活性碳纤维
活性碳纤维的电吸附性能

o fACF. e e e t o o p i e p r o ma c ft e s me ACF i a f c e y t e c a a t rs iso d o b t ,t Th Ic r s r tv e f r n e o h a s fe t d b h h r c e itc f s r a e is a
第 1 4卷第 1期 21 0 1年 2月
建
筑
材
料
学
报
Vo1 4, o .1 N .1
J OURNAL OF B LDI UI NG ATERI S M AL
Fe ., 01 b 2 1
文 章 编 号 :0 792 (0 1 0 —100 1 0 — 6 9 2 1 ) 10 4 — 5
i ii lc c nt a i n n ta on e r ton a d pH a ue o e u . v l fm di m Ke o d y W r s:a tv t d c r on fbe c i a e a b i r;s e ii u f c r a;ee t o o p i n;ph no p cfc s r a e a e l c r s r to e l
活 性 碳 纤 维 的 电 吸 附 性 能
吴梅 芬 , 金 宇 宁 , 赵 国华
( 同济 大学 化 学系 , 海 2 0 9 ) 上 0 0 2 摘 要 : 究 了活性碳 纤维 ( F 表 面结构 、 质与 其 电吸 附性 能 的相 关性 , 应 用于 有机 污 染物 的 研 AC ) 性 并 电吸 附去 除. 果表 明 : 于 S E分 别为 7 1 10 3 13 4m / 结 对 Br - 9 , 0 , 1 g的 AC F虽然 具有 相似 的 孔 表 面 积 ;电吸 附 ;苯酚 中 图分 类 号 : 4 . O6 6 5 文 献标 志码 : A d i1 . 9 9 jis . 0 79 2 . 0 1 0 . 2 o:0 3 6 /.sn 1 0 — 6 9 2 1 . 1 0 8
活性碳纤维理化性能测试的几种方法

中有 序 区 ( 0 ) 面 10 晶
的特征 峰 。
于开发和试验 阶段 , 尚未形成独立
的工业体系。本文参考有关文献 ,
归纳 了 A F理化性 能的主要测试 C 方法 , 有利 于 工厂 和科 研 实际 应
用。
, 和 可用 x衍射仪 测得 , c 即被测纤维在赤道方向以 6 rn 0r i / a 的速 度旋 转, 描 范 围 为 1。~ 扫 0 3 。求出的 , 和 衍射 峰强度经 5, c
种 情 况 下 , 算 公 式 应 相 应 修 正 计
为:
式中: m ——试样干燥前的质量,; g
m — —
试样干燥后的质量, g 。
干燥 器 : 内装 变色 硅胶 。
3 4 测定 步骤 .
3 活 性 碳 纤 维 碘 吸 附 值
测 定 方 法
A F碘吸附值的测定方法 C
m
口锥 形瓶 中称 放 0 1g 右 的准备 . 左 好 的试样 , 用移 液 管 加 入 2 l 5m 的 碘 标 准溶液 。
测 试 方 法 、 性 碳 纤 维碘 吸 附 值 测 试 法 、 氯 化 碳 蒸 气 吸 附 率 测 试 法 和 采 用 活 四
2 预氧 化程 度 测定 方 法 2 — 含 水 率 法 —
在预 氧化过 程 中 , 氧化 聚 丙 预
B T容量 法的比表 面积测 试法等 , E 有利 于工厂和科研参考 与应 用。
的 C I值 一 般 在 0 4 .. . 5~0 5 . 5之
分析 天平 : 感量 000 .0 1g 烘箱 : 30C 0~ 0  ̄ 干 燥器 : 内装 变色 硅胶
化程度。所谓炭化指数( .. 是 C I) 指在预氧化过程中 P N纤维的线 A 型分子链转化 为环状梯型结构 的 程度。因此 , 炭化指数亦叫做芳构 化 指数 ( I) l A.. L 。它 可用 下 式 表 J
