四川活 性炭纤维的应用现状及前景
来源:    发布时间: 2019-04-18 15:38   72 次浏览   大小:  16px  14px  12px
  四川活性炭纤维(Activated Carbon Fiber,以下简称ACF)是在炭 纤维技术和活性炭技术相结合的基础上发展起来的,

  四川活性炭纤维(Activated Carbon Fiber,以下简称ACF)是在炭 纤维技术和活性炭技术相结合的基础上发展起来的,是继粉状、粒状、纤维状活性炭(FAC)之后的 新型活性炭产品[1]。纤维状 活性炭与粒状活性炭相比具有一系列优点,它的微孔结构发达、吸附比表面积大、吸附速度快、净化效 率高以及解吸再生方便等优点,但也有 活性炭成品得率低、单价较高等缺点[2]。ACF与FAC相比,具有FAC优点之外,还具有成品得率高、解吸再 生率高并且兼有纤维的各种特性,且由于 其结构上的独特性,克服了 传统活性炭应用过程中的缺陷。
   ACF主要成 分由炭原子组成,是以炭 纤维或预氧化纤维为初始原料,经高温 炭化和活化后形成的一种高效吸附材料。制备ACF的前驱 体材料主要是各向同性和各向异性的沥青、聚丙烯腈、粘胶丝和酚醛树脂,所用活 化方法有物理方法、化学方 法以及物理化学法。不同的 原料纤维可以制备不同基体的ACF,目前主 要有粘胶纤维基ACF、聚丙烯腈基ACF、酚醛基ACF、沥青基ACF、聚乙烯醇(PVA)基ACF、苯乙烯/烯烃共聚基ACF、木质素纤维基ACF等。其中,前4 种均已实现广泛应用,并应用在环境保护(如水处理、大气污 染处理和空气净化)、电子及能源方面、医学卫生等领域[3]。随着科 技的发展与时代的进步,ACF种类越来越多、功能特性不断改进、应用领域不断拓宽,对人们的日常生活、工业生 产和新技术发展起着日益重要的作用。
   ACF的应用和研究现状
   ACF具有吸 附速度快和易脱附的特性,可以加工成ACF纸、毡、毯、布和其 他特殊性状制品,ACF可用来 与其他材料复合成为多功能的吸附材料,以下将着重介绍ACF在环境保护、医学卫生领域、电子及 能源方面的应用现状。
   在环境 保护方面的应用
   水处理
   工业生 产排放出的废水中含有大量的化学污染物,通过采 取措施对这些污染物富集和回收,并对其进行加工处理,均可变废为宝。
   ① 吸附染料废水污染物。染料的 种类按特点可分为直接染料、硫化染料、还原染料、酸性染料、酸性络合染料、活性染料、钠夫孚染料、氧化染料、分散染料、阳离子染料等。染料废 水是指在生产染料和颜料过程中排放的废水,合成染 料在生产和使用过程中,有12%以废水形式排出,染料废 水具有成分复杂、色度高、可生化性差等特点,同时,染料废 水还有很强的毒性,主要是 因为有些原料和副产品中含有卤化物、氨基物、硝基物等有机物,并且,染料废 水的排放量也很大,而且排放具有间歇性、水质不稳定,属于难治理废水。如何有 效地解决其对环境的危害,一直以 来都是污水处理中的难题。近些年以来,国内外 对活性炭吸附处理染料废水的研究较多,目前,国内外 对于染料废水的处理方法主要有生物法、物理化学法、化学法 以及一些优化组合工艺等。
   ACF为柔性的材料,具有比表面积大、细孔孔 径适中和导电性能,制作的 超级电容器极板工艺可操作性强,ACF特殊的 纳米孔径微观结构,可保证 超级电容器具有更好的性能,可用于 制造电池材料和电子产品的部件。
   ⑴ 利用ACF的导电 性来制作电极材料及电池,例如电容电池、电子器材燃料电池。为了研究ACF在KOH电解液 中的电化学电容性能,发现高 比表面积产生的双电层电容和表面氮原子准电容的作用,使ACF毡具有高的比电容。由于纤 维开放的孔结构和毡电极中没有粘结剂的加入,ACF毡的大电流性能突出。
   ⑵ 石墨带状层面是ACF的基本结构单元,其中的P电子以 及炭原子所具有的不成对电子都具有一定的催化作用,可在催 化反应中发挥作用,表面的 含氧基团也可以将固体酸、碱的催 化作用呈现出来,因此,也可直接用ACF作催化剂。http://www.

 
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