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碳質吸附-活性炭,活性炭纖維及石墨烯
碳質吸附-活性炭,活性炭纖維及石墨烯
發布時間:2021/2/20 17:55:01      來源:http://www.antwana.com      瀏覽:

    碳質吸附材料最常見的是活性炭、活性碳纖維及石墨烯。

    活性炭是將木炭、果殼、煤等含碳原料經炭化、活化后制成的?;罨椒煞譃閮纱箢?,即藥劑活化法和氣體活化法。藥劑活化法就是在原料里加入氯化鋅、硫化鉀等化學藥品,在非活性氣氛中加熱進行炭化和活化。氣體活化法是把活性炭原料在非活性氣氛中加熱,通常在700℃以下除去揮發組分以后,通入水蒸氣、二氧化碳、煙道氣、空氣等,并在700~1200℃溫度范圍內進行反應使其活化?;钚蕴亢泻芏嗝毧讟嬙?,所以具有優異的吸附能力。因而它用途遍及水處理、脫色、氣體吸附等各個方面?;钚蕴繉ξ镔|吸附速率較快,但是其吸附選擇性較差,因此對目標吸附質的吸附量往往非常小,只有自身質量的20%甚至更低,且再生次數有限,這就導致使用過程中活性炭更換頻繁,雖然其單價低廉但是使用成本并不低。

椰殼活性炭

    活性碳纖維(ACF)是經過活化的含碳纖維,將某種含碳纖維(如酚醛基纖維、PAN基纖維、黏膠基纖維、瀝青基纖維等)經過高溫活化(不同的活化方法活化溫度不一樣),使其表面產生納米級的孔徑,增加比表面積,從而改變其物化特性。由于活性碳纖維的比表面積相較于活性炭要大很多,因此其吸附量比顆?;钚蕴恳叱龊芏?,經統計在水中要高出5~6倍,而在空氣中要高出十幾到二十倍左右,且吸附速率快100~1000倍,因此活性碳纖維是二十多年來繼活性炭之后使用較為廣泛的一種新興吸附材料,目前世界上只有少數國家能夠生產,它的制品可以是絲、紙、氈、布等形式。

    由于活性碳纖維的性能遠遠優于活性炭,其市場價格是活性炭的十幾倍到二十幾倍(煤質活性炭價格在8000元/t左右,椰殼活性炭價格在10000元/t左右)。雖然活性碳纖維目前是市場上比較主流的吸附材料,用于水處理、有機廢氣治理等領域,但是由于其吸附量相較于合成的高分子吸附材料來說還是低很多,且其再生后吸附性能損失較大,導致再生次數有限,因此隨著吸附材料合成技術的快速發展,加上有機合成高分子吸附材料本身可控結構決定的在吸附高選擇性、高容量、高化學穩定性及高重復使用性等方面具有明顯的優勢,相信在不久的將來合成高分子吸附材料會遍及人類生產和生活的各個領域。

活性碳纖維

    石墨烯(GE)是一種單原子層二維結構材料,由于具有優異的電、熱、光和力學性能以及超高的比表面積,使其相比傳統吸附材料在功能上具有更多的優勢。它不但可以直接對重金屬離子、染料和有機污染物形成吸附,還可以通過表面親疏水的改性,形成石墨烯層片結構的油水分離材料。

石墨烯分子結構

文章來自《可控結構高分子吸附材料》

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