高比表面积PAN-ACF的吸附与孔结构解析

以 KOH为活化剂制备了比表面积大于 2 0 0 0 m2 / g的高比表面积 PAN基活性炭毡 (ACF)。以液氮为吸附介质在 77.4 K测试 PAN- ACF吸附等温线 ,并对其孔结构进行了表征。采用 BET法计算比表面积 ,t- plot法、Horvath- Kawazoe、Dubinin- Radushkevich方程以及密度函数理论 (DFT)表征孔结构。研究表明即使比表面积超过 30 0 0 m2 / g时 ,PAN- ACF的孔分布仍然很窄 ,并且含有大量的分子筛型孔。以金子克美等人提出多段吸附机理为依据 ,采用 DR方程对 PAN- ACF三段吸附过程所对应的 E0 、x进行了计算。结果认为低压段的负偏离在一定程度上是由于吸附势较强的微孔与表面官能团共同作用的结果 ,并非完全由于活化扩散引起。以上分析方法的表征结果具有较好的一致性 ,为 PAN- ACF的吸附性能与孔结构提供了准确的信息。

改性PAN-ACFs对甲醛吸附性能的初步研究

聚丙烯腈 (PAN polyacrylonitrile)活性炭纤维 (ACF Activatedcarbonfiber)经浸渍处理后 ,通过低温氮气吸附法测定了其吸附等温线 ,并通过BET方法计算了比表面积SBET,用Dubinin Astakhov方程计算了微孔表面积Smic和微孔容积Vmic,用Horvath Kawazoe方程计算了微孔容积Vmic和平均孔径D- 。发现处理后样品的比表面积、微孔容积均小于未经处理的原样。而其对甲醛的静态与动态吸附容量都大于未经过处理的原样品。比表面积太小的样品对甲醛的吸附容量小于较高比表面积的样品的吸附容量。部分被吸附物于 15 0℃不能够完全脱除 ,经推知 ,所发生的吸附既有物理吸附又有化学吸附 ,是其表面官能团与孔结构共同作用的结果。样品的元素分析结果表明 ,处理后样品的C、N含量均增加 ,O含量降低 ,吸附过程中含N官能团的作用较显著。浸渍后的样品经热处理 ,其吸附容量高于未经热处理的样品 ,说明热处理可以脱除样品表面的杂原子而在PAN ACFs表面留下许多活性位。

活性碳纤维(PAN-ACF)对SO_2的物理吸附、传质机理和扩散的探讨

本文研究PAN-ACF钢主要结构参数,探讨了ACF对SO_2的物理吸附、脱附性能以及传质机理,得出传质过程为内扩散控制,并计算出扩散系数D值约为活性炭D值的50～170倍。

分子筛型PAN-ACF制备及表面结构的XPS研究

以聚丙烯腈基活性炭纤维（ PAN-ACF）为原料 ,首次采用液相浸渍结合空气氧化的方法 ,在较为温和的条件下改变原料的表面结构和孔隙结构 ,制备出具有分离 N_2/O_2性能的分子筛型 PAN-ACF.采用 TGA-DTA、电子天平及 XPS技术分析表征了分子筛型 PAN-ACF的吸附性能和表面结构 .结果表明 :浸渍煤焦油后的 PAN-ACF在 100～ 400℃之间失重缓慢 ,是煤焦油中苯环及杂环类化合物与纤维表面氧化接枝的过程；经 350℃浸渍空气氧化 ACF对 N_2/O_2吸附量及选择性均得到了显著提高 ,选择系数达到 5.6；浸渍煤焦油的 PAN-ACF表面具有一定量的羟基、醚基、羰基和羧基等含氧官能团 ,氧化过程中各类官能团含量发生改变 ,类石墨碳含量随浸渍浓度增加而增大；浸渍氧化再炭化的结果使 PAN-ACF对 N2/O2吸附选择性得到明显提高 .

PAN基ACF的结构表征(Ⅱ)—─氮元素与结合态变化的浅析

借助Ｘ射线光电子能谱、元素分析、激光拉曼光谱等手段，采用氩气与真空下炭化、活化的方法，研究了聚丙烯腈基（ＰＡＮ）炭纤维、活性炭纤维含氮化学组成、结构特征变化及相关影响因素。研究结果表明：１）在活化过程中聚丙烯腈基炭纤维的ＸＰＳ单扫描Ｎ１ｓ结合能及相对含量向高位发展；２）ＰＡＮ基活性炭纤维中ＲＮＨＲ、ＲＣＮＨＲ２Ｏ及吡啶酮等氮杂环含量与纤维吸附性能定性关联；３）ＰＡＮ基炭纤维在活化过程中的元素变化主要以脱氮为主，其次为氧、碳；其中本体脱氮速率大于表面脱氮速率；４）ＰＡＮ基活性炭纤维的序态结构并未因其经历活化过程而有所降低。

