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國(guó)內(nèi)水泥混凝土外加劑技術(shù)資料
提高木質(zhì)活性碳纖維比表面積的方法
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作者:pro10845f02
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發(fā)布時(shí)間: 2014-08-28
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活性碳纖維(Activated Carbon Fiber,簡(jiǎn)稱ACF)是一種目前新興起的吸附材料，作為一種新型吸附功能材料，可以廣泛應(yīng)用于環(huán)境凈化、催化劑載體、電極材料等方面，與活性炭相比，其具備直徑細(xì)、比表面積高、吸附容量大、吸脫附速度快等特點(diǎn)，被譽(yù)為21世紀(jì)最先進(jìn)的環(huán)境保護(hù)材料之一。目前，活性碳纖維的制備原料主要以石油化工產(chǎn)品為主，雖然制備出的產(chǎn)品具有優(yōu)良的吸附性能，但由于石油資源日益緊缺，使活性碳纖維不具有可持續(xù)發(fā)展性。在高度提倡能源綠色化的今天，如何制備木質(zhì)活性碳纖維取代以石化資源為原料的活性碳纖維成為一項(xiàng)重要課題。
目前，活性碳纖維的核心技術(shù)主要掌握在國(guó)外壟斷企業(yè)尤其是日本、美國(guó)手中，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了不同原料基、具有不同吸附性能的特種活性碳纖維產(chǎn)品。活性碳纖維及其產(chǎn)品在日本、美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家，已經(jīng)進(jìn)入工業(yè)化和實(shí)際應(yīng)用階段，而中國(guó)的活性碳纖維基本上還處于研制、開(kāi)發(fā)和試驗(yàn)階段，尚未能夠啟動(dòng)具有產(chǎn)業(yè)化價(jià)值的品種，產(chǎn)品性能還有待進(jìn)一步提聞。
木質(zhì)生物質(zhì)資源可再生，其含有的豐富纖維素和木質(zhì)素均是制備活性碳纖維的良好原絲原料，大量廢棄的木材和木材加工剩余物均可成為活性碳纖維的原料來(lái)源。利用木材等生物質(zhì)資源作為活性碳纖維的前驅(qū)體原料，可以實(shí)現(xiàn)活性碳纖維原料的可持續(xù)利用，降低活性碳纖維的生產(chǎn)成本，在環(huán)境保護(hù)和資源儲(chǔ)備等方面具有重大的戰(zhàn)略意義。
當(dāng)前，國(guó)際上，為了提高木質(zhì)活性碳纖維的比表面積，改善其吸附特性，一般通過(guò)改變活化參數(shù)的手段，如提高活化溫度，延長(zhǎng)活化時(shí)間，加大活化劑濃度等。但這些方法的操作繁瑣，由于需要較高的活化溫度，導(dǎo)致耗能大，不適應(yīng)節(jié)約型社會(huì)的要求。因此迫切需要一種操作方便且能耗低的提高木質(zhì)活性碳纖維比表面積的方法。
據(jù)恒志信網(wǎng)消息：國(guó)內(nèi)最新研制成功一種提高木質(zhì)活性碳纖維比表面積的方法和比表面積高的木質(zhì)活性碳纖維制造方法。
新技術(shù)提高木質(zhì)活性碳纖維比表面積的方法，包括以下步驟:
1、木材液化物經(jīng)過(guò)紡絲液的合成、熔融紡絲和固化工藝，制得木材液化物原絲，對(duì)原絲通過(guò)預(yù)氧化處理，制備出預(yù)氧化絲；
2、活化處理步驟如下:
在惰性氣體或氮?dú)獗Ｗo(hù)下將預(yù)氧化絲作活化處理，活化溫度為650-910°C，使用的活化劑為水蒸汽，水蒸汽流量為3.9?7.lg/min,活化時(shí)間為30_60min，得到木質(zhì)活性碳纖維。
通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)，結(jié)合其結(jié)果，研究者發(fā)現(xiàn)在步驟(I)中，不僅僅預(yù)氧化溫度范圍的選擇是一個(gè)關(guān)鍵因子，同時(shí)，原絲的質(zhì)量、空氣流速和升溫速率對(duì)氧化過(guò)程也有著較大的影響，若溫度不足，原絲加入過(guò)多，升溫速率過(guò)慢，則所得產(chǎn)物氧化程度明顯不足，吸附和解吸能力較差，比表面積小，反之亦然，所得的木質(zhì)活性碳纖維質(zhì)量明顯下降，無(wú)法達(dá)到工藝上的要求，更無(wú)法滿足大規(guī)模生產(chǎn)需求。在新技術(shù)的預(yù)氧化的條件范圍內(nèi)，可以實(shí)現(xiàn)非常好的效果。
新技術(shù)的提高木質(zhì)活性碳纖維比表面積方法為:
1、預(yù)氧絲的制備:木材液化物經(jīng)過(guò)紡絲液的合成、熔融紡絲和固化工藝，制得木材液化物原絲，然后將1.5g原絲放入預(yù)氧化爐中，兩端用夾子固定，打開(kāi)空氣發(fā)生泵通入一定量的空氣，空氣流量為0.6m3/h，升溫速率為1°C /min，加熱至280°C保溫60min后降至室溫，關(guān)閉空氣發(fā)生泵，取出預(yù)氧化絲。
2、在氮?dú)獗Ｗo(hù)下將預(yù)氧化絲作活化處理，活化溫度為910°C使用的活化劑為水蒸汽，流量為4.84g/min，活化時(shí)間為60min，得到性能優(yōu)良的木質(zhì)活性碳纖維，所得的木質(zhì)活性碳纖維的比表面積達(dá)到了 3068m2/g，總孔容達(dá)到了 1.728cc/g。
新技術(shù)方法得到的木質(zhì)活性碳纖維具有較大的比表面積，并且，由于呈纖維狀，可以編織成布、帶、氈等多種形式使用，為工程應(yīng)用提供了一定的靈活性，從而解決了許多顆粒狀活性炭無(wú)法解決的問(wèn)題。
另外，通過(guò)新技術(shù)的特殊的處理方式，首先進(jìn)行預(yù)氧化，而后進(jìn)行活化，使所得的木質(zhì)活性碳纖維具備了優(yōu)異的理化特性，比表面積大大增加，吸附和解吸附能力均得以改善，并以其特殊的表面化學(xué)結(jié)構(gòu)和物理吸附特性廣泛應(yīng)用于環(huán)保、電子、醫(yī)用衛(wèi)生、化工等領(lǐng)域。并且，新技術(shù)的方法操作方便，能耗小，具有較好的工業(yè)應(yīng)用前景。
