改性活性碳纤维在废水污染物吸附和降解中的应用研究

工业化的迅速发展产生大量含有有机和无机污染物的废水,对生态环境和生物体健康构成严重威胁。改性活性碳纤维(ACF)具有比表面积高、吸附能力强和力学性能好等优点,在废水污染物处理中具有广泛应用前景。文章介绍了ACF改性技术,重点综述了改性ACF在废水处理中的应用研究进展,如有机污染物的吸附和降解、无机重金属离子的吸附,并对改性ACF在废水处理中的发展进行了展望。

中空活性碳纤维概述

中空活性碳纤维以其独特的结构而具有比活性炭和活性碳纤维更优异的性能。本文概述了中空活性碳纤维的制备过程及其应用。并指出，其作为吸附储氢材料具有一定前景。

粘胶基活性碳纤维毡吸附性能的研究

研究了粘胶基活性碳纤维(VACF)对不同极性有机气体的吸附与解吸性能。结果表明:VACF对极性较大的有机气体苯饱和吸附量较大,达饱和吸附的时间较长;而对极性较小的有机气体正己烷饱和吸附量较小,达饱和吸附的时间较短。采用动态加热法,VACF对有机气体的解吸速度最快。VACF对极性大的有机气体苯最难解吸。

粒状活性碳过滤器与活性碳纤维过滤器的性能比较

本文重点对粒状活性碳过滤器和活性碳纤维过滤器在过滤水和空气时的性能进行了对比,同时对比了粒状活性碳和活性碳纤维的特性及结构,并说明了活性碳纤维具有粒状活性碳不可比拟的优点。对活性碳纤维过滤器的发展前景进行了展望,从而指出了活性碳纤维过滤器的经济性及其推广的可能性和必然性。

活性碳纤维固相微萃取/气相色谱-质谱联用测定水中苯系物

对直接进样、二硫化碳萃取和活性碳纤维固相微萃取 (ACF SPME)分别与气相色谱 质谱联用测定水中的苯系物的方法进行了比较研究。对 3种方法的线性、重复性、最小检出限等进行了试验测定。测定结果表明 ,固相微萃取在灵敏度方面优于其他方法 ,但在重复性方面还有待提高。利用固相微萃取方法进行了实际废水样的检测及回收率试验 ,结果令人较为满意。

活性碳纤维阴极电芬顿反应降解微囊藻毒素研究

以具有高比表面积的活性碳纤维作为阴极,通过电芬顿反应降解水中微囊藻毒素(MCRR,MCLR)的电化学方法系统考察了电流密度、pH值和Fe2+浓度等因素对微囊藻毒素降解效果的影响.实验结果表明,在Fe2+浓度为1·0mmol/L和电流密度为6·6mA/cm2条件下,电化学处理60min,MCRR(8·81mg/L)去除率为75%,MCLR(6·36mg/L)去除率为94%.证明过氧化氢可以通过电化学还原在活性碳纤维阴极表面高效产生,微囊藻毒素可被高效降解去除.

改性PAN基活性碳纤维的SO_2吸附性能

为了探索提高聚丙烯腈（ＰＡＮ）活性碳纤维（ＡＣＦ－ＰＡＮ）对ＳＯ２的吸附性能，采用加入不同的活性组分对自制的ＡＣＦ－ＰＡＮ进行改性；研究了ＡＣＦ－ＰＡＮ和经过不同改性后的ＡＣＦ－ＰＡＮ对ＳＯ２的吸附性能。取得改性后活性碳纤维为改性前平衡吸附量的２倍以上；为活性炭的１０倍左右（ＡＣＦ－ＰＡＮ６２．９ｍｇ／ｇＡＣＦ，ＡＣＦ－ＰＡＮ（Ⅱ）（１－４）型１１３．６－１４３．７ｍｇ／ｇＡＣＦ，活性炭１４．９ｍｇ／ｇＡＣ）和吸附速率大于改性前的ＡＣＦ－ＰＡＮ的结果，由于改性大大提高了对ＳＯ２的吸附能力。

载银活性碳纤维对大肠杆菌吸附作用的研究

以大肠杆菌（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａｃｏｌｉ）为对象，通过细菌吸附实验研究了载银活性碳纤维（ＡＣＦ（Ａｇ））对大肠杆菌的吸附特性．借助扫描电子显微镜（ＳＥＭ）进行细菌分布形态的观察和细菌数量的计算．结果表明，大肠杆菌易分布于ＡＣＦ（Ａｇ）表面的沟槽处；ＡＣＦ（Ａｇ）吸附的细菌数量随银含量、比表面积的增加而增大．此外，细菌吸附量还与ＡＣＦ（Ａｇ）表面银颗粒的大小有关．对吸附细菌的动力学亦进行了研究．

