活性炭纖維

活性炭纖維(ACF),亦稱纖維狀活性炭,是性能優於活性炭的高效活性吸附材料和環保工程材料。

定義

活性炭纖維(ACF),亦稱纖維狀活性炭,是性能優於活性炭的高效活性吸附材料和環保工程材料。其超過50%的碳原子位於內外表面,構築成獨特的吸附結構,被稱為表面性固體。 它是由纖維狀前驅體,經一定的程式炭化活化而成。較發達的比表面積和較窄的孔徑分布使得它具有較快的吸附脫附速度和較大的吸附容量,且由於它可方便地加工為氈、布、紙等不同的形狀,並具有耐酸鹼耐腐蝕特性,使得其一問世就得到人們廣泛的關注和深入的研究。已在環境保護、催化、醫藥、軍工等領域得到廣泛套用。
自1962年美國專利首次涉及隨後美國ORNL使用活性炭纖維過濾放射性碘輻射以來,不同前驅體有機纖維及其活性炭纖維的研究和套用得到快速發展。美國、英國、前蘇聯、特別是日本,是研究和使用ACF的大國,年產量近千噸。國內的ACF研究起始於80年代末期,到90年代後期陸續出現工業化裝置。大多處於實驗室研究階段。

製造方法

前驅體原料的不同,ACF的生產工藝和產品的結構也明顯不同。ACF的生產一般是將有機前驅體纖維在低溫200 ℃~400 ℃下進行穩定化處理,隨後進行(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ZnCI2,H3PO,H2PO4,KOH 的化學活化法,處理溫度在700 ℃~1 000 ℃間,不同的處理工藝(時間,溫度,活化劑量等)對應產品具有不同的孔隙結構和性能。
用作ACF前驅體的有機纖維主要有纖維素基,PAN基,酚醛基,瀝青基,聚乙烯醇基,苯乙烯/烯烴共聚物和木質素纖維等。商業化的主要是前4種。

結構特徵

活性炭纖維是一種典型的微孔炭(MPAC),被認為是“超微粒子、表面不規則的構造以及極狹小空間的組合”,直徑為10 μm~30 μm。孔隙直接開口於纖維表面,超微粒子以各種方式結合在一起,形成豐富的納米空間,形成的這些空間的大小與超微粒子處於同一個數量級,從而造就了較大的比表面積。其含有的許多不規則結構-雜環結構或含有表面官能團的微結構,具有極大的表面能,也造就了微孔相對孔壁分子共同作用形成強大的分子場,提供了一個吸附態分子物理和化學變化的高壓體系。使得吸附質到達吸附位的擴散路徑比活性炭短、驅動力大且孔徑分布集中,這是造成ACF比活性炭比表面積大、吸脫附速率快、吸附效率高的主要原因。

功能化方法

功能化主要通過孔隙結構控制和表面化學改性來滿足對特定物質的高效吸附轉化。

孔隙結構控制

ACF通常適用於氣相和液相低分子量分子(MW=300以下)的吸附。當吸附劑微孔大小為吸附質分子臨界尺寸的兩倍左右時,吸附質較容易吸附。孔徑調整的目的就是使ACF的細孔與吸附質分子尺寸相當,通常採用下列方法:1)活化工藝或活化程度的改變(至納米級);2)在原纖維中添加金屬化合物或其它物質經炭化活化,或採用ACF添加金屬化合物後再活化(中孔為主),原料纖維預先具有接近大孔的孔徑(大孔);3)烴類熱解在細孔壁上沉積、高溫後處理(使孔徑變小)。

表面化學改性

表面化學改性主要改變ACF的表面酸、鹼性,引入或除去某些表面官能團。經高溫或經氫化處理可脫除表面含氧基團(還原);通過氣相氧化和液相氧化的方法可獲得酸性表面。改性需綜合考慮物理結構與化學結構的影響。

型號、參數


型 號

TK- 1000

TK- 1300

TK - 1500

TK-1600

比表面積(㎡/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

套用領域

活性炭纖維是繼粉狀活性碳和粒狀活性炭之後的第三代產品。做為新型功能吸附材料具有成型性好,耐酸耐鹼,導電性和化學穩定性好等特點。其不僅比表面大,孔徑適中和分布及吸脫速度快,而且具有不同的形態,廣泛用於環保工業、電子工業、化學工業與輻射防護、醫用生理衛生等,具有廣闊的發展前景。
活性炭纖維的套用相當廣泛,可用於有機溶劑的回收裝置,水的淨化,有害有毒氣體的去除和淨化及電子電器材料等。
日本是開發活性炭纖維最早的國家,日本的東洋紡織公司1975年實現了工業化生產。在20世紀70年代,已開始套用有機物炭化技術的成果用於環境保護等方面,並由此受到各國開發研究人員的密切關注,現已成為當代世界開發的熱點項目之一,並已進入工業化的發展時期,總產能力為千噸。我國從80年代開始投入力量進行研究,到90年代末開始進入工業化生產時期,國內的產能為百噸。
江蘇同康活性炭纖維有限公司是專業生產活性炭纖維及功能型特種面料的廠家,擁有國內一流的特寬幅大型連續式活性炭纖維生產線,採用先進的生產工藝,科學的管理和檢測手段,年產活性炭纖維氈150噸或活性炭纖維布100噸,廣泛套用於環保、軍事、航空、石油、化工、核工業、汽車、醫藥、紡織、食品、電子和衛生等行業。
公司發揮自身優勢,與國內著名的高等院校、科研院所密切合作,不斷研發活性炭纖維產品,並在國內率先將活性炭纖維這一高效吸附材料套用到人們的日常生活中,開發了活性炭纖維六大系列產品:一、活性炭纖維工業產品系列;二、活性炭纖維賓館配套產品系列;三、活性炭纖維軍需產品系列;四、活性炭纖維列車專用產品系列;五、活性炭纖維居室產品系列;六、特種功能性面料產品系列。產品通過了國家權威檢測機構——中國人民解放軍防化院、中國輕工裝飾材料室內環境質量監督檢測中心、中國科學院上海技術物理研究所、鐵道部產品質量監督檢測中心檢測。公司己有24個產品獲國家專利,一項省高新技術產品。產品銷往日本、韓國、馬來西亞、巴基斯坦、台灣等國家和地區。
本公司己通過ISO9001質量管理體系,ISO14001環境管理體系,ISO18001職業健康安全衛生管理體系認證。

相關詞條

相關搜尋

熱門詞條

聯絡我們