沥青基碳纤维的研发及产业化
史景利，马 昌
（天津工业大学 材料学院，天津 300387）
摘 要:沥青基碳纤维是碳纤维的一个重要品种，但我国在沥青基碳纤维的研发和生产较国外还有很大差距。介绍了我国沥青基碳纤维研发和产业化现状，就其中的关键工艺（纺丝沥青调制和熔融纺丝）进行了综合分析。通用级沥青基碳纤维在国内已有一定的科研和生产基础，近期可望完成自主技术工业化装备的建立和生产；高性能沥青基碳纤维的研发虽然较为充分，但用于纺丝的中间相沥青的制备和连续长丝工艺的开发还要经过努力才能实现产业化，以摆脱美日的技术和产品的封锁。关键词:沥青基碳纤维；中间相沥青；工艺；研发；产业化
中图分类号: TQ342.742 文献标识码: A 文章编号: 1007-9815（2014）03-0007-08
Research and industrialization of pitch based carbon fiber
SHI Jing-li, MA Chang
(School of Material Science and Engineering, Tianjin Polytechnic University, Tianjin 300387 China)Abstract: Pitch based carbon fiber is one of important products of carbon fibers. However, the research and production of pitch based carbon fiber in our country are far behind these abroad. Research and industrialization of pitch based carbon fiber in China were introduced in the article. Some key processes, such as preparation and melt spinning, were overviewed. China has some experience on study and production of general purpose pitch based carbon fiber. It could be predicted that recently industrial facilities would be made and production would begin on the base of ourselves technology. Although high performance pitch based carbon fiber was studied deeply, the preparation of mesophase pitch for melt spinning and process for long continuous carbon fiber should be given great efforts to industrialize. The blockage of technology and products could be broken through.Key words: pitch based carbon fiber; mesophase pitch; process; research; industrialization
V ol.39 No.3Jun. 2014
高科技纤维与应用
Hi-Tech Fiber & Application
第39卷 第3期2014年6月
定稿日期: 2014-06-16
作者简介: 史景利（1963-）,男，河北新乐人，博士，教授，博士生导师，主要研究领域为沥青基碳纤维及其复合材料、高碳纤维是纤维状碳的总称，可以说包含从单壁碳纳米管到人们常说的碳纤维。纤维状的碳材料最早是在19世纪60年代前后制作和使用的，这与1860年前后灯泡的发明和改进相关联。英国人约瑟夫.斯旺（J.Swan ）用碳丝做灯泡的灯丝于1878年成功；美国人爱迪生做同样工作，1879年第一盏灯泡亮了45 h （灯丝采用卷曲的碳丝和薄碳片）。后来在1890年出现了拉制的钨丝，纤维状碳的制作停止了。
