活性炭纤维ppt

活性碳纤维Contents活性碳纤维的发展过程活性碳纤维的结构和功能活性碳纤维在工业吸附的应用发展前景活性碳纤维的定义活性碳纤维活性碳纤维（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使用活性碳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。definitiondevelopment阶段一阶段二在活性碳的发展历史中，从最初的粉状活性炭到后来的各种形状的颗粒活性碳，使活性碳的应用更广泛，更便捷，再生更容易。但是，活性碳在吸附能力、吸附速度仍有许多不足之处，另外，在工程中传统的活性炭在吸附层中出现松动和沟槽，有时出现吸附层过分密实，导致流体阻力增大，从而影响正常操作在20世纪60年代初期，人们开始探索用有机纤维为原料制备活性炭纤维，在高性能碳纤维研究的基础上，这种新型的碳吸附材料得以问世。它与传统的活性碳相比，具有独特的微孔结构，并兼具有纤维的各种特性，给工程应用和工艺设备的优化创造了条件。活性碳纤维的优异性能和广泛的应用前景，促使活性碳纤维的研究、开发和应用取得了飞速的发展。properties性能特征其它性能吸附特性电性能氧化还原性能活性碳纤维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”，直径为10-30um。孔隙直接开口于纤维的表面，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，这是造成活性碳纤维比粒状活碳比表面积大、吸脱附速率快、吸附效率高的主要原因。另外，活性碳纤维表面含有一系列活性官能团，主要是含氧官能团，如经基、碳基、梭基等。有的活性碳纤维还含有胺基、亚胺基以及磺酸基等官能团。所以，活性炭纤维还具有独特的吸附选择特性。chemicalstructure全部由Micropore组成-如图所示，拥有一定的比例及多量的微孔，所以吸附速度快，每单位重量的吸附量大。Dielectricproperties活性碳纤维同碳纤维一样具有优良的导电性能。在蓄氢电池中，作为二次电极。在双层电容器中也得到了应用。蓄氢电池双层电容器oxidation-reductionThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.ClicktoaddTitleClickoaddTitle活性碳纤维的氧化还原功能是活性碳纤维的重要特性之一，这一特性在其从溶液中吸附金属离子时表现最明显。活性碳纤维不仅可以作为还原剂，也可成为氧化剂，这取决于所用体系的电位高低。X一射线衍射和XPS研究的结果表明，活性炭纤维能将一些电极电位较高的离子还原为零价或低价金属。例如将水溶液中Au＋3、Ag＋1、Pt＋4、Hg＋2、Fe＋3分别还原为Au、Ag、Pt＋2或Pt、Hg＋1、Fe＋2，在大多数情况下，氧化还原促进吸附量大大提高。利用活性炭纤维的氧化还原特性，可用于微量Au＋3等贵金属的富集和分析，贵金属的回收和冶炼，治理高价有毒有害废水，循环水处理，制备载体催化剂，制造电容电池的电极，制造纳米金属等。otherproperties与传统的活性碳相比活性炭碳维的独特之处有:活性碳纤维的直径细，一般为10一30um，与被吸附物的接触面积大，而且可以均匀接触、吸附，使得材料充分利用，效率提高。外表面积大、吸脱附速率快、吸附容量大，可吸附处理低浓度废气或具有高活性的有机物质。孔径分布窄，主要以微孔、亚微孔为主，可以通过工艺调整孔径大小与被吸附物质的分子尺寸相匹配，从而达到分离的日的。体积密度小、扩散阻力小、动力消耗少，可以吸附粘度较大的液体物质。漏损少、吸附层薄，可制成轻小型设备，强度高、不容易粉化，可任意加工成所需要的形态，操作简便安全、节能经济活性碳纤维的脱硫性能用作氧化还原剂水净化有特殊功能用于溶剂回收其他应用活性碳纤维对水中重金属离子的吸附应用application脱硫性能众所周知,排放于大气中的SO2已对大气环境造成严重污染,对人类、动物和植物的生存构成严重威胁。排放的SO2主要来源于燃煤燃油发电、矿物冶炼、石油炼制以及H2SO4的生产等。煤炭作为能源,其转化利用的主要途径即是燃烧。但煤的大量燃烧,将使大气呈煤烟型污染,由此造成对农业、林业和材料破坏的经济损失,而且也严重危害人体健康。