中孔活性碳纤维的制备及性能研究

21 中孔 活性碳纤 维的制造工艺 .. 1
纺丝液
固 体 颗 J
丝堑原 液丝
氧 丝 直 化 孔AF 化 中 c
1 引 言
活性碳纤 维 ( t ae a o ie,简称 AC ) Ac v t C r nFbr i d b F 作为新 一代吸 附功能材料 , 在环 境方 面发挥 了极其重 要
无法 吸附较 大分子 ,如水 中的腐殖酸 、致 癌物质 二氯 甲 烷 、生物 大分 子( 如病毒 蛋 白质 、肌 酸酐 、V 2 Bl 、有机 电解质 等[。因此开发 中孔乃至大 孔 的活 性碳 纤维就显 6 1
结 果表 明该 活性碳纤 维的吸 附能力达到 12 .5 / , 3 5 mg 3 g
用 美 国麦克 公 司产 AS P 0 0型 自动 吸 附仪 对 比表 面 A 20 积 进行 了表征 ,比表 面积 达到 l3 . m2 。 65 4 / 2 g
关键 词: 活 性碳纤维 ;中子 ;研究 L 中图分类号 : T 3 28 Q 4 .6 文献标 识码 :A 文 章编 号: 10 .7 12 0 ) 0 19 3 (0 7增刊.7 70 2 7 .3
的作用 , 活性碳纤 维可 以有效地 去除废 水和废 气 中的有 害物质 。活性碳纤 维与传统 的粒 状活 性炭( C 相 比, GA ) AC F具有 以下特 点:( ) 1 纤维直径 细 , 与被吸 附物质 的
接 触面积 大 ,增 加了吸附几率 ,且可均 匀接触 ;( )比 2 表 面积大 ,约是 G C 的 l ~1 0倍 ;吸附容 量大 ,约 A 0 0 是G Ac的 1 ~10倍 ;吸 附 、 附速 度快 ,AC . 0 5 脱 F对气 体 的吸附 数 1s 0 至数 m n可达 平衡 ;( ) i 3 孔径分 布范 围 窄 ;( ) F不仅对高浓度 吸附质 的吸附 能力 明显 , 4 AC 对 低浓度 吸 附质 的吸 附能力也特别 优异 , 当 甲苯气 体含 如 量低 到 1 0 ×1- 以下时 ,A F 还能对 其吸 附 ,而 G C C A 必须 高于 1 0 ×1 时方能吸 附;( )耐热 ,耐酸碱 ;具 5 有很 强的氧化 还原特性 , 将高价金 属离 子还原 为低 价 可 态 ;( )滤 阻小 ,约是 G 6 AC的 1 I4 / 1] 3  ̄。
国内活性炭纤维的应用研究与开发

Vo . No. 1 27 6
J n. 2 0 u 06
国 内活 性Leabharlann 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 , 苏 无 锡 江 2 4 2 ; . 州 市 碳 纤 维 厂 , 徽 宿 州 2 4 0 ) 1 12 2 宿 安 3 13
e h c d, S o pr mo e i p lc to na e n O a t o s t t a p i a i n. s
K e r s a t ae a b n fb r p l ain;p o r s y wo d ci td c ro e ;a p i t v i c o r ge s
摘
要
活性 炭纤 维 ( C ) 于具 有优 异 吸 附性 能 和使 用 价值 成 为研 究 热点 。但 是 , 在 我 国 生 产 规 模 小 、 际应 A F由 它 实
用 少 。为 了 进 一 步 深 入 研 究 , 进 其 推 广 应 用 , 近 年 来 A F的 研 发 应 用 进 展 做 了综 述 , 分 析 了 阻 碍 其 发 展 的 原 促 对 C 并 因 。分 析 表 明 , 模 小 、 规 生产 和使 用成 本 高 、 究 深 度 和 实 践 应 用 不 够 , 重 阻 碍 了 A F的 推 广 应 用 。 今 后 应 该 重 研 严 C 点 研 究 A F的再 生 技 术 , 大 应 用 研 究 和 实 践 领 域 , 高 性 价 比 , 而 推 广 其 应 用 。 C 扩 提 从
