活性炭纤维ppt课件

活性炭纤维 制作人 黄月娜AP0911111 主要内容 一 活性炭纤维的发展概况二 活性炭纤维的定义三 活性炭纤维的化学与物理特征四 活性炭纤维的制配五 活性炭纤维的应用六 活性炭纤维的发展前景 1962年 美国专利首次涉及到ACF技术 Abbott以粘胶纤维为原料 进行炭化和活化等处理后成功地制成了ACF 同年 日本进藤以特种聚丙烯腈为原料 制得PAN基ACF 1972年 Arons和Macnair以酚醛为原料制得ACF 1975年 东洋纺织公司制成高性能粘胶基ACF和再生ACF 1983年 日本炭素公司和尤尼吉卡公司开发生产沥青基ACF 1977年 商品粘胶 纤维素 基ACF问世 其后聚丙烯腈 PAN 基 酚醛基 沥青基相继实现工业化生产 活性炭纤维的发展概况 日本是开发ACF最早的国家 日本的东洋纺织公司于1975年实现了工业化生产 在20世纪70年代 己开始应用有机物碳化技术的成果 由于顺应环境保护等的要求得以发展 受到各国开发研究人员的密切关注 现已成为当代世界开发的热点项目之一 并由此进入工业化的发展时期 总产能力为1000t a 以下是日本活性碳纤维的发展 1959粘胶纤维碳纤维工业化 UCC 1962shindo MITI 公司发现聚丙烯腈作为碳纤维原料1966Doying公司粘胶纤维制活性炭织物Rodgers公司醋酸纤维制活性炭织物1967Johnson公司改进了聚丙烯腈碳纤维稳定过程1968Carborrundum公司酚醛树脂碳纤维1972Arons公司和Mcnair公司酚醛原料制碳纤维1975Toyabo公司粘胶纤维型碳纤维1976TohoBeslon聚丙烯腈活性炭纤维NipponKync公司酚醛树脂1977峰窝型溶剂回收设备1980Kyno公司化学处理活性炭纤维1983Nippon公司粘胶丝制活性炭纤维1988Osaka气体公司煤沥青活性炭纤维 20世纪80年代 我国上海纺织科学研究院 中国纺织大学 中山大学和中国科学院山西煤炭化学研究所 复旦大学 天津工业大学 天津大学 吉林工学院等单位也开展了ACF的研究工作 90年代以来 我国在ACF的研究和生产方面也取得了很大进步 ACF的生产能力已达数百吨 如1995年鞍山东亚碳纤维有限公司建成年产45吨的沥青基CarboflexACF生产线 此外 秦皇岛紫川炭纤维有限公司是国内生产粘胶基ACF及其制品的规模较大的专业化企业之一 什么是活性炭纤维 碳纤维 碳纤维是纤维组成中碳元素含量达90 以上的纤维活性炭纤维 具有微孔及很大比表面积的碳纤维 活性炭纤维 活性炭纤维的定义 定义延伸 活性炭纤维 ACF 亦称纤维状活性炭 是性能优于活性炭的新一代高效活性吸附材料和环保功能材料 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 活性炭的化学组成 活性炭纤维是用天然纤维或人造有机化学经过碳化制成 其主要成分是C 碳原子主要以类似石墨微晶片 乳层堆叠的形式存在 活性炭纤维中的一些微量杂原子 如H O S N等与C结合形成官能团 含氧基团在活性炭纤维表面含量较为丰富 其分子式不确定 ACF会因活化的方法不同 而生成不同表面含氧基与表面酸碱性不同的产物 在水的作用下 其氧化还原能力更强 由于水的存在可以使一些基团氧化成羟基 由此在表面含氧基团数目增加后 表面氧化还原容量增大 活性炭纤维的物理特征 1 吸附量大2 吸附速度快3 再生容易 脱附速度快4 耐热性好5 耐酸 耐碱 具有较好的导电性能和化学稳定性 6 灰份少 7 成型性好 易加工成毡 丝 布 纸等形态 一般活性炭的比表面积1000 1600 g 微孔体积90 左右 其微孔孔径10A 40A 1A 10的负10次方米 2 含丰富的有机官能团 具有良好的氧化还原特性 对气相和液相中的有机物质及无机杂质均有优良的吸附作用 且具有良好的脱附再生性能 可重复使用 3 强度高 消耗少 具有良好的装填 缠绕性能及设备的适应性 在振动下不会产生装填松动和过份密实现象 1 活性炭纤维的结构具有发达的比表面积 丰富且排列整齐的吸附微孔 故其吸附性非常强 4 具有耐酸 耐碱 耐腐蚀 耐高 低温性能和良好的化学稳定性能 导电性能 5 灰份少 它的灰份含量仅为GAC的十分之一 对回收物质的催化作用小 活性炭的吸附性 1 吸附量大 对有机气体恶臭 腥臭物质吸附量比粒状活性炭 GAC 大20 30倍 对水溶液中的无机物 染料 有机物及贵金属离子吸附量比GAC高5 