现代工业意义上的碳纤维是1959年美国联合碳化公司以粘胶纤维（Viscose fiber ）为原丝制成商品名为“Hyfil Thornel ”的纤维素基碳纤维。1961年日本的进藤昭南发明了聚丙烯腈（PAN ）碳纤维，1962年东丽公司开始生产碳纤维，英国的W.瓦特改进了工艺（牵伸），使P A N 基碳纤维的性能大幅提高。1965年日本群马大学试制成功以沥青基为原料的通用级碳纤维，1970年工业化。1968年美国金刚砂公司研制出商品名为
“Kynol ”的酚醛纤维。1971年碳纤维的地位获得认可。
1 沥青基碳纤维的历史和现状
沥青基碳纤维是以沥青为原料，经调制、熔融纺丝、不熔化和碳化工艺制备而成。如果在2 500 ℃以上进一步处理，得到沥青基石墨纤维。沥青基碳纤维按照性能可分为通用级和高性能两种，也分别称为各向同性和各向异性（中间相）沥青基碳纤维。
通用级碳纤维是在1965年日本群马大学试制成功的，1970年日本吴羽实现了工业化生产。1970年代美国UCC 开发成功中间相沥青基碳纤维（高性能沥青基碳纤维），1980年代初工业化。1980年代是沥青基碳纤维发展的黄金时期，而1990年代是沥青基碳纤维的困难时期，后来经过整合、淘汰形成几家实力较强的生产厂家。目前全世界沥青基碳纤维年产量约3 000 t ，主要生产厂家和产品性能指标见表1～2。
从表1可以看出，我国仅在通用级沥青基碳纤维的生产方面有所成就，但技术是美国的，经过十几年的消化吸收，在很多方面掌握了生产和设备制造技术，但从产品性能来看，仍较日本有一
定差距。
与PAN 碳纤维对比（见表2），高性能沥青基碳纤维在模量和导热方面具有优势，但强度方面不如PAN 基碳纤维。由于PAN 基碳纤维的价格相对较低，所以，一般的结构件主要采用PAN 基碳纤维。
沥青基碳纤维由于其特殊的结构，使其在摩擦、导热和模量方面比PAN 基碳纤维具有很大优势。中间相沥青基碳纤维的模量和热导率可以分别高达930 GPa 和1 100 W/（m ˙K ），模量远高于PAN 碳纤维M60J 的588 GPa ，热导率也大大高于PAN 基约100 W/（m ˙K ）的数值，并且热导率比铜（398）和银（429）的都高。这些优良的性质使中间相沥青基碳纤维在一些高端领域有不可替代的优势地位。在复合材料制造时，当对模量或导热有较高要求时使用中间相沥青基（石墨）碳纤维。
进入本世纪以来，碳纤维的生产和应用在我国受到各界的重视，在国家不同层面和企业界兴起碳纤维研发和生产热潮，但主要集中在PAN 基碳纤维。受此影响，国内企业对沥青基碳纤维的重视程度逐渐提高，有多家企业开始参与研发和产业化，如上海宏特、四川创越、天津和兴化工、济宁碳素等。而在国防需求的促进下，近两
表1 通用级沥青基碳纤维性能指标
厂家
产品种类牌号拉伸强度/GPa 拉伸模量/GPa 密度/(g ˙cm -3)
特点公司外文名称大阪煤气化学的合资企业
通用级
DONA-CARBO 800～900
30～40
≈1.7
短纤维Osaka Gas Chemicals
Xylus
性能稍高于DONACARBO
丝束吴羽
通用级800～90030～40≈1.7短纤维KRECA
鞍山赛诺达碳纤维有限公司
通用级
350～60030～50
1.55～1.60多种产品
原美国Ashland技术
表2 高性能沥青基碳纤维性能指标
厂家
产品种类
牌号拉伸强度/GPa 拉伸模量/GPa 密度/(g ˙cm -3)特点
公司外文名称
日本石墨纤维公司高性能
YSH 3.60～3.90520～720 2.10～2.14高模、高压缩强度，7 μm直径Nippon graphite fiber corporation
YS 3.53～3.63780～900 2.17～2.19超高模、高导热，7 μm直径CN 3.10～3.43620～880 2.12～2.21高模量，10 μm直径
XN
1.10～
2.40 54～115 1.50～2.00低模量、高伸长(1.6%～2.0%)三菱树脂株式会社高性能DIALEAD K系列 2.60～
3.80620～935 2.12～2.20高模量、高导热Mitsubishi Plastics, Inc.美国Cytec
高性能
P系列 1.37～3.58170～820 2.15～2.16高模量、高导热
Cytec
K系列
2.10～
3.20
860～930 2.15～2.20高模量、高导热(800～1 100 ℃)东丽
PAN碳纤维
T300
3.50
245
1.70
连续长丝
Toray
高科技纤维与应用
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第39卷