L n — u , HAO Mio IYo g g i Z a ,LI ANG ix a J— u n
( . colo ete& G r e t,S uh r a gz nvrt 1 Sh o fTxi l am n o ten Y n t U i sy,Wui in s 2 4 2 e ei x ,J g u 1 12,C i a hn a;
活性碳纤维(ACF)用于烟气脱硫的研究进展

A F的强 度 较 低 。 C
目前活性碳纤维主要 应用在汽车尾气 的处理 、 纺织 、 品, 食 医药 工业 中对剩余 产物的回收及 利用。 以及利用其便携性在航 天事业 中应用于对空气及水 的净 化 , 以及放射性物质的吸收 。
【 文章编号 】 10 —63 00 7 3 — 2 0 327( 1) — 1 0 2 0
烟气中的二氧化硫对人体 , 对动植物都有较大 的危害 , 著名 的“ 八大公害事件” 之一 的伦敦烟雾事件就是由二氧化硫形成的 酸雾引起的 , 二氧化硫 的控制越来越引起 国家和企业的关注。 目前使用 比较 流行 的 F D湿法烟气脱硫 主要 针对 含二氧 G 化硫浓度为 1 。 1 % 之 %的烟气 , 其效率高达 9 %以上 , 5 但缺点在 于其后续产 物较多 , 反应耗能较多 。而作为 于法脱 硫的主要技 术 C B 说 , Ft 味 其效率 一般不 如湿法高 , 而其后续产 品同样难 以 处理 。高于 1 %的烟气主要 采用钒催化剂接触制取硫 酸的方 法
1 碳 纤 维 的分 类及 应 用 范 围 . 2
作为既活性炭 ,颗粒 状活性炭后 的第三代活性炭产品 , 活
性碳纤维有着无可 比拟 的优 点 主要体现 在以下方面 : ,
(1) 附 范 围 大 : 究 表 明 , 吸 附 剂 孔 径 约 为 被 吸 附 分 吸 研 当
活性 碳纤维按 照制备时 的前 驱体不 同可 以分 为再生纤 维
2 活性 碳纤 维的 结构 特点 及优 点
21 活性 碳 纤 维 的 结 构 特 点阁 .
AC F是由 C ( F 碳纤维 ) 活化而成 , 在原丝的碳化过程 中, 非
碳纤维的分类

高性能 碳纤维
高强度碳纤维 高模量碳纤维 超高强碳纤维 超高模碳纤维 高强-高模碳纤维 中强-中模碳纤维 等
按碳纤维的 功能分类
受力结构用碳纤维 耐焰用碳纤维 导电用碳纤维 润滑用碳纤维 耐磨用碳纤维 活性碳纤维
按制造条件和 方法分类
碳纤维:碳化温度1200~1500oC,碳含量
95%以上。
石墨纤维:石墨化温度2000oC以上,碳含
有机纤维
预氧化处理
高温碳化
原丝
碳纤维的表面处理
途径: 清除表面杂质; 在纤维表面形成微孔或者刻蚀沟槽。增加表面能; 引进具有极性或者反应性官能团;形成能与树脂起作用 的中间层。
ö 扫描电镜(SEM):纤维表面缺陷 ö 透射电镜(TEM):纤维内部结构
碳纤维的分类
碳纤维的分类方法
按原丝类型 按碳纤维性能 按碳纤维的功能 按制造条件和方法
按原丝类型分类
聚丙烯腈基 粘胶基
沥青基 木质素纤维基 其他有机纤维基
按碳纤维 性能分类
通用级碳纤维:拉伸强度<1.4GPa,
拉伸模量 <140GPa
量99%以上。
活性碳纤维:气体活化法,碳纤维在600~
1200oC,用水蒸汽、CO2、 空气等活化。
气相生长碳纤维:惰性气氛中将小分子有
机物在高温下沉积成纤维- 晶须或短纤维。
碳纤维的制造
碳纤维不能用熔融法或溶液法直接纺丝,只 能以有机纤维为原料,采用间接方法来制造。
以有机纤维为原料制造碳纤维的过程:
弯曲,彼此交叉的许多条带状组成的结构。
碳纤维的性能
碳纤维的物理性质:耐热性 热膨胀系数性 热导率 比热 导电性 润滑性