活性碳纤维用于汽油脱硫醇的研究Ⅱ.动态吸附

在实验室研究了聚丙烯腈基活性碳纤维作载体负载钴盐后对催化裂化汽油中硫醇的吸附与脱除性能。结果表明 ,其脱硫醇效果比活性炭作载体负载钴盐好得多 ;模拟工业生产的无碱脱硫醇工艺 ,在高空速 ( 8～ 1 8h- 1)条件下 ,前者的脱硫醇能力是后者的 6.7倍。

活性碳纤维对SO_2吸附性能的研究

本文首次用自制活性碳纤维(ACF)对模拟烟气中 SO_2的吸附行为进行了初步研究。此外,还较系统地研究了 ACF 对 SO_2—N_2混合气体的物理吸附特性及其规律。实验结果表明 ACF 对 SO_2吸附量很大,吸附、解吸速度快,对 SO_2—N_2混合气体的吸附具有较典型的物理吸附持性;扩散在吸附、脱附过程中为控制因素。相同条件下 ACF 对模拟烟气(SO_2—N_2—O_2—H_2O(汽)中 SO_2的平衡吸附量比活性碳大5～6倍,具育物理吸附及化学吸附特征,而氧气及水蒸气的存在有利于 SO_2的吸附。

负载稀土元素活性碳纤维在微型反应器中净化NO废气

以NH3为还原剂,以活性碳纤维(ACF)、HNO3浸渍的ACF、负载CuO的ACF和负载La2O3的ACF为催化剂,在微型反应器中考察各种催化剂对NO催化还原的活性,并进行了差热-热重、扫描电镜分析。实验结果表明,ACF负载La能有效地改善催化剂的活性,且催化活性中心为非晶态的氧化物;当ACF负载20%的La2O3时具有最好的低温活性,NO的去除率最高可达92%以上。

活性碳纤维改性技术研究进展

介绍了活性碳纤维(ACF)的孔结构及表面官能团,综述了国内外ACF改性技术的研究现状。ACF的改性主要包括孔结构调控和表面化学改性,表面化学改性包括氧化还原法、表面负载法、浸渍法、热处理法、远程等离子体处理法、微波辐照法等,也可将多种方法结合来对ACF进行改性,以改善和提高ACF的吸附性能。在总结现有研究的基础上,对ACF改性技术发展趋势进行了展望。

活性碳纤维负载纳米TiO_2光催化材料的制备

采用浸渍液中添加环氧树脂黏结剂并高温热处理的方法,制备出活性碳纤维(ACF)负载纳米TiO2光催化材料。对光催化材料的表面形貌和TiO2晶相进行了表征,发现所制备的光催化材料很好地保持了m(锐钛矿型)∶m(金红石型)为79∶21的混晶结构。评价了光催化材料对亚甲基蓝溶液的光催化降解性能。结果表明,当浸渍液中黏结剂质量浓度为5g/L时,ACF负载纳米TiO2光催化材料失重率较低,表明TiO2的负载强度较高。浸渍液中黏结剂质量浓度为15g/L时,ACF上TiO2负载率最高,为65%。当浸渍液中黏结剂质量浓度为25g/L时,ACF负载纳米TiO2光催化材料对亚甲基蓝的降解率最高,反应120min时,亚甲基蓝降解率均接近100%。

沥青基活性碳纤维研究──（Ⅱ）沥青纤维的碳化及活化

研究了沥青不熔化纤维的碳化、活化规律，分析讨论了各因素对沥青基活性碳纤维成型过程的影响。结果表明，要获得较高比表面积的活性碳纤维，不熔化纤维氧化增重应适当，碳化温度宜在７５０～８００℃，获得较大无定形碳的碳纤维。活化温度、活化时间、活化剂浓度也为影响沥青基活性碳纤维比表面积的主要因素。

活性碳纤维负载钴酞菁催化氧化2-巯基乙醇的研究

将四(2,4-二氯-1,3,5-三嗪基)氨基钴酞菁以共价键形式键合在活性碳纤维(ACF)载体上,制得了活性碳纤维负载钴酞菁催化剂(ACF-CoPc),采用热重分析、原子吸收光谱和氮气等温吸附法对其进行了表征。原子吸收光谱测得金属酞菁的负载量为5.26μmol/g。氮气等温吸附法测得ACF-CoPc的比表面积为1235.9m2/g,孔径分布以2nm左右的小孔为主。以2-巯基乙醇为催化对象,采用超高效液相色谱研究了ACF-CoPc的催化氧化性能。结果表明ACF-CoPc对2-巯基乙醇具有很好的催化氧化性能,反应4h时对2-巯基乙醇的去除率高达100%,氧化产物为2,2’-二硫二乙醇。而且催化剂ACF-CoPc经6次循环使用后,对2-巯基乙醇的去除率没有持续下降,这表明该催化剂具有良好的重复使用性。

