活性炭纤维的表面化学结构及其对气态污染物吸附的应用进展

活性炭纤维因其具有吸附性能好、制备成型方便以及表面化学结构丰富的优点,现已得到广泛应用。本文从吸附性能的角度综述了活性炭纤维表面化学结构的特点及其在气体污染物(SO_(2)、NO_(X)、VOCs、CS_(2)、甲醛)脱除分离方面的应用进展,指出了活性炭纤维表面的含氧及含氮等官能团可改善纤维对气体污染物的吸附能力。

硝酸铜改性活性炭纤维吸附材料制备及性能研究

以不同浓度的Cu(NO_(3))_(2)溶液对活性炭纤维表面进行修饰改性制备SO_(2)、NO_(x)腐蚀气氛吸附材料。通过红外光谱、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪等多种表征方式,揭示了Cu(NO_(3))_(2)改性对活性炭纤维孔隙结构、表面物理化学性质、吸附性能的影响。结果表明,经硝酸铜改性后,活性炭纤维表面官能团发生变化,比表面积、孔容、孔径等结构参数均呈减小趋势。改性后活性炭纤维表面活性位点有所增加,对应的吸附性能显著增加,10%Cu(NO_(3))_(2)改性活性炭纤维对SO_(2)、NO_(2)、NO的饱和吸附量分别为110、102、67mg/g,与改性前相比分别提高了80%、88%、24%。将装有10%Cu(NO_(3))_(2)改性活性炭纤维的防护包装长贮于海洋大气环境下,验证控制效果。

活性炭纤维/木棉复合针刺材料的制备及其海水淡化性能研究

随着人口数量剧增,人类社会对自然资源的需求不断增加,加上全球气候变化,特别是在土地干旱与内陆地区,淡水需求持续增加。文章利用针刺非织造技术制备活性炭纤维(activated carbon fiber,ACF)/木棉纤维(kapok fiber,KF)双层复合毡(activated carbon fiber/kapok fiber,CKF),得到纤维基太阳能界面蒸发器。其中,底层KF的疏水性保证了材料具有良好的自浮性,顶层ACF的亲水性能够将水分向上传输。考察了纤维基太阳能界面蒸发器的结构稳定性、亲水性、热管理性能对蒸汽产生性能的影响,并探究其对海水的净化能力。选用不同面密度木棉针刺毡与活性炭纤维毡进行针刺复合,经过工艺优化,将针刺密度设定为120次/m^(2),使得材料在300~2500 nm太阳光波段的吸收率高于95%。研究发现:选用面密度为200 g/m^(2)的木棉针刺毡与面密度为278 g/m^(2)的活性炭纤维毡进行针刺加固复合得到的材料,蒸汽产生性能最佳,在1.0 kW/m^(2)的光照强度下蒸发效率达到1.01 kg/(m^(2)·h),光热转换效率为65%,最高温度为64.6℃。研究结果可为高效太阳能水蒸发器的构筑提供新思路。

硝酸改性活性炭纤维对苯酚吸附性能研究

以粘胶基活性炭纤维(ACF)为吸附材料,通过硝酸改性得到ACF-1,对改性前后活性炭纤维吸附苯酚性能进行分析表征。结果表明:在酸性、中性和低温条件下利于活性炭纤维吸附苯酚,酸处理使活性炭纤维孔结构改变,表面含氧官能团增加。经过碱脱除再生3次后,ACF-1的吸附能力为初始吸附率的64.97%。吸附等温模型和动力学模型计算结果表明:准二级动力学模型和Langmuir吸附等温模型能够更好地描述活性炭纤维吸附苯酚过程。

基于MICP在活性炭纤维作用下对砂土加固的试验研究

为了探究微生物诱导方解石沉淀这种方法来更高效地提高砂土强度,在土中掺入活性炭纤维(ACFF)。本文探究了不同的尿素与氯化钙的配合比、ACFF掺量、养护龄期对砂土加固的影响。试验结果表明:尿素与钙离子的最佳配合比为1:3。在相同试验条件下,砂土的强度随着ACFF掺量的增大和增强。试验的最佳养护龄期为14天,14天之后,反应产出的碳酸钙沉淀就已达到最大值。