6倍 对微生物及细菌有优良的吸附能力 如大肠杆菌的吸附率可达94 99 对低浓度吸附质的吸附能力特别优良 如对PPM级吸附质仍保持很高的吸附量 而GAC等吸附材料往往在低浓度时 吸附能力大大降低 2 吸附速度快对气体吸附速度非常快 数十秒至数分钟 对液体的吸附也可很快达到吸附平衡 其吸附速度比GAC高2 3个数量级 活性炭纤维的脱附性 1 再生容易 脱附速度快 如用120 150 热空气处理ACF 10 30分钟即可完全脱附 2 在多次吸附过程中 仍然保持原有的吸附性能 主要技术指标 活性炭纤维 AC 与颗粒活性炭 GAC 的结构与性能比较 活性炭的制配 ACF的制备 通常以有机高聚物聚丙烯腈 PAN 酚醛树酯 沥青基 纤维素基 聚乙烯醇基等作为前驱体 经过炭化和进一步活化而制成 其中前四种均已实现工业化 预处理 炭化 活化 添加剂 结构控制方法 工艺设备 以PAN为例 其制配工艺示意图如下 1 预处理预处理主要有盐浸渍和预氧化两种方式 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 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 预氧化主要是为了防止PAN纤维 沥青纤维等高温炭化和活化时发生熔融并丝 2 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 3 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 4 增加不同的添加剂 可以做到增加过程的速率 降低活化温度 增加纤维强度和弹性模量 增加纤维吸附容量等 5 结构控制 ACF的合成工艺和产品结构会因原料不同而不同 为了获得收率高 强度好 吸附性能优良的产品 应选择相宜的原料纤维以及炭化和活化条件 6 工艺设备在ACF的制配中至关重要 英国人发明一种竖立式结构 沿壁面用电加热器加热 碳化活化一次完成 而我国目前活性炭纤维的生产仍处于间歇生产或半间歇阶段 活性炭纤维的应用 1 空气净化 用该材料制作空气过滤器 能吸附过滤空气中的O3 SO2 NO2及恶臭 毒气 烟气等有害气体 可用于房间 厨具其它被污染的室内空气净化 2 水质净化 能清除水中的有机物及重金属离子和霉臭气味 细菌及用于水的脱色 用于饮水工业 饮料 啤酒 医药制糖等行业用水的净化 脱色工艺中和纯净水 直饮水的生产设备中 3 污水处理 可用于治理化工 电镀 冶金 印染 制革 医药生活等污染源产生的污水 去除水中的有机物质 细菌及有机染料 尤其是含高价金属离子的有毒 有害废水的处理 4 有机溶剂回收 对苯 酮 脂 醇等类型的有机溶剂均能吸附回收 可用于制胶喷漆 电影胶片等溶剂的回收装置 三苯净化回收装置中及治理废气 污水的环保工程中 5 卫生防护 用活性炭纤维毡制成防毒面具 防毒防尘口罩 防毒衣可对毒性气体有较好的吸附遮敝作用 该材料还适合用在放射性场所的封闭及隔断 辐射设备的屏遮等工程中 6 医学用途 由于ACF具有化学稳定性 热稳定性及辐射稳定性 因而使用各种消毒方法进行消毒时不会有任何变化 ACF对人体的外源性毒素和内源性毒素的吸附都非常有效 在血液过滤 内服解毒 外伤包扎与治疗方面都有重要用途 活性炭纤维的一些应用 活性炭纤维植绒布 具有穿着舒适 手感好 再生性能优越等优点 活性炭纤维滤芯 用于液体分离过滤 炭纤维做的抱枕不仅 具有良好的吸附性能 而且还具有良好的再生能力 活性炭纤维做的口罩 活性炭纤维毡 活性炭纤维空气净化树 活性炭纤维的发展前景 随着人类环保意识的增强和绿色化学的提出 ACF的研究与应用受到了各国研究人员的密切关注 日本和美国是研究和使用ACF的大国 已具有工业化规模并进入实用阶段 我国起步较晚 对ACF的生产与开发仅处于试用阶段 其应用领域远远没有打开 在环境保护 电子工业 化工 低成本SiC纤维 医疗卫生 劳动防护等领域其市场开发潜力极大 随着环境保护各项法规的进一步建立 完善和绿色化学时代的到来 ACF必将呈现光明的发展前景 ACF的价格约是活性炭的5 100倍 价格较高 限制了ACF的广泛应用 因此 从原料出发 改善工艺或将ACF与其他材料复合化可提高其附加值 降低成本 而开发低成本 高密度 高强度 高性能化的活性炭纤维是我们今后研究的重点方向 谢谢观赏 此课件下载可自行编辑修改 供参考 感谢您的支持 我们努力做得更好