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活性炭纤维研究发展现状

活性炭纤维的吸附能力一般是颗粒状活性炭的1-10倍。活性炭纤维的吸附能力强意味芍在相同工况下，如处理挥发性溶剂，可以使用较少症的活性炭纤维，或者使用较小的吸附设备。

(2) 孔径分布窄，吸附和脱附速率快。

吸附和脱附的过程是提高有机气体回收效率的关键今从吸附过程上来讲，颗粒状活性炭的孔结构由大孔、中孔和微孔组成。有机溶剂在吸附过程中，必须以主动扩散的方式经过大孔和中孔，录后被微孔所吸附，脱附过程也许经过以上的路径。ACFs的孔结构多数以微孔的形式存在千活性炭纤维的表面，有机溶剂气体分子能够直接被微孔吸附，因此活性炭纤维具有更好的吸附动力学性能。另外，ACFs孔壁表面含有多种极性官能团，使微孔与孔壁共同作用形成强大的分子场，驱动力大IS)，有机蒸气能够迅速被吸附在孔内．

ACFs吸附脱附速率快，时间在JOmin以内，可以回收反应性高的有机化合物，并且吸附脱附可以连续进行，吸附能力几乎不变。如果用颗粒状活性炭回收上述溶剂则比较困难，这是因为颗粒状活性炭吸附脱附速率慢，有机聚合性单体在吸附床中滞留时间长，发生聚合时间长，这种情况会导致有机单体的聚合阻塞细孔，致使活性炭吸附能力下降，这也是颗粒状活性炭难以再生的原因。

(3)气体阻力小，是颗粒状活性炭的1/3。

吸附质的气体阻力是有机溶剂回收中重要的技术指标。气体阻力小意味诸压力损失小，设备所衙要的推动力小，能耗低。同时，较小的气体阻力减小了对吸附质的物理损坏，能够延长吸附质的使用寿命。

(4)不产生粉尘，不会对回收的溶剂产生污染。

颗粒状活性炭在溶剂回收中产生的粉尘影响溶剂回收质萤．ACFs用千挥发溶剂的回收可以有效避免溶剂的二次污染。

(5) 与颗粒状活性炭溶剂回收设备相比，ACFs的应用安全性更高。同样的工况

下，ACfs的吸附层更薄，体密度小且导执系数大，从而避免了装置蓄热现象，表现出更高的安全性今

在同样的处理蚕条件下，ACFs回收装笠更容易实现小型化。回收设备投资

小，并且节约用地。

回收效率高。由干其吸附效率高，浓度对回收率影响可以忽略。一般而言，颗粒状活性炭对甲苯气体起到吸附效果时，甲苯浓度必须高千IOOppm, 而对千活性炭纤维来说，当甲苯浓度低于!Oppm时仍能对甲苯分子起到良好的吸附作用。溶剂经活性炭纤维回收后纯度高，被回收的 有机溶剂稍加处理即可再次使用。通过对活性炭纤维和

颗粒状活性炭在溶剂回收中的对比可以君出．在溶剂回收中活性炭纤维独远远优千颗粒状活性炭．

1.1.3 活性炭纤维的种类及基本特点

活性炭纤维是由含碳纤维炭化活化制备而成，按照制备活性炭纤维原料的不同，活性炭纤维分为粘胶基、聚丙烯腊(PAN)基、酚酰基、沥脊基、聚醋酸乙烯(PVA)酣恭以及天然纤维基活性炭纤维!,671.已经能够产业化，并且应用较多的是粘胶基、聚丙烯睹基、酚砫圣和沥岩基活性炭纤维．主要活性炭纤维及其基木特点如表l1所示．

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表I.I 活性炭纤维的种类及基本特点

1,I KindsandbasiccharacteristicsofACFs

ACFs 粘胶基 PAN基 酚联基 沥齐基 PVA基

原料低廉，产品产品的比表面积原料价格低，产沥否基纤维丝价原料价廉，产品芬收牢较低，强度在ISOOm2/g以品收字窝，比表格低，产品收牢的比表面积在本低，比表面积在下含有4-8％面积能够达到忘．比农而积在2500m2/g.强度特1的O,n2/g以下，氮.I艺简单、3000m2/g.工艺1800m1/左右．较窝．生产工艺点生产工艺较复成熟．简单．杂质多．复杂．

杂．

1.1.4 活性炭纤维表面形态与孔结构

内表面

外无面

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大孔 (r50m.,)

图1.1 固体吸附剂孔结构分类

Fig.1.1 Classificarionofsolidadsorbentporestruc1ure

图I.I是氐际纯粹与应用化学协会(IUPAC)对固体吸附剂的孔结构和表面的分类，表而分为外表面和内表面两大类，孔隙按吸孔径大小分为大孔、中孔和微孔。

从图1.2中能够看出，预粒状活性炭的孔径分布宽，其内部的孔包含惊孔、中孔和大孔，与颗粒状活性炭的孔结构不同，ACfs的孔径分布则很窄，孔分布棠中