活性炭吸附塔中活性碳纖維表面化學(xué)結(jié)構(gòu)

 

       傳統(tǒng)的活性炭是一種通過(guò)活化處理的多孔炭，為粉末狀或顆粒狀，而活性碳纖維則為纖維狀，纖維上布滿(mǎn)微孔，其對(duì)有機(jī)氣體吸附才能比顆?；钚蕴吭诳諝庵懈邘妆吨翈资?，在水溶液中高5~6倍，吸附速率快100~1000倍！沒(méi)有切當(dāng)數(shù)值，這與活性碳纖維的品種、制造工藝等有關(guān)。它是繼活性炭之后新一代的吸附資料，它的運(yùn)用僅僅近20多年的事，世界上只要少量***家能夠出產(chǎn)。它的制品可所以絲、紙、氈、布等方式，活性碳纖維的市場(chǎng)價(jià)格在40萬(wàn)/噸左右，是活性炭的十幾倍到幾十倍（煤質(zhì)活性炭?jī)r(jià)格在1萬(wàn)/噸左右，椰殼活性炭?jī)r(jià)格在2萬(wàn)/噸左右）。但因其分量極輕，其制品本錢(qián)僅僅略有增高罷了。在工業(yè)上利用它的強(qiáng)吸附才能去收回有機(jī)溶劑，凈化空氣，凈化用水。

 

活性炭吸附塔中活性碳纖維表面化學(xué)結(jié)構(gòu)：

 

　　活性炭吸附塔中活性碳纖維固體表面原子呈不飽和結(jié)構(gòu)，具有共同的表面化學(xué)功能，微晶在燃燒溫度低時(shí)易與氧化介質(zhì)發(fā)生反響生成氧化產(chǎn)品，主要有羧基、酚基、醌基等含氧基團(tuán)，及含硫基、氮元素、鹵素等官能團(tuán)。其表面酸性與吸附平衡有親近的聯(lián)系。依照***際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)(IUPAC)的分類(lèi)規(guī)范，吸附劑的細(xì)孔分為三類(lèi):孔徑***于50nm的為***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?；钚蕴坷w維的孔主要是亂層結(jié)構(gòu)炭和石墨微晶構(gòu)成的微孔。微孔的很多存在使活性炭纖維的表面積增***，一起也使其吸附量進(jìn)步。吸附劑中的***孔是作為被吸附分子抵達(dá)吸附位的通道，它操控著吸附速度;活性炭纖維其纖維直徑一般在10nm~13nm、外表面積***、微孔豐厚且散布窄、易于與吸附質(zhì)觸摸、擴(kuò)散阻力小，所以其吸脫附速度快，有利于吸附別離。并且，能夠根據(jù)需要制成氈、布、紙等各種形狀，適應(yīng)于多種用處。活性炭纖維是由CF活化而成。CF為多晶亂層石墨結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)化成活性炭纖維后，結(jié)構(gòu)基元不改變?；钚蕴坷w維對(duì)錯(cuò)均勻性的多相結(jié)構(gòu)。因?yàn)楦邷厮魵鈱⒉糠衷用撊ズ髽?gòu)成微孔結(jié)構(gòu)使之生成羧基、羰基等含氧活性基團(tuán)，使其表面的酸性添加。比表面積約為1200m2/g，遠(yuǎn)***于CF，在嚴(yán)苛條件下活化時(shí)可達(dá)3000m2/g?；钚蕴坷w維為散布狹隘單一孔徑的微孔結(jié)構(gòu)，其孔能夠發(fā)生毛細(xì)管的凝集效果。因?yàn)榫哂形⒖祝湮?、脫附速率遠(yuǎn)***于兩個(gè)數(shù)量級(jí)，吸附量***。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運(yùn)用在活性炭纖維分子內(nèi)的痕量雜原子為磷、氮、氯等。

 

       在活化時(shí)，部分雜原子被脫去后，表面的雜質(zhì)******削減。因?yàn)榛罨醒趸瘹怏w的效果，表面含氧基團(tuán)增強(qiáng)，主要有酸性基團(tuán)，如羧基等。中性基齊備如羰基、內(nèi)酯基等。堿性基團(tuán)有過(guò)氧化基等。活性炭纖維會(huì)因活化的辦法不同，而生成不同表面含氧基與表面酸堿性不同的產(chǎn)品。在水的效果下，其氧化復(fù)原才能強(qiáng)。因?yàn)樗拇嬖谀軌蚴挂恍┗鶊F(tuán)氧化成羥基。由此在表面含氧基團(tuán)數(shù)目添加后，表面氧化復(fù)原容量增***。