碳纤维的化学性质:耐一般的酸碱
活性碳纤维复合保鲜块

一62+ 高荦斗铍鲜雏与应用 第37卷 伸,即得到所述碳纳米管/聚酰胺6复合纳米纤维 长丝纱。本发明形成了碳纳米管/聚酰胺6纳米纤 维长丝纱的10 h以上无断头的连续纺丝技术,制 得的碳纳米管/聚酰胺6复合纳米纤维长丝纱具有 优良的力学性能,有望应用于微型电子器件、超 轻薄型功能纺织品、智能纺织品以及高强度纳米 纤维复合材料等。 专利申请号:CN201 01 0151 036.1公开号:CN1 01845680A 申请人:苏州大学 碳纳米管改性纤维线的制造方法 及其制造装置 本发明涉及一种碳纳米管改性纤维线的制 造方法及其制造装置。其特别之处在于:将碳纳 米管溶于有机溶剂中,并进行超声分散,制得碳 纳米管悬浮液;纤维线浸于所述悬浮液中,锥形 两极通电,形成不均匀电场;提拉所述纤维线离 开所述悬浮液液面,即可获得碳纳米管改性纤维 线。本发明与现有技术相比的特点是:利用不均 匀电场,促使处于静电感应状态的碳纳米管快速 有效地进入位于电场最强处天然纤维线的毛细管 中,同时也吸附在天然纤维线的外表面上,故可 以在一次工序中完成制造碳纳米管改性纤维线的 工作,具有较高的工效。 专利中请号:CN201 Ol 0162724.8公开号:CN1 01845750A 申请人:冯静 碳纳米管或碳纳米纤维的 生产装置和采集装置 一种含有碳纳米管且从反应器中排放出的废 气经过排放管被导入到过滤器中。在过滤器的下 游设置有吹风机。吹风机用于抽吸排放管中的排 放气体。因此,即使过滤器已开始被阻塞,仍可 阻止在过滤器上游侧排放管内的压力上升。 专利申请号:CN20088011 061 3.3公开号:CN1 01848859A 申请人:日本日机装株式会社
聚四氟乙烯纤维的制造方法 及聚四氟乙烯纤维
本发明提供无需象乳液纺丝法那样使用基质 材料就能够制造聚四氟乙烯(PTFE)纤维特别是 PTFE长纤维、并且生产率优于包括切膜丝法在内 的现有制造方法且能够提高所得纤维的机械特性 和直径的自由度的PTFE纤维制造方法。通过在 PTFE的熔点以上的温度下对细绳状的含PTFE固 形物(第一固形物)进行拉拔加工,使上述第一 固形物的直径减小的方法。第一固形物例如可以 由内含水和表面活性剂的细绳状含PTFE固形物 (第二固形物)通过使该固形物中所含的水量减 少而得到。 专利申请号:CN2008801 0272 3.5公开号:CN1 01849046A 申请人:El本日东电工株式会社;国立大学法人京都工艺 纤维大学
活性炭纤维布医用疗伤膜

直接 倒掉 的方 式 , 符合环保 要求 。 不 从磷 化渣 中回收
手段 。 ,
三、 提供 技术 的程度 和合作方式 : 联合 开发工业
化生产 技术 。
活性 炭 纤 维 布 医用疗 伤 膜
一
4 液 化气 等低 碳 烃制 B X 技术 采用 沸 石分 子 、 T 筛催 化剂 , 类催化 剂无腐蚀 无污染 , 以反复再 生 此 可
使用 , 了催化 剂烧 炭再 生过程 中排 放含 CO 除 的烟
有用 物 质 , 变废 为宝 , 不但 能减 少 环境 污染 , 且具 而
有较 高的经济 价值 和较好 的社 会效益 。经大量 的研
究 , 化渣 的处理与 资源化产 品如下 : 磷 1 磷化 液 ; 、 锈 转 化剂 ; 、 毒 防锈 颜 料 ; 、 、 2带 3无 4
聚合磷 酸氯化 铁混凝 剂 。 二、 提供技 术 的程 度和合作 方式 : 技 术转让 、 联合 开发或销售 产品 。
、
项 目和技术 简介 :
变压 吸附 (s ) P A 和变 温吸 附( S 是 在众 多 生产 T A) 领域 获得广泛 应用 的成熟技 术 .该 技术 的核心 是性
能优异 的吸 附材 料 , 目前 常用 的吸 附材料有沸 石 、 活
工业 磷 化 渣 的处 理与 资 源化
一
