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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)，其開發(fā)生產(chǎn)已近三十多年。三十年來，這一材料在前驅體的擴大、生產(chǎn)技術的改進、應用面的推廣等不同方面在國內外都有很大的發(fā)展。根據(jù)相關資料介紹，美國地區(qū)1998年的時候ACF的售價竟然高達220美元左右，大約合人民幣1800元。日本當時可謂是ACF的生產(chǎn)大國，但與其它形態(tài)的活性炭(AC)相比，其生產(chǎn)和需要量可說是微乎其微例如日本目前粉狀和粒狀AC每年需要量約為10萬噸，而ACF 的量僅為300噸左右。在1994年的時候曾報導其主要廠家的生產(chǎn)能力就已達700噸/年。1998年左右期間，日本AC的市場售價粉末狀每公斤450-500日元，粒狀為450-650日元，ACF則隨原料、質量和形態(tài)(氈、墊、布、纖維等)的不同，價格各異，其平均值大致為每公斤3000-8000日元口 (約合人民幣200-550元)。盡管日本當時制造ACF的公司不超過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)估計在200家以上。日本的ACF已成熟地應用于不同規(guī)模的溶劑回收裝置中，是ACF的主要工業(yè)制品用戶。其實，活性炭纖維(activated carbon fiber，ACF)亦稱纖維狀活性炭，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50%的碳原子位于內、外表面，構筑成獨特的吸附結構，被稱為表面性固體。它還具有強度較高、耐高溫、不宜粉化、加工成型性好等特點，可制成氈、布、紙等不同的性狀，以及耐酸和堿腐蝕、可再生、對環(huán)境友好的特性。這些結構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，使得其一問世就得到人們的廣泛關注和深入研究。
早在1962年期間，美國專利首次涉及到ACF技術，Abbott以粘膠纖維為原料。進行炭化和活化等處理后成功地制成了ACF；同年，日本進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發(fā)生產(chǎn)瀝青基ACF；1977年，商品粘膠(纖維素)基ACF問世。其后聚丙烯腈(PAN)基、酚醛基、瀝青基相繼實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。日本是開發(fā)ACF最早的國家。日本的東洋紡織公司于1975年實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。在20世紀70年代，己開始應用有機物碳化技術的成果，由于順應環(huán)境保護等的要求得以發(fā)展，受到各國開發(fā)研究人員的密切關注，現(xiàn)已成為當代世界開發(fā)的熱點項目之一，并由此進入工業(yè)化的發(fā)展時期，總產(chǎn)能力為1000噸/年。其實，活性炭纖維(Activated Carbon Fiber，ACF)也是20世紀70年代后期在高性能碳纖維基礎上發(fā)展起來的一種新型高效活性吸附材料和環(huán)保工程材料,是在碳纖維技術和活性炭技術相結合的基礎上發(fā)展起來的，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，而且導電、熱膨脹系數(shù)小，耐腐蝕，吸附性能和吸附動力學行為比活性炭AC更優(yōu)異，目前已廣泛應用于環(huán)保、電子、醫(yī)用衛(wèi)生、化工等領域。20世紀80年代，我國上海紡織科學研究院、中國紡織大學、中山大學和中國科學院山西煤炭化學研究所、復旦大學、天津工業(yè)大學、天津大學、吉林工學院等單位也開展了ACF的研究工作。90年代以來，我國在ACF的研究和生產(chǎn)方面也取得了很大進步，ACF的生產(chǎn)能力已達數(shù)百噸。 |
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