因此治理SO2污染对控制煤烟型大气污染具有十分重要的意义。活性碳纤维(ACF)是一新型的高效吸附剂和催化剂。与常规活性炭比,ACF具有较快的吸附速度,其绝大多数孔直接开口于表面(图1),图1ACF与GAC的孔结构脱硫性能使吸附质分子不需穿过象活性炭上的大孔、中孔而直接到达微孔的吸附部位,缩短了吸附行程。再者ACF的外表面积大,在外面的孔口多,容易使分子吸附和脱附,且孔径分布窄(图2)。图2ACF与GAC的孔径分布脱硫性能因此ACF具有常规活性碳无法比拟的优越性,较典型的例子是将ACF应用于烟气脱硫。ACF连续脱除烟气中SO2的原理如下(见图3)。图3脱硫反应原理图SO2在ACF上吸附后在O2存在下被催化氧化为SO3,SO3再与烟气中的水蒸气作用形成H2SO4,后者被ACF上冷凝的过量水洗脱,从而空出SO2吸附部位,使SO2的吸附、氧化、水合及H2SO4的解吸等循环连续不断地进行下去,这样既可避免炭材料由于磨损或再生导致碳的损耗及活性的下降,也可避免对炭材料的频繁再生,从而降低操作运行成本。对水中重金属离子的吸附很多工业生产过程,如电镀、采矿、金属冶炼,农药、油漆、颜料生产和石油炼制等均产生重金属废水,若不进行有效处理,就会对环境造成严重危害。处理重金属废水的方法很多,如传统的沉淀法、氧化还原法、电解法、离子交换法等。研究发现ACF对水中Cu2＋、Ni2＋、Zn2＋均有一定的吸附效果,但对Cd22＋的吸附优于Cu2＋、Ni2、Zn2＋。为了考察共存离子对Cd2＋吸附效果的影响,用含Cu2＋、Ni2＋、Zn2＋和Cd2＋的溶液配制成模拟混合废水,ACF对混合废水的静态吸附结果见表对水净化有特殊功能ACF对水净化有特殊功能,例如,对水质混浊有明显的澄清作用,可以除去水中的异臭、异味;对水中含高铁、高锰等无机物净化效果明显;对氰、氯、氟、酚等有机化合物去除率达90%以上,对细菌有极好的过滤效果,如大肠杆菌去除率达98%。有人用ACF进行了排除地下水中氯化物和饮用水源地下水中三氯甲烷前驱物的研究。aDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.ThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.溶剂回收ACF吸附容量大而且脱附速度快,可在回收活性溶剂方面得到应用。这是因为其吸、脱附速度快,周期短,在吸附过程中很少发生分解或聚合。而且脱附温度低,容易脱附而且彻底,残留在吸附床中的被吸附物质少,减少了结焦或积炭的概率。因此用ACF回收有机溶剂的质量要比用活性炭高,而解吸操作简单省时。如在回收质量分数为2000×10－6的含酮混合溶AC剂中,回收率达98%在回收丙酮、二氯乙烯、三氯乙烯〔的应用中,回收率均高于97%。用作氧化还原剂氧化还原功能是ACF的基本特征之一。曾汉民等对此开展了大量的研究工作,取得了一系列重要成果。ACF可以作还原剂,也可成为氧化剂。与普通还原剂不同,ACF对不同的氧化金属离子具有不同的氧化还原容量。与弱氧化性的金属离子反应后的ACF还可进一步与强氧化性离子进行氧化还原反应。由于ACF对Au3+、Ag+、Pd4+等贵金属离子具有较好的氧化还原吸附性能,能够将高价态金属离子还原成低价态,以至单质金属,而且所得单质金属呈纳米状态负载于ACF上。因此在贵金属的回收、分离及其再利用等领域得到广泛应用。其他应用ACF还可用于制作防化用品,用于人造肾脏、肝脏的吸附剂及生物固定酶,用于制造高性能的电容和电池的电极,还可以用于水果蔬菜保鲜。发展前景由于碳纤维内较小的扩散阻力，与传统的粒状吸附剂相比，活性炭纤维具有较快的吸附动力学。因此，应用活性碳纤维可以使吸附设备小型化井可以有效地回收有价值的组分。在活性碳纤维床中，控制动态吸附行为的机理是床中流体的轴向扩散，通过使用纤维床中轴向扩散的关联式，可以估价纤维床的穿透曲线。活性碳纤维的其它诱人特性是其具有较单一的孔结构且其表面性质较容易被理解。与活性碳相似，活性碳纤维用作吸附和催化反应似乎是可行的。若以建立纤维吸附剂的应用为目的，仍有许多难题有待研究，其中包括用过的纤维吸附剂以较小的成本再生及再生方法的建立等，进一步的细加工，如功能吸附剂的开发:较高等级的结构优化等，将会为这种具有较高价值的吸附剂提供更广阔的应用领域产品本品含有高效吸咐材料-活性炭纤维，可快速吸除脚部异味，有良好的吸湿，抑菌，除臭功效，并能利用人体热量产生远红外功能。