活性炭纤维布在精制磷酸脱色的应用

在湿法磷酸生产的42%~48%的磷酸提纯精制磷酸时,还需要对萃取出的75%磷酸进行脱色处理。一般采用活性炭颗粒、树脂、双氧水对磷酸进行脱色,活性纤维布在磷酸脱色中应用较少。活性炭纤维布是一种由含碳材料制成的、外观呈黑色、内部孔隙结构发达、比表面积大、吸附能力强的一类微晶质碳素材料。随着活性炭纤维布制造业发展,活性纤维布在磷酸脱色中应用具有很好的前景。

活性炭纤维对SO_(2)饱和吸附量的测定方法改进

“绿色化学”是当前化学实验教学中重要的课程思政元素,“活性炭纤维对SO_(2)饱和吸附量的测定”作为综合性实验具有现实意义。而传统的对SO_(2)吸附量的测定方法存在仪器昂贵、操作复杂、危险性等问题,不适合应用于实验教学,同时也不适用于一些硬件设施有限的中小型实验室中进行科学研究。通过参考国家环境保护总局标准HJ/T56-2000《固定污染源排气中二氧化硫的测定.碘量法》并进行方法及装置的改进,可以有效的测定活性炭纤维材料对SO_(2)的饱和吸附量。新方法操作简单、安全、成本较低,为实验室开展相关教学及中小型实验研究具有参考意义。

改性活性炭纤维活化过硫酸盐深度处理焦化废水及降解吡啶

采用NaOH改性活性炭纤维(ACF)活化过硫酸盐(PMS)深度处理焦化废水及降解吡啶.考察了NaOH-ACF投加量、PMS浓度、初始pH值对焦化废水生化出水中化学需氧量(COD)、色度去除效果及吡啶降解效果的影响.结果表明,NaOH-ACF/PMS体系可以有效去除焦化废水中的有机物和色度,并完全降解吡啶.材料表征结果表明,NaOH-ACF具有丰富的表面官能团,吸附和催化性能良好.NaOH-ACF投加量为2.0g/L、PMS浓度为6.0mmol/L、初始pH值为7.0、温度为25,℃反应120min,焦化废水生化出水中COD和色度的去除率分别达85.7%和93.8%,吡啶初始浓度为10mg/L,降解率为100%.发光细菌毒性实验表明,在最佳反应条件下NaOH-ACF/PM体系深度处理焦化废水可以有效脱毒.自由基鉴定实验证实,NaOH-ACF/PMS体系中同时存在硫酸根自由基(SO_(4)^(-)·)和羟基自由基(·OH).气相色谱-质谱联用(GC-MS)分析显示,焦化废水生化出水中的大分子、复杂有机物在体系中完全矿化或者转化为小分子物质,吡啶通过羟基化和去氢作用可以完全降解.

活性炭纤维的生产工艺和应用

介绍了活性炭纤维与活性炭相比较更加优良的性能和更加广泛的用途,叙述了活性炭纤维生产的3种主要工艺,叙述了当前中国活性炭纤维的生产现状,研究了不同活化条件下黏胶基活性炭纤维的碘吸附值。

三乙烯二胺改性活性炭纤维对气态甲基碘吸附研究

气态甲基碘是核设施运行过程中难以处理的放射性气态产物之一。本文通过水热法制备了三乙烯二胺(TEDA)改性高比表面积粘胶基活性炭纤维材料,并开展了改性材料气态甲基碘吸附研究,通过BET、SEM-EDS、FT-IR、TGA、放射性测试方法对材料进行了表征和吸附性能分析。静态气态碘吸附结果表明,水热改性材料对单质碘吸附量提高了36%,达到1.84 g/g,甲基碘吸附量达到400 mg/g。甲基碘动态吸附实验表明,改性材料具有较高的吸附效率;随着温度和湿度的增加,吸附效率略有降低;环境湿度对气态甲基碘的吸附性能影响较大。温度30℃、相对湿度95%条件下的穿透测试表明,材料在12 h内未出现穿透,改性材料展现出优异的甲基碘吸附性能。放射性甲基碘吸附实验显示,水热改性材料吸附效率接近95%,超过未改性材料的3倍;TEDA改性活性炭纤维明显提高了对气态甲基碘的化学吸附能力。水热法TEDA改性粘胶基活性炭纤维材料表现出优异气态甲基碘吸附性能。

