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          南通新通活性碳纖維有限公司
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          納米活性炭纖維
          發布時間: 2012/4/13

            活性炭纖維(ACF)是以有機纖維為先驅體通過不同途徑而制得的一種新型功能性纖維,做為繼粉狀活性炭和粒狀活性炭之后的第三代產品的新型功能吸附材料具有成型性好,耐酸、堿,電導性與化學穩定性好等特點.其不僅比表面積大、孔徑適中、分布均勻及吸附速度快,而且具有不同的形態.活性炭纖維在催化、吸附方面具有獨特的性能特征,其本身所具有的特性與孔結構、孔分布、微孔表面積以及表面化學等使之具有極大的開發價值.目前,納米ACF已廣泛應用在化學產業、環境保護、輻射防護、電子產業、醫用、食品衛生等方面,而且越來越受到人們的關注,其應用遠景相當廣闊。

            一、主要性能
          ACF是一種表面納米粒子,具有不規則的結構與納米空間混合的體系.其纖維直徑細,與被吸附物的接觸面積大,且可以均勻接觸與吸附,使吸附材料得以充分利用.效率高,且具有纖維、氈、布和紙等各種纖細的表態,孔隙直接開口在纖維表面,其吸附質到達吸附位的擴散路徑短,且本身的外表面積較內表面積高出兩個數目級。

            二、結構
            ACF具有微孔形結構,微孔半徑在2nm以下,其孔徑分布窄,特殊的細孔呈單分散分布,由不同尺寸的微細孔隙組成其結構,并且中孔、小孔擴散呈現出多分散型分布,在各細孔結構中的差別較大,其主要原因在于原料的不同.在ACF中無大孔,只有少量的過渡孔,微孔分布在纖維表面,其吸附速率快,ACF絲束的空間起大孔作用,對氣相與液相物質具有較好的吸附作用,其外比表面積大,吸脫速度快,為粒徑活性炭10~100倍.隨著比表面積增大,細孔的均勻孔徑隨之增大,細孔容積增加,在細孔內發生吸附后充填細孔內.其比表面積增大吸附容量大,為粒狀活性炭的10倍,可吸附處理低濃度廢氣或具有高活性的物質.ACF的體積密度小,濾阻小、可吸附粘度較大的液態物質,且動力損耗小.

            三、表面化學結構
            ACF固體表面原子呈不飽和結構,具有獨特的表面化學性能,微晶在燃燒溫度低時易與氧化介質發生反應天生氧化產物,主要有羧基、酚基、醌基等含氧基團,及含硫基、氮元素、鹵素等官能團.其表面酸性與吸附平衡有密切的關系.按照國際純粹與應用化學聯合會(1UPAC)的分類標準,吸附劑的細孔分為三類:孔徑大于50nm的為大孔,2nm~50nm的為中孔,0.8nm~2nm的為微孔以及小于0.8nm的為亞微孔.ACF的孔主要是亂層結構炭和石墨微晶形成的微孔.微孔的大量存在使ACF的表面積增大,同時也使其吸附量進步.吸附劑中的大孔是作為被吸附分子到達吸附位的通道,它控制著吸附速度;ACF其纖維直徑一般在10nm~13nm、外表面積大、微孔豐富且分布窄、易于與吸附質接觸、擴散阻力小,所以其吸脫附速度快,有利于吸附分離.而且,可以根據需要制成氈、布、紙等各種形態,適應于多種用途.ACF是由CF活化而成.CF為多晶亂層石墨結構,轉化成ACF后,結構基元不變化.ACF是非均勻性的多相結構.由于高溫水蒸氣將部分原子脫往后形成微孔結構使之天生羧基、羰基等含氧活性基團,使其表面的酸性增加活性炭.比表面積約為1 200m2/g,遠大于CF,在苛刻條件下活化時可達3 000m2/g.ACF為分布狹窄單一孔徑的微孔結構,其孔可以產生毛細管的凝聚作用.由于具有微孔,其吸附、脫附速率遠大于兩個數目級,吸附量大.在填充床中流體的床層阻力小,可作為催化劑與催化劑載體使用在ACF分子內的痕量雜原子為磷、氮、氯等.在活化時,部分雜原子被脫往后,表面的雜質大大減少.由于活化中氧化氣體的作用,表面含氧基團增強,主要有酸性基團,如羧基等.中性基完備如羰基、內酯基等.堿性基團有過氧化基等.ACF會因活化的方法不同,而天生不同表面含氧基與表面酸堿性不同的產物.在水的作用下,其氧化還原能力更強.由于水的存在可以使一些基團氧化成羥基.由此在表面含氧基團數目增加后,表面氧化還原容量增大.

           
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