年高性能沥青基碳纤维的研发也开始大量投入，多家研究所和企业成功合成了中间相沥青，其中济宁碳素集团已经可以供应吨级产品。沥青基碳纤维上游产业煤化工的快速发展也促进了它的发展，作为向高科技延伸的产品，沥青基碳纤维受到前所未有的重视。
表3是国内企业进行沥青基碳纤维产业化开发的概况，由于发展迅速，可能有些厂家尚未列入。
2 沥青基碳纤维的研发
我国沥青基碳纤维的研发从上世纪80年代就开始了，由最初的中科院山西煤炭化学研究所，后来扩展到多家研究单位如天津大学和北京化工大学，当时的冶金部烟台冶金新材料研究所（现更名为烟台鲁航炭材料科技有限公司）及鞍山热能院也做了很多有益的工作。近年来又增加了东华大学、华东理工大学、武汉科技大学、湖南大学和天津工业大学，以及中石油下属企业和神华公司北京低碳研究所等，其他一些单位也或多或少的进行了一些理论研究。由于种种原因，我国在沥青基碳纤维方面的研发水平较国外还有很大差距，自有技术的通用级沥青基碳纤维产业化装置刚刚建成，高性能沥青基碳纤维还处于研发阶段，连续的中间相沥青基碳纤维生产技术还正在开发，产品的稳定性和设备的合理性还要经过长期的技术积累。
2.1 沥青基碳纤维的制备工艺过程
沥青基碳纤维是以重质芳烃化合物为原料的一个碳纤维品种，最初开发以沥青为原料的原因之一是认为沥青原料便宜且碳化收率高，可以降低碳纤维的成本。产业化过程证明通用级沥青
基碳纤维在价格上有一定优势，但高性能沥青基碳纤维则不然，主要是纺丝沥青的预处理、调制和制作过程较为复杂，可纺性优良的中间相沥青的制备需要特殊工艺过程，而且连续长丝的生产比PAN 基碳纤维要困难，因为初始的沥青基纤维（原丝）存在强度只有几个兆帕、不可牵伸等不利因素。
通用级沥青基碳纤维和高性能沥青基碳纤维的制备工艺基本类似，其基本制备过程如图1所示。
从工艺原理上说，除了原料调制和纺丝工艺外，沥青基碳纤维的制备与PAN 基碳纤维的制备大体相同，都要经过氧化交联和碳化及石墨化。在上述工艺中，纺丝原料对二者的重要性不容置疑，这是我国多年研发的经验和教训所证明的。
2.2 沥青基碳纤维的研发重点
从近年我国开发沥青基碳纤维的经验来看，沥青基碳纤维制备中制约产业化的难点在于纺丝沥青的调制和沥青熔融纺丝。通用级沥青基碳纤维的纺丝沥青在国内已有产业化装置运行，部分设计的工艺思路是借鉴日本在上海的合资公司东岛化工的设备结构。中间相沥青的制备国内也在探索不同的途径，其中由纯萘经催化合成制备中间相做的较多，有的厂家已经可以吨级供货；也有采用沥青调制的，但由沥青调制对组分要求较
表3 近年国内企业进行沥青基碳纤维产业化情况
企业名称产品等级或种类预计产能/(t ˙a -1)
备注
上海宏特通用级5 000环评数据
四川创越通用级400 初期产能规划2 000 t/a
济宁碳素集团通用级百吨级纺丝沥青1 000 t/a，中间相沥青50 t/a
天津和兴化工通用级百吨级新疆库尔勒纺丝沥青数百吨级大连明强化工
纺丝沥青
百吨级
图1 沥青基碳纤维的制备工艺过程
史景利，马 昌：沥青基碳纤维的研发及产业化第3期- 9 -
高，用于制造高性能沥青基碳纤维还存在一些问题。
沥青纺丝是采用熔融纺丝，纺丝温度较高，在纺丝温度下沥青容易进一步裂解和缩聚，给纺丝过程造成干扰。与一般高分子聚合物相比，沥青的粘度随着温度的变化更为剧烈，因此沥青纺丝工艺的控制也就更加困难。
与PAN基碳纤维相比，沥青基碳纤维的产业化在我国才刚刚开始，虽然PAN基碳纤维的许多产业化经验可以供沥青基碳纤维参考，但沥青基碳纤维局部工艺的特殊性要求还要开发专用的工艺和设备，特别是连续纤维。
2.2.1 纺丝沥青的制备
与传统概念的沥青不同，纺丝沥青的相对分子质量更高，软化点在260 ℃以上。纺丝沥青的调制一般是采用热缩聚方法，其基本原理是沥青分子在高温下裂解出自由基碎片引发缩聚反应。
2.2.1.1 通用级沥青基碳纤维纺丝沥青制备
对于通用级沥青基碳纤维的纺丝沥青，一般采用重质芳烃化合物氧化或热缩聚调制，纯物质合成的成本过高，用于通用级沥青基碳纤维的制备在经济上不可行。通用级沥青基碳纤维的原料有煤焦油沥青、石油重质油、木质纤维素等。一般来说，原料的种类对于沥青基碳纤维的性能影响不大，但都需要精制，如净化等。灰分的存在会在碳纤维中造成结构缺陷，使碳纤维的性能下降。
2.2.1.2 纺丝用中间相沥青的制备