氧化铝改性活性炭纤维电吸附除氟效能及机理

采用溶胶─凝胶法制备氧化铝(Al2O3)凝胶,将Al2O3凝胶涂覆在活性炭纤维(ACF)表面,进行热处理后制备改性电极(ACF-Al),并通过SEM、XRD及孔径分析对其进行表征.其次,采用配水试验考察电吸附除氟性能,结果表明,在相同试验条件下,选择氟化钠为目标去除物,ACF-Al的电吸附容量较ACF提升了约1倍,通过响应面试验优化后得出最优运行参数:电压2.5V、浓度15mg/L及pH5.72.此外,通过设置两对电极除氟,其出水水质可进一步提高并满足饮用水卫生标准.该电极具有良好的稳定性和循环使用性能,经过多次循环再生后,吸附量未发现明显减少.最后,考察其电吸附机理,通过除氟曲线拟合符合Langmuir吸附等温模型,吸附动力学遵循准一级动力学模型,并结合傅里叶变换红外光谱和X射线光电子能谱分析,发现氟离子的吸附机理不仅包含物理电吸附,还在ACF-Al表面通过离子交换,取代了-OH基团发生化学吸附.

酸化活性炭纤维电吸附除氟影响因素分析

以氟化钠为去除目标物,通过酸化活性炭纤维(ACF)电吸附法除氟。采用扫描电镜(SEM)、低温氮气吸脱附法(BET)和循环伏安法(CV)对ACF进行表征和测试。结果表明:通过4%盐酸酸化的活性炭纤维比电容高达133.7F/g,具有较好的电吸附除氟性能。确定了最优实验条件(电压1.8V、流量5mL/min、极板间距2mm、初始浓度30mg/L),并在此基础上,施加三对电极板工作,保持循环测试6次,平均去除率可达29.3%。除氟拟合曲线符合Freundlich吸附等温模型,吸附过程符合准一级动力学模型。

活性炭纤维毡填充纬向管状凸起织物的设计与试织

为了进一步拓展活性炭纤维在纺织品中的应用,本文采用填芯法和织造法相结合的方法,设计开发了活性炭纤维毡填充纬向管状凸起织物。文章主要从原料选择、织物组织设计、穿综设计、织造工艺参数、织物试织等方面介绍有关内容及关键点,并通过对4种不同组织设计方案对比分析比较,得出最佳设计方案。结果表明:利用不同颜色的涤纶线巧妙搭配,结合平纹基础组织、双层组织及平纹小提花组织等,采用人工双轴织造、控制适当的经纱张力、打纬力,将制成的活性炭纤维毡炭包填充到纬向管状里,从而开发出配色和谐、外观新颖独特、管状成形立体效果良好的活性炭纤维毡填充纬向管状凸起织物。此织物主要应用于家用装饰纺织品,具有净化空气和除味等功能,对开发功能性纺织品具有一定的指导意义。

氧化改性活性炭纤维吸附材料制备及其性能研究

目的以不同浓度的双氧水溶液对活性炭纤维进行氧化改性,制备SO_(2)、NO_(x)腐蚀气氛吸附材料。方法采用红外光谱、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪等表征方式,揭示双氧水改性对活性炭纤维孔隙结构、表面物理化学性质、吸附性能的影响,并将装有吸附材料的防护包装贮存于湿热海洋气候环境中,验证腐蚀气氛控制效果。结果双氧水改性活性炭纤维后,其表面官能团未发生变化,比表面积先减小、后增大。改性后,活性炭纤维表面活性位点有所增加,对应的吸附性能显著增加,30%双氧水改性活性炭纤维对SO_(2)、NO_(2)、NO的饱和吸附量分别为100、153、128 mg/g,与改性前相比,分别提高了67%、180%、137%。应用吸附材料的防护包装内部腐蚀气氛浓度在3个月内几乎为0。结论双氧水改性活性炭纤维具有良好的腐蚀气氛吸附性能,在长贮微环境中具有良好应用前景。

活性炭纤维的制备及其再生技术研究进展

活性炭纤维具有较高的比表面积、均匀的孔结构、易于回收再利用以及便于改性使其功能化等优点而被广泛应用在空气污水处理、复合电极材料、医药载体等领域。随着活性炭纤维应用市场的进一步扩大,活性炭纤维再生技术也成为了研究的热点。从活性炭纤维的常见制备方法、活性炭纤维再生技术等方面进行综述,提出了适宜的发展方向,为今后活性炭纤维的制备及其再生技术的研究提供参考。

