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| 一、活性炭纖維的發(fā)展及回顧 |
作為粉狀、粒狀之后第三種形態(tài)活性炭(AC)的活性炭纖維(ACF)，其開(kāi)發(fā)生產(chǎn)已近三十多年。三十年來(lái)，這一材料在前驅(qū)體的擴(kuò)大、生產(chǎn)技術(shù)的改進(jìn)、應(yīng)用面的推廣等不同方面在國(guó)內(nèi)外都有很大的發(fā)展。根據(jù)相關(guān)資料介紹，美國(guó)地區(qū)1998年的時(shí)候ACF的售價(jià)竟然高達(dá)220美元左右，大約合人民幣1800元。日本當(dāng)時(shí)可謂是ACF的生產(chǎn)大國(guó)，但與其它形態(tài)的活性炭(AC)相比，其生產(chǎn)和需要量可說(shuō)是微乎其微例如日本目前粉狀和粒狀A(yù)C每年需要量約為10萬(wàn)噸，而ACF 的量?jī)H為300噸左右。在1994年的時(shí)候曾報(bào)導(dǎo)其主要廠家的生產(chǎn)能力就已達(dá)700噸/年。1998年左右期間，日本AC的市場(chǎng)售價(jià)粉末狀每公斤450-500日元，粒狀為450-650日元，ACF則隨原料、質(zhì)量和形態(tài)(氈、墊、布、纖維等)的不同，價(jià)格各異，其平均值大致為每公斤3000-8000日元口 (約合人民幣200-550元)。盡管日本當(dāng)時(shí)制造ACF的公司不超過(guò)10家，但利用ACF的后續(xù)產(chǎn)品廠家(如溶劑回收、凈化器、空氣凈化器等廠家)估計(jì)在200家以上。日本的ACF已成熟地應(yīng)用于不同規(guī)模的溶劑回收裝置中，是ACF的主要工業(yè)制品用戶。其實(shí)，活性炭纖維(activated carbon fiber，ACF)亦稱(chēng)纖維狀活性炭，是性能優(yōu)于活性炭的一種多孔性纖維吸附材料和環(huán)保工程材料，其超過(guò)50%的碳原子位于內(nèi)、外表面，構(gòu)筑成獨(dú)特的吸附結(jié)構(gòu)，被稱(chēng)為表面性固體。它還具有強(qiáng)度較高、耐高溫、不宜粉化、加工成型性好等特點(diǎn)，可制成氈、布、紙等不同的性狀，以及耐酸和堿腐蝕、可再生、對(duì)環(huán)境友好的特性。這些結(jié)構(gòu)特性使活性炭纖維具有廣譜的吸附性能、大的吸附容量和更快的吸附和脫附速度，使得其一問(wèn)世就得到人們的廣泛關(guān)注和深入研究。
早在1962年期間，美國(guó)專(zhuān)利首次涉及到ACF技術(shù)，Abbott以粘膠纖維為原料。進(jìn)行炭化和活化等處理后成功地制成了ACF；同年，日本進(jìn)藤以特種聚丙烯腈為原料，制得PAN基ACF。1972年，Arons和Macnair以酚醛為原料制得ACF；1975年，東洋紡織公司制成高性能粘膠基ACF和再生ACF；1983年，日本炭素公司和尤尼吉卡公司開(kāi)發(fā)生產(chǎn)瀝青基ACF；1977年，商品粘膠(纖維素)基ACF問(wèn)世。其后聚丙烯腈(PAN)基、酚醛基、瀝青基相繼實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。日本是開(kāi)發(fā)ACF最早的國(guó)家。日本的東洋紡織公司于1975年實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。在20世紀(jì)70年代，己開(kāi)始應(yīng)用有機(jī)物碳化技術(shù)的成果，由于順應(yīng)環(huán)境保護(hù)等的要求得以發(fā)展，受到各國(guó)開(kāi)發(fā)研究人員的密切關(guān)注，現(xiàn)已成為當(dāng)代世界開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)項(xiàng)目之一，并由此進(jìn)入工業(yè)化的發(fā)展時(shí)期，總產(chǎn)能力為1000噸/年。其實(shí)，活性炭纖維(Activated Carbon Fiber，ACF)也是20世紀(jì)70年代后期在高性能碳纖維基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型高效活性吸附材料和環(huán)保工程材料,是在碳纖維技術(shù)和活性炭技術(shù)相結(jié)合的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，繼粉狀和粒狀活性炭(Granular Activated Carbon，GAC)之后的第三代活性炭產(chǎn)品。ACF具有比表面積大，微孔含量豐富，孔徑分布窄，吸脫附速度快，再生能力強(qiáng)，而且導(dǎo)電、熱膨脹系數(shù)小，耐腐蝕，吸附性能和吸附動(dòng)力學(xué)行為比活性炭AC更優(yōu)異，目前已廣泛應(yīng)用于環(huán)保、電子、醫(yī)用衛(wèi)生、化工等領(lǐng)域。20世紀(jì)80年代，我國(guó)上海紡織科學(xué)研究院、中國(guó)紡織大學(xué)、中山大學(xué)和中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所、復(fù)旦大學(xué)、天津工業(yè)大學(xué)、天津大學(xué)、吉林工學(xué)院等單位也開(kāi)展了ACF的研究工作。90年代以來(lái)，我國(guó)在ACF的研究和生產(chǎn)方面也取得了很大進(jìn)步，ACF的生產(chǎn)能力已達(dá)數(shù)百噸。 |
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