KOH二次活化制备富含中孔的PAN-ACF

以水蒸汽活化的聚丙腈基活性炭纤维 (PAN ACF)为原料 ,研究了KOH二次活化对PAN ACF纳米孔隙结构发展过程的影响。以氮吸附等温线为基础 ,根据微孔填充理论 ,采用αs plot和DFT等方法研究了二次活化PAN ACF的纳米微结构。结果表明 :在实验考察范围内 ,经过二次活化后PAN ACF的比表面积和孔容积增加 ,尤其中孔容积增加显著 ,约占总孔容积的 5 0 % 。

催化CVD调变PAN-ACF微结构研究

首次采用催化气相沉积法 ( CVD) ,以异丙醇为溶剂将催化剂 [Ni( NO3) 2 · 6H2 O]有效地分散在 PAN-ACF较大的微孔上 ,使其成为积炭的活性位 ,从而将 ACF的孔径调控在分子筛孔径效应范围内 .以液氮为吸附质 ,测定了样品吸附等温线 ,采用 H-K及 DFT法计算孔结构 ,用 XRD及 SEM表征 ACF的显微织构 。

热处理对超大比表面积PAN-ACF微观结构的影响

研究了不同热处理温度下 ,超大比表面积PAN -ACF(HSACF)的微观结构 (孔结构和表面结构 )的变化。结果表明 ,700℃下处理后,微孔孔径收缩,比表面积减小,但变化幅度不大;表面官能团减少 ,表面惰性增加;纤维形态变化不大。950℃热处理后,孔径结构和比表面积大幅度损失,但表面活性增加 ,与空气接触后表面官能团数目增加 ,纤维的表观形态发生很大变化。

PAN基ACFs对甲醇吸附性能的研究

:研究了PAN基炭纤维预氧毡、炭毡、空气氧化毡、KOH活化毡对甲醇的吸附性能。吸附实验是在室温下采用鼓泡法进行的 ,以高纯氮气为载气使甲醇饱和蒸气通过吸附床层 (装填量为 1g) ,按一定的时间间隔取点 ,采用气相色谱检测出口气的浓度。实验发现活化程度高的ACF对甲醇蒸气表现出较高的吸附能力 ,防护时间较长 ,可超过 6min。

由密度函数理论和DR、DA方程研究PAN-ACF多段吸附机理

运用密度函数理论和杜比宁方程对氮吸附等温线进行解析，经过两种处理的比较分析，验证了活性炭纤维上的多段吸附机理。山密度函数理论得出的孔径分布图直观地验证了活性炭纤维成孔机理假设部分的合理性，在此基础上，更客观地描述了微孔吸附剂的多段填充机理。

PAN-ACF表面物化特性及其吸附能

活性炭材料低温脱硫、脱硝是目前认为很有应有前景的技术之一。用两种不同方法对PAN-ACF(聚丙烯腈基活性炭纤维)进行催化处理,分析研究其表面物理化学特性,并计算其表面吸附能。结果表明,先后经硫酸和氨水浸泡催化处理的PAN-ACF,其吸附能量最大且含氮量最高。

PAN-ACF吸附洗车废水的实验研究

实验以洗车废水为研究对象,研究了聚丙烯腈活性炭纤维(PAN-ACF)去除水中LAS的效果,考察了PAN-ACF的用量、时间、温度以及pH对吸附效果的影响。模拟废水和实际洗车废水的实验研究表明:当废水中LAS浓度为10 mg/L时,在处理最佳时间为5 min、最佳用量为0.5 g/L、常温弱酸性的条件下,LAS的去除率能达到92%以上。此外PAN-ACF对废水中的CODcr及NH3-N也能有效地去除,用NaOH溶液再生后对LAS吸附性更好。

PAN-ACF吸附法对电站发电锅炉烟气脱硫方案的研究

针对已经进入中国脱硫市场的若干家国外脱硫公司的脱硫技术进行了评价分析,指出了以CaO作为SO2 吸收剂的脱硫技术在适合中国国情方面存在的局限性以及带来严重二次污染的后果,提出了以PAN-ACF作为SO2 吸收剂,以吸附、富集、氧化原理处理低浓度SO2 的烟气脱硫的工艺,以除盐水淋洗获得基础化工原料稀硫酸。

PAN-ACF静电植绒织物的研制

以PAN-ACF为绒毛,真丝电力纺、涤纶乔其、富春纺3种织物为基材,采用静电植绒方法,研制出PAN-ACF静电植绒织物,并测试其拉伸性能、植绒牢度和洗后外观.结果表明,在绒毛长度0.5mm、粘合剂A∶B=1.7∶1、静电场电压50kV、焙烘温度110℃的最佳工艺条件下,真丝电力纺基材的植绒效果最好,富春纺基材次之,涤纶乔其基材较差;PAN-ACF静电植绒织物的植绒牢度良好;除涤纶乔其基材外,其余基材植绒织物的经纬向断裂强力和洗后外观均达到了优等品标准.

