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碳质吸附-活性炭,活性炭纤维及石墨烯
碳质吸附-活性炭,活性炭纤维及石墨烯
发布时间:2021/2/20 17:55:01      来源:http://www.huoxingtan123.com      浏览:

    碳质吸附材料最常见的是活性炭、活性碳纤维及石墨烯。

    活性炭是将木炭、果壳、煤等含碳原料经炭化、活化后制成的。活化方法可分为两大类,即药剂活化法和气体活化法。药剂活化法就是在原料里加入氯化锌、硫化钾等化学药品,在非活性气氛中加热进行炭化和活化。气体活化法是把活性炭原料在非活性气氛中加热,通常在700℃以下除去挥发组分以后,通入水蒸气、二氧化碳、烟道气、空气等,并在700~1200℃温度范围内进行反应使其活化。活性炭含有很多毛细孔构造,所以具有优异的吸附能力。因而它用途遍及水处理、脱色、气体吸附等各个方面。活性炭对物质吸附速率较快,但是其吸附选择性较差,因此对目标吸附质的吸附量往往非常小,只有自身质量的20%甚至更低,且再生次数有限,这就导致使用过程中活性炭更换频繁,虽然其单价低廉但是使用成本并不低。

椰壳活性炭

    活性碳纤维(ACF)是经过活化的含碳纤维,将某种含碳纤维(如酚醛基纤维、PAN基纤维、黏胶基纤维、沥青基纤维等)经过高温活化(不同的活化方法活化温度不一样),使其表面产生纳米级的孔径,增加比表面积,从而改变其物化特性。由于活性碳纤维的比表面积相较于活性炭要大很多,因此其吸附量比颗粒活性炭要高出很多,经统计在水中要高出5~6倍,而在空气中要高出十几到二十倍左右,且吸附速率快100~1000倍,因此活性碳纤维是二十多年来继活性炭之后使用较为广泛的一种新兴吸附材料,目前世界上只有少数国家能够生产,它的制品可以是丝、纸、毡、布等形式。

    由于活性碳纤维的性能远远优于活性炭,其市场价格是活性炭的十几倍到二十几倍(煤质活性炭价格在8000元/t左右,椰壳活性炭价格在10000元/t左右)。虽然活性碳纤维目前是市场上比较主流的吸附材料,用于水处理、有机废气治理等领域,但是由于其吸附量相较于合成的高分子吸附材料来说还是低很多,且其再生后吸附性能损失较大,导致再生次数有限,因此随着吸附材料合成技术的快速发展,加上有机合成高分子吸附材料本身可控结构决定的在吸附高选择性、高容量、高化学稳定性及高重复使用性等方面具有明显的优势,相信在不久的将来合成高分子吸附材料会遍及人类生产和生活的各个领域。

活性碳纤维

    石墨烯(GE)是一种单原子层二维结构材料,由于具有优异的电、热、光和力学性能以及超高的比表面积,使其相比传统吸附材料在功能上具有更多的优势。它不但可以直接对重金属离子、染料和有机污染物形成吸附,还可以通过表面亲疏水的改性,形成石墨烯层片结构的油水分离材料。

石墨烯分子结构

文章来自《可控结构高分子吸附材料》

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