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活性炭纖維吸附的原理離不開其制備過程,活性炭纖維的制備過程:將碳質(zhì)材料用過熱蒸汽、氨或空氣共同高溫加熱,或?qū)⑽刺炕脑嫌寐然\、氯化銨、硫酸、磷等浸漬后,再灼燒活化而得。在活化過程中,基本微晶之間清除了各種含碳化合物和無序碳,而且也從基本微晶的石墨層中除去了一部分碳,這樣產(chǎn)生的孔隙叫做孔隙。適宜的活化過程能導(dǎo)致大量孔隙的形成,因此擴(kuò)大了孔壁的總表面積,這是活性炭纖維具有很大吸附能力的主要原因。活性炭纖維的吸附活性炭纖維吸附的特性不但取決于其孔隙結(jié)構(gòu),而且取決于其表面化學(xué)性質(zhì)——表面的化學(xué)官能團(tuán)、表面雜原子和化合物。
活性炭是一種由含炭材料制成的外觀呈黑色、內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)、表面積大,吸附能力強(qiáng)的粒狀(GAC)炭質(zhì)吸附材料。活性炭纖維(Activatedcarbonfiber,簡稱ACF)是由可炭化的有機(jī)纖維如粘膠纖維、聚纖維經(jīng)過低溫炭化、高溫活化制備而成,具有發(fā)達(dá)微孔結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的吸附性能。所以,活性炭纖維也成為“絲狀或纖維狀”活性炭,是現(xiàn)有粒狀活性炭的替代產(chǎn)品,是新一代功能型炭質(zhì)吸附材料。 活性炭纖維的微孔發(fā)達(dá),孔徑均勻,分布于纖維表面,幾乎都是有效孔,有效吸附表面積高達(dá)1000~2500m2/g,數(shù)倍于活性炭。活性炭纖維的有效吸附容量比顆粒活性炭(GAC)高10倍以上。所以,活性炭纖維吸附能力強(qiáng)、吸脫附速度快,對低濃度或微量的有毒有害氣體有很好的吸附能力。
活性炭通過炭化活化工藝,擴(kuò)展了內(nèi)部空間,吸附性能大大提高,作為行業(yè)通用的吸附劑,它有以下幾個方面的優(yōu)勢:有較發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu),比表面積大活性炭具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu),除了活性分子篩以外,孔徑分布范圍較廣,具有孔徑大小不同的孔隙,能吸附分子大小不同的各種物質(zhì)。同時具有大量的微孔,因而比表面積很大,吸附力也大。
活性炭的表面特性活性炭的表面性質(zhì)因活化條件而不同,高溫水蒸汽活化的活性炭,表面多含堿性氧化物,而氯化鋅活化的活性炭,表面多含酸性氧化物,后者對堿性化合物的吸附能力特別大。活性炭具有的表面化學(xué)性質(zhì)、孔徑分布和孔隙形狀不同,是活性炭具有選擇性吸附的主要原因。
催化性質(zhì)活性炭作為接觸催化劑用于各種異構(gòu)化、聚合、氧化和鹵化反應(yīng)中。它的催化活性是由于炭的表面和表面化合物以及灰分等的作用。活性炭在化學(xué)工業(yè)中常用作催化劑載體,即將有催化活性的物質(zhì)沉積在活性炭上,一起用作催化劑。這時,活性炭的作用并不限于負(fù)載活化劑,它對催化劑的活性、選擇性和使用壽命都有重大影響,它具有助催化的作用。
化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、容易再生活性炭的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、能耐酸、耐堿,所以能在較大的酸堿度范圍內(nèi)應(yīng)用;活性炭不溶于水和其他溶劑,能在水溶液和許多溶劑中使用;活性炭能經(jīng)受高溫高壓的作用,由于它的催化活性,在有機(jī)合成中常作為催化劑或載體。活性炭使用失效時,可用各種方法多次反復(fù)再生,使其恢復(fù)吸附能力,再用于生產(chǎn)。如果再生得法,可達(dá)到原有的吸附水平。