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，纖維上布滿微孔，其對有機氣體吸附才能比顆粒活性炭在空氣中高幾倍至幾十倍，在水溶液中高5~6倍，吸附速率快100~1000倍！沒有切當(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，活性碳纖維的市場價格在40萬/噸左右，是活性炭的十幾倍到幾十倍（煤質(zhì)活性炭價格在1萬/噸左右，椰殼活性炭價格在2萬/噸左右）。但因其分量極輕，其制品本錢僅僅略有增高罷了。在工業(yè)上利用它的強吸附才能去收回有機溶劑，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，及含硫基、氮元素、鹵素等官能團。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(IUPAC)的分類規(guī)范，吸附劑的細(xì)孔分為三類: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維對錯均勻性的多相結(jié)構(gòu)。因為高溫水蒸氣將部分原子脫去后構(gòu)成微孔結(jié)構(gòu)使之生成羧基、羰基等含氧活性基團，使其表面的酸性添加。比表面積約為1200m2/g，遠(yuǎn)***于CF，在嚴(yán)苛條件下活化時可達(dá)3000m2/g。活性炭纖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。因為具有微孔，其吸附、脫附速率遠(yuǎn)***于兩個數(shù)量級，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，部分雜原子被脫去后，表面的雜質(zhì)******削減。因為活化中氧化氣體的效果，表面含氧基團增強，主要有酸性基團，如羧基等。中性基齊備如羰基、內(nèi)酯基等。堿性基團有過氧化基等?；钚蕴坷w維會因活化的辦法不同，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。因為水的存在能夠使一些基團氧化成羥基。由此在表面含氧基團數(shù)目添加后，表面氧化復(fù)原容量增***。