水热改性对活性炭纤维催化去除再生水中溶解氧的影响

催化氧化法是去除再生水中溶解氧(DO)的一种有效的手段。利用水热法对活性炭纤维(ACF)进行改性,将其作为催化剂促进碳酰肼氧化去除水中DO,探索最佳水热改性条件,对水热改性ACF的催化机制进行分析。结果表明,最佳水热改性条件为水热温度270℃,水热时间3 h,制得改性ACF可使碳酰肼的DO去除率从31.88%提高到62.65%。水热改性改善了ACF的孔道结构,增加了ACF表面含氧官能团数量,从而更有利于除氧过程的进行,研究结果为后续深入提高DO去除效果提供了理论依据。

疏水改性活性炭纤维的制备及其对挥发性有机物吸附性能研究

通过分步液相硅烷化方法对活性炭纤维(ACF)进行疏水改性,在以辛基三甲氧基硅烷(OTMS)和十六烷基三甲氧基硅烷(HTMS)为混合硅烷,且HTMS与OTMS体积比为0.25∶0.75的条件下,改性得到的ACF(记为ACF@H∶O-E-0.25∶0.75)疏水效果及挥发性有机物(VOCs)吸附性能综合最佳,相比未改性ACF(记为BK-ACF),水蒸气吸附量减少57.1%。采用扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)和N_(2)吸附/脱附对其结构进行表征,结果表明有机硅烷成功接枝在ACF表面。ACF@H∶O-E-0.25∶0.75水接触角增加至145.8°,疏水效果得到明显改善。动态吸附实验结果表明,在相对湿度为80%时,ACF@H∶O-E-0.25∶0.75相比BK-ACF,对二氯甲烷、乙酸乙酯和环己烷的饱和吸附量分别增加71.4%、23.0%和31.1%。120℃条件下5次循环再生实验表明,ACF@H∶O-E-0.25∶0.75仍可保持90%左右的饱和吸附量,吸附再生性能良好。采用长链和短链的混合硅烷减缓了有机硅烷对ACF孔道的堵塞,增加高湿度环境下对VOCs的吸附性能。

活性炭纤维用于VOCs废气治理的工程实践

以山东某化工企业可发性聚苯乙烯(EPS)生产线有机废气治理为例,针对EPS生产过程产生的苯乙烯、甲苯、戊烷等VOCs废气,采用“三级干式过滤+固定床吸附脱附+燃烧”组合净化工艺进行治理,其中固定床内的吸附材料采用公司自主研发的活性炭纤维。经活性炭纤维吸附后尾气VOCs排放质量浓度低于20 mg/m^(3),颗粒物排放质量浓度低于10 mg/m^(3),远低于DB 372801.6—2018和GB 16297—1996中的排放限值。实践证明,活性炭纤维应用于苯乙烯废气治理技术可行。装置运行稳定,与传统蜂窝活性炭相比,活性炭纤维具有去除VOCs效率高、吸附脱附速率快、阻燃性高等优点,同等工况下的材料更换周期比蜂窝活性炭更长,运行成本比用蜂窝活性炭更低。

氨水水热法改性活性炭纤维对催化臭氧化降解草酸的实验研究

采用氨水水热法制备了一系列改性的活性炭纤维催化剂,该催化剂的活性通过非均相催化臭氧化降解水溶液中的草酸来进行评价。研究表明,用氨水水热改性活性炭纤维(以下简称“ACF”)能有效去除活性炭纤维表面的酸性含氧基团,同时引入含氮碱性基团,增加催化剂表面的碱性基团数量和零电位pH值(以下简称“pH PZC值”),同时减少催化剂表面的酸性基团数量,显著增强其催化臭氧化降解草酸的能力。当催化臭氧化时间为60 min时,氨水中120℃水热处理12 h后的活性炭纤维催化臭氧化降解草酸的去除率为97%,表现出最佳的催化臭氧化降解草酸的能力。

改性活性炭纤维的制备及对重金属吸附性能的研究

通过氢氧化钠-高温煅烧法对活性炭纤维(ACF)进行复合改性,制备出改性活性炭纤维ACF-Na-HT,利用扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)等分析手段对改性前后的ACF进行表征。采用ACF-Na-HT对含镉废水进行吸附处理,利用批量实验对不同的影响因素进行探究,并对吸附过程进行热力学及动力学研究。结果表明,ACF-Na-HT对含镉废水的Cd^(2+)去除率可达到98%,Cd^(2+)吸附量为17.7 mg/g,且吸附过程符合Lang?muir等温吸附模型和准二级吸附动力学模型。