电站锅炉烟气脱硫的PAN-ACF工艺方案研究

对已经进入中国脱硫市场的若干国外脱硫公司的脱硫技术进行了技术评价 ,指出了以CaO作为SO2 吸收剂的脱硫技术在适合中国国情方面存在局限性以及带来二次污染的后果 ,提出了以PAN ACF作为SO2 吸收剂 ,以吸附、富集、氧化原理处理低浓度SO2 的烟气脱硫的工艺 ,以除盐水淋洗获得基础化工原料稀硫酸 。

PAN基高性能活性碳纤维的制备及其性能研究

采用KOH和水蒸气协同活化方法制备出高性能聚丙烯腈基活性碳纤维(PAN-ACFs),借助碘吸附、比表面积(BET)、X射线衍射(XRD)和SEM等表征手段研究了水蒸气体积分数φ_(水蒸气)对PAN-ACFs样品结构、吸附性能和力学性能的影响。结果表明,φ_(水蒸气)对ACFs样品的比表面积和单丝拉伸强度均有一定的影响;当ACFs样品的比表面积为1 759 m^2/g时,单丝拉伸强度达到0.67 GPa。与传统吸附材料相比,其综合性能有了明显提高。

高表面积聚丙烯腈(PAN)系活性碳纤维的研制

在氢氧化钾(KOH)存在下对有机物进行热解是制取高表面积多孔碳材料的有效方法之一。本文把这一方法应用于聚丙烯腈(PAN)-系活性碳纤维(ACF)的制备,得到了比表面积超过2000m^2/g的产品,并测定了它们的吸附性能,根据测得的 TGA 及 X-射线衍射数据探讨了孔生成机理。

超大比表面积ACF和常规ACF表面结构比较

聚丙烯腈基超大比表面积 ACF(HSACF)与常规的小比表面积 ACF具有不同的表面结构。常规 ACF具有较为完善的微晶结构 ,含有比较丰富的杂原子官能结构 ,主要存在于骨架碳上的含氮官能团含量较大 ;而对于HSACF,超微粒子尺度减小 (类石墨微晶基本不存在 ) ,主要存在于骨架碳上的含氮官能团含量较小 ,杂原子官能结构的浓度和化学状态与常规 ACF大不相同 ,这些都使 HSACF具有与常规 ACF不同的纳米孔空间表面结构 ,造成二者吸附和催化活性的大不相同。

活性炭纤维吸附NO和SO_2的试验研究

利用聚丙烯腈活性炭纤维(PAN-ACF)在模拟烟气条件下进行吸附脱除NO和SO2的试验研究,重点研究吸附剂质量与烟气流量之比W/Q、水蒸气和氧体积分数、温度等因素对吸附的影响,得到了单独吸附SO2和NO时的最佳工况为:温度30℃、水蒸气体积分数为8%、氧气体积分数为5%、W/Q为2.5(g.min)/L,此时SO2和NO的吸附效率分别为85.8%和65.9%.最后进行同时脱除SO2和NO的试验,结果表明:SO2和NO同时存在时,NO促进了SO2的吸附,而SO2对NO的吸附起抑制作用,此时SO2和NO的吸附效率分别为89.0%和19.0%.

活性炭纤维载体生物膜法处理洗车废水研究

为了实现洗车废水的循环使用，进行了以聚丙烯腈基活性炭纤维（PAN—ACF）为生物膜载体处理洗车废水的实验研究。以LAS、COD和NH3-N等指标考察了活性炭纤维生物膜反应器对洗车废水的处理效果。结果表明：在常温下、pH=6．5～7，当进水流量在30mL／min时，反应器达到最佳运行参数，活性炭纤维载体生物膜法对LAS、COD和NH3-N等的去除率分别达到了97％、80％和60％。出水水质完全达到《生活杂用水水质标准》（CJ／T48-99）中洗车用水主要水质指标的规定。此外，实验表明PAN—ACF作为生物膜载体具有很好的生物亲和性和再生性。