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提高木质活性碳纤维比表面积的方法
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作者:pro10845f02
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发布时间: 2014-08-28
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活性碳纤维(Activated Carbon Fiber,简称ACF)是一种目前新兴起的吸附材料，作为一种新型吸附功能材料，可以广泛应用于环境净化、催化剂载体、电极材料等方面，与活性炭相比，其具备直径细、比表面积高、吸附容量大、吸脱附速度快等特点，被誉为21世纪最先进的环境保护材料之一。目前，活性碳纤维的制备原料主要以石油化工产品为主，虽然制备出的产品具有优良的吸附性能，但由于石油资源日益紧缺，使活性碳纤维不具有可持续发展性。在高度提倡能源绿色化的今天，如何制备木质活性碳纤维取代以石化资源为原料的活性碳纤维成为一项重要课题。
目前，活性碳纤维的核心技术主要掌握在国外垄断企业尤其是日本、美国手中，已经开发出了不同原料基、具有不同吸附性能的特种活性碳纤维产品。活性碳纤维及其产品在日本、美国等发达国家，已经进入工业化和实际应用阶段，而中国的活性碳纤维基本上还处于研制、开发和试验阶段，尚未能够启动具有产业化价值的品种，产品性能还有待进一步提闻。
木质生物质资源可再生，其含有的丰富纤维素和木质素均是制备活性碳纤维的良好原丝原料，大量废弃的木材和木材加工剩余物均可成为活性碳纤维的原料来源。利用木材等生物质资源作为活性碳纤维的前驱体原料，可以实现活性碳纤维原料的可持续利用，降低活性碳纤维的生产成本，在环境保护和资源储备等方面具有重大的战略意义。
当前，国际上，为了提高木质活性碳纤维的比表面积，改善其吸附特性，一般通过改变活化参数的手段，如提高活化温度，延长活化时间，加大活化剂浓度等。但这些方法的操作繁琐，由于需要较高的活化温度，导致耗能大，不适应节约型社会的要求。因此迫切需要一种操作方便且能耗低的提高木质活性碳纤维比表面积的方法。
据恒志信网消息：国内最新研制成功一种提高木质活性碳纤维比表面积的方法和比表面积高的木质活性碳纤维制造方法。
新技术提高木质活性碳纤维比表面积的方法，包括以下步骤:
1、木材液化物经过纺丝液的合成、熔融纺丝和固化工艺，制得木材液化物原丝，对原丝通过预氧化处理，制备出预氧化丝；
2、活化处理步骤如下:
在惰性气体或氮气保护下将预氧化丝作活化处理，活化温度为650-910°C，使用的活化剂为水蒸汽，水蒸汽流量为3.9〜7.lg/min,活化时间为30_60min，得到木质活性碳纤维。
通过大量实验，结合其结果，研究者发现在步骤(I)中，不仅仅预氧化温度范围的选择是一个关键因子，同时，原丝的质量、空气流速和升温速率对氧化过程也有着较大的影响，若温度不足，原丝加入过多，升温速率过慢，则所得产物氧化程度明显不足，吸附和解吸能力较差，比表面积小，反之亦然，所得的木质活性碳纤维质量明显下降，无法达到工艺上的要求，更无法满足大规模生产需求。在新技术的预氧化的条件范围内，可以实现非常好的效果。
新技术的提高木质活性碳纤维比表面积方法为:
1、预氧丝的制备:木材液化物经过纺丝液的合成、熔融纺丝和固化工艺，制得木材液化物原丝，然后将1.5g原丝放入预氧化炉中，两端用夹子固定，打开空气发生泵通入一定量的空气，空气流量为0.6m3/h，升温速率为1°C /min，加热至280°C保温60min后降至室温，关闭空气发生泵，取出预氧化丝。
2、在氮气保护下将预氧化丝作活化处理，活化温度为910°C使用的活化剂为水蒸汽，流量为4.84g/min，活化时间为60min，得到性能优良的木质活性碳纤维，所得的木质活性碳纤维的比表面积达到了 3068m2/g，总孔容达到了 1.728cc/g。
新技术方法得到的木质活性碳纤维具有较大的比表面积，并且，由于呈纤维状，可以编织成布、带、毡等多种形式使用，为工程应用提供了一定的灵活性，从而解决了许多颗粒状活性炭无法解决的问题。
另外，通过新技术的特殊的处理方式，首先进行预氧化，而后进行活化，使所得的木质活性碳纤维具备了优异的理化特性，比表面积大大增加，吸附和解吸附能力均得以改善，并以其特殊的表面化学结构和物理吸附特性广泛应用于环保、电子、医用卫生、化工等领域。并且，新技术的方法操作方便，能耗小，具有较好的工业应用前景。
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