装置自动运行，工艺先进，并 且利用高效的吸附剂一活性炭纤维。运行实践表明，利用该装置可以有效的处理冰箱拆卸过程中释放出的ＣＦＣｓ。 关键词：废冰箱；ＣＦＣ一１１；活性炭纤维；臭氧
中图分类号：Ｘ７８ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００１—９６７７（２０１２）０２—０１１３—０２
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ ｏｆ Ａｃｔｉｖａｔｅｄ Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ ｔｏ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｏｆ ＣＦＣｓ
ＸＵＥ Ｑｕａｎ—ｍｉｎ，ＣＵＩ Ｇｕｉ—ｑｉｎ，ＺＨＡＯ Ｓｈｅｎｇ
（Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ Ｔｅｎｇ Ｔａｉ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｈｅｂｅｉ Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ ０５００００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｗａｓｔｅ ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｏｒ ｄｉｓａｓｓｅｍｂｌｙ，ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ ｆｏａｍ ｗｏｕｌｄ ｒｅｌｅａｓｅ ｌａｒｇｅ ｑｕａｎｔｉｔｙ ｏｆ ＣＦＣ一
１ １．ＣＦＣｓ ｗａｓ ｏｎｅ ｏｆ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ ｇａｓｅｓ，ＳＯ ｉｔ ｗａｓ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｔｏ ｒｅｃｙｃｌｅ ＣＦＣｓ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｅｘｈａｕｓｔ ｇａｓ ｏｆ ｗａｓｔｅ ｒｅｆｒｉｇ—