活性炭纤维在挥发性有机废气处理中的应用

       活性炭纤维(Activated Carbon Fiber，ACF)，亦称纤维状活性炭，是20世纪60年代继粉末状、粒状活性炭之后发展起来的第三代高效活性吸附材料和环保工程材料，其超过50%的碳原子位于内外表面，构筑成独特的吸附结构，被称为表面性固体。它是由纤维状前躯体经过碳化、活化制成。活性炭纤维是由C，H，O3种元素组成的，主要成分是碳。碳原子以类似石墨微晶片层形式存在，约占总数的60%，含氧官能团如羟基、醚基约占25%，羰基、羧基、酯基约占10%，此外还有其它形式的官能团以及金属等。活性碳纤维的基本性能取决于其前驱体的物理和化学性质，而它在各个领域中的应用又是由其基本性能决定的。与传统炭吸附材料相比，ACF具有独特的化学结构和物理结构，因而它具有含碳量高、比表面积大、微孔丰富且分布窄，吸附速度快，吸附容量大，再生容易等后者不可比拟的优异吸附脱附性能。活性炭纤维的比表面积一般可达1000～1600m2/g，微孔体积占总体积90%左右，其微孔直径为10μm～40μm。

       活性炭纤维的分类与制备工艺

       随着科研和技术的不断进步，ACF的种类日趋繁多，根据其生产过程的前驱体不同分为粘胶基、酚醛基、聚丙烯腈基、沥青基、聚偏二氯乙烯、聚酰亚胺纤维、PBO纤维、聚苯乙烯、聚乙烯醇纤维等等。目前工业上应用广泛的是前4种。

       由于原料不同，生产工艺流程也有所不同。综合考察各种原料纤维到ACF的制备工艺，可将ACF整个制备过程归纳为:原料纤维、可炭化纤维、炭化纤维、活性炭纤维。原料纤维的预处理有两种类型，它们分别有不同的作用，其一为无机盐溶液浸渍预处理，能改善活性炭纤维的结构、性能和提高产品的产率。其二为预氧化稳定化处理，能保持纤维形状，在炭化过程中不熔融变形，形成稳定的结构。炭化过程是在氮气气氛中加热，排除纤维中可挥发的非碳组分，使残留碳重排生成类石墨微晶的过程。炭化过程直接影响到产品的产率和性能。活化反应是使ACF生成丰富微孔，高比表面积及形成含氧官能团的主要过程。常见的活化方法主要有用CO2或水蒸汽的物理活化和用ZnCl2，H2PO4，KOH的化学活化，处理温度在700～1000℃间。常用活化剂有水蒸气和二氧化碳。