活性碳纤维的制备及其负载钴盐后脱除硫醇的性能

研究了聚丙烯腈基活性碳纤维（ＮＡＣＦ）的制备条件，如活化温度、活化时间对产品收率、比表面积及对正丁硫醇吸附与脱除性能的影响。结果表明，要获得吸附性能较好的ＮＡＣＦ，活化温度必须在８００℃以上，活化时间必须在３０ｍｉｎ以上。此外，为达到脱除硫醇的目的，ＮＡＣＦ还必须负载合适的催化剂。负载钴盐后的ＮＡＣＦ对硫醇硫的脱除量高达１ｇ／ｇ，在液固比２０００（ｍｌ／ｇ）的条件下，可使己烷溶液中硫醇硫的质量分数由５００×１０－６降到１０×１０－６以下。

活性碳纤维的应用

本文在比较活性碳纤维与活性碳的结构和吸附特点的基础上，综述了这种吸附材料在废水处理、饮用水净化、空气净化、溶剂回收等各个领域的应用。

活性碳纤维在化工分离中的应用及研究进展

活性碳纤维 (ACF)是一种优于传统粒状活性炭的新型高效吸附材料 ,它具有吸附容量高 ,吸附、脱附速度快 ,低浓度下的吸附性能突出等特点。本文综述了其在化工分离领域如有机和无机废水处理、空气净化、饮用水的净化等方面的应用 ,介绍了ACF的理论研究进展 。

活性碳纤维的表面改性及其对Ag^+的还原吸附

研究了改性活性碳纤维的物理性质和表面化学性质， 并研究了这些改性后的活性碳纤维的结构及其对银离子的吸附特征。水蒸汽活化所得活性碳纤维分别经Ｈ２Ｏ２、ＫＭｎＯ４、ＨＮＯ３ 或ＮＨ３·Ｈ２Ｏ等多种无机试剂后处理。改性活性碳纤维的孔结构和表面积通过７７Ｋ氮吸附等温线进行表征； 表面化学性质用ＸＰＳ和ＩＲ进行表征。研究结果表明，与原活性碳纤维相比，改性活性碳纤维的比表面积和孔体积下降１０％ － ２０％ 左右。氧化改性较为剧烈的情况下（用浓硝酸处理）， 比表面积和孔体积约降低４０％ 。改性后活性碳纤维表面含氧量及含氧基团的种类与未改性处理的原活性碳纤维也有所区别。这些活性碳纤维对酸性条件下的Ａｇ＋ 的还原吸附量都不高。然而， 改性活性碳纤维对碱性条件下的Ａｇ（ＮＨ３）２＋ 的还原吸附量却大幅度提高，可达５５０ｍ ｇ Ａｇ／ｇ Ｃ以上。

热处理对含氮活性碳纤维脱除SO_2能力的影响

考察中高温热处理对含氮沥青基活性碳纤维［ＰＡＣＦ（ＮＨ３）］脱除ＳＯ２的能力的影响结果表明，在９００—１１００℃尤其是在１０００℃下热处理可显著提高ＰＡＣＦ（ＮＨ３）脱除ＳＯ２的能力．当在３０℃下模拟烟气中ＳＯ２、Ｏ２和Ｈ２Ｏ的浓度分别为０．００２ｍｌ／ｍｌ、０．１ｍｌ／ｍｌ和０．１ｍｌ／ｍｌ，气体流动速率为１００ｍｌ／ｍｉｎ时，０．２５ｇ的３种不同比表面积的ＰＡＣＦ（ＮＨ３）完全除去ＳＯ２的时间分别从热处理前的０．２５ｈ、１ｈ和１ｈ延长到热处理后的１ｈ、２ｈ和３．５ｈ，ＳＯ２穿透后的稳态浓度从热处理前的７３％、５４％和３８％下降到热处理后的３２％、２４％和１０％．脱硫活性的提高主要是由于热处理增强了ＰＡＣＦ（ＮＨ３）对ＳＯ２和Ｏ２的吸附作用，加速了ＳＯ２的氧化反应．