性炭 、 分子筛 等 。 型吸 附材料 的开发研究 是 提高 炭 新 该 技术经 济效益 的关键 。本技术 是一 种新型 的活 性 炭纤维基 复合分 子筛材 料的制 备技术 。它是 以短 切
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活性炭纤维
活性炭纤维(ACF),亦称纤维状活性炭,是性能优于活性炭的高效活性吸附材
料和环保工程材料。其超过50%的碳原子位于内外表面,构筑成独特的吸附结构,被
称为表面性固体。 它是由纤维状前驱体,经一定的程序炭化活化而成。较发达的比
表面积和较窄的孔径分布使得它具有较快的吸附脱附速度和较大的吸附容量,且由于
它可方便地加工为毡、布、纸等不同的形状,并具有耐酸碱耐腐蚀特性,使得其一问
世就得到人们广泛的关注和深入的研究。目前已在环境保护、催化、医药、军工等领
域得到广泛应用。
自1962年美国专利首次涉及随后美国ORNL使用活性炭纤维过滤放射性碘辐射
以来,不同前驱体有机纤维及其活性炭纤维的研究和应用得到快速发展。美国、英国、
前苏联、特别是日本,是研究和使用ACF的大国,年产量近千吨。国内的ACF研究
起始于80年代末期,到90年代后期陆续出现工业化装置。大多处于实验室研究阶段。
制造方法:前驱体原料的不同,ACF的生产工艺和产品的结构也明显不同。AC
F的生产一般是将有机前驱体纤维在低温200 ℃~400 ℃下进行稳定化处理,随后
进行(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Zn
CI2,H3PO,H2PO4,KOH 的化学活化法,处理温度在700 ℃~1 000 ℃间,不
同的处理工艺(时间,温度,活化剂量等)对应产品具有不同的孔隙结构和性能。用作
ACF前驱体的有机纤维主要有纤维素基,PAN基,酚醛基,沥青基,聚乙烯醇基,
苯乙烯/烯烃共聚物和木质素纤维等。商业化的主要是前4种。
结构特征:活性炭纤维是一种典型的微孔炭(MPAC),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”,直径为10 μm~30 μm。孔隙直接开口于
纤维表面,超微粒子以各种方式结合在一起,形成丰富的纳米空间,形成的这些空间
的大小与超微粒子处于同一个数量级,从而造就了较大的比表面积。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,具有极大的表面能,也造就了微孔
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ACF比活性炭比表面积大、吸脱附速率快、吸附效率高的主要原因。
功能化方法:功能化主要通过孔隙结构控制和表面化学改性来满足对特定物质的
高效吸附转化。
ACF通常适用于气相和液相低分子量分子(MW=300以下)的吸附。当吸附剂微孔
大小为吸附质分子临界尺寸的两倍左右时,吸附质较容易吸附。孔径调整的目的就是
使ACF的细孔与吸附质分子尺寸相当,通常采用下列方法:1)活化工艺或活化程度
的改变(至纳米级);2)在原纤维中添加金属化合物或其它物质经炭化活化,或采用
ACF添加金属化合物后再活化(中孔为主),原料纤维预先具有接近大孔的孔径(大
孔);3)烃类热解在细孔壁上沉积、高温后处理(使孔径变小)。
表面化学改性主要改变ACF的表面酸、碱性,引入或除去某些表面官能团。经
高温或经氢化处理可脱除表面含氧基团(还原);通过气相氧化和液相氧化的方法可获
得酸性表面。改性需综合考虑物理结构与化学结构的影响。
活性炭纤维的型号及相关参数
型 号
SY- 1000 SY- 1300 SY - 1500 SY-1600
比表面积(㎡/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