1960年代BROOKS和TAYLOR发现碳质中间相，使人们对沥青有了新的认识，沥青的研究进入一个新的层次，在通用级沥青基碳纤维的基础上，美国UCC开发成功中间相沥青基碳纤维，于1980年代初工业化。最初的中间相沥青是采用单纯热缩聚得到的[1]，但这种中间相沥青软化点比较高，流变性不是很好，纺丝温度较高，用于制备沥青基碳纤维困难较多。研究人员从多方面对中间相沥青的制备方法进行改进[2～10]，从工艺本质上可将它们归结为以下4 类：
⑴工艺参数的改进和优化。这种方法是建立在热缩聚理论上的工艺，就是前述的单纯热缩聚，即在一定温度下重质芳烃化合物热解-缩聚反应。这种方法调制的中间相沥青软化点高，在330 ℃以上，因而纺丝温度也很高，纺丝温度下中间相沥青会较剧烈地进一步反应，给纺丝的稳定性造成较大困难。所以，人们通过工艺参数的优化和工艺改进来改善中间相沥青的流动性，降低软化点[3～5]。这些方法包括改变反应温度、时间、强化脱除轻组分和反应压力（加压或真空）的调节等。一定程度上改善了纺丝用中间相沥青的流变性，降低了软化点。但由于这些方法只是改变工艺参数来优化中间相沥青的结构和组成，对中间相沥青性质改变的程度有限，所以，研究者考虑从沥青分子结构上着手，即从本质上改变中间相沥青的性质参数。
⑵沥青族组成调节。制备中间相沥青的原料是一个混合物，如煤沥青或石油沥青，是由成千上万种不同结构的化合物组成的。从中间相沥青转化的角度来看，这些化合物有些是容易向中间相结构转化的，有些是不易向中间相结构转化的。如果简单地把原料通过热缩聚制备中间相沥青是不科学的，所以有研究者探索对原料进行初级原料分离以改善中间相沥青的反应性和性质参数。
1980年美国的Exxon Research & Engineering Co.的R.J.Diefendorf[6]开发了一种高溶解性中间相沥青，就是采用苯或甲苯为溶剂对石油沥青进行初级分离，然后将不溶物在高温下加热可以快速形成中间相沥青，这种中间相沥青的中间相质量分数可达90%，而喹啉不溶物＜25%。使最早的“沥青中间相不溶于溶剂”的观点得到改变。为了与以往难溶的中间相沥青相区别，取名为“新中间相沥青”（ncomesophase）。从提高中间相在溶剂中的可溶性看，这个方法的效果十分明显。
共碳化法是通过向重质芳烃原料（如煤沥青或石油沥青等）中加入特定的组分或混合物（即共碳化剂）[7]，从而改变原料的族组成或产生溶剂化效应等，使中间相沥青的形成变得容易。
族组成调节的方法一定程度上改善了中间相沥青的可纺性。
⑶加氢改性工艺。1981年日本的山田泰弘研发的一种可溶性较高的中间相沥青，称为“预中间相”沥青（Premesophase Pitch）[8]。其方法是
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先对原料沥青加氢，然后在高温下快速缩聚就得到中间相沥青。在加氢过程中，沥青的多环多核碳骨架不变，分子的平面性发生轻度的歪斜，分子间力减弱，流变性得到改善。这样的化学结构和物理状态在一系列后处理过程中很容易转变为石墨结构，可制得优质碳纤维。
日本的大谷杉郎也采用加氢的方法制备出“潜在中间相”沥青（Dormant mesophose pitch ）
[9]
。该方法是先把沥青调制成中间相沥青基，但
这种中间相沥青的可溶性和流变性较差，通过对这种中间相加氢，使芳烃化合物中生成环烷烃或环烯烃，在溶剂中的溶解度显著增加，得到的也是一种溶解性好、可纺性高和表观各向同性的沥青。但由于它的基本分子结构与中间相沥青分子的骨架几乎相同，所以在后续处理过程中向理想石墨结构的转化趋势与以往的中间相沥青相类似，由此制备的中间相沥青基碳纤维的性能也很高。
催化改质法是基于非脱氢催化缩聚的原理，通过路易斯酸催化使反应在较低温度下进行，在反应过程中容易形成环烷结构，因此软化点得到有效降低，中间相的可溶性也提高了。常用的催化剂有AlCl 3等[10]。催化法改变的单纯热缩聚脱氢缩聚的反应机理，使氢原子在缩聚的同时仍然保留在沥青分子中，从而改善了沥青的流动性，也
增加了不熔化期间的反应性。
⑷ 化学合成。上述3 种改性方法都是在重质芳烃（煤沥青或石油沥青）的基础上完成的，改性效果受原料基本结构限制，改性有一定的局限性。日本的持田开发了化学合成沥青的工艺[11]，由萘或甲基萘为原料在H F/B F 3体系中催化，合成了优质的中间相沥青，灰分质量分数可低至5 ×10-5。这种合成中间相沥青中只有碳和氢两种元素，没有硫、氮、氧等杂原子，而杂原子在重质芳烃化合物中是不可避免的。合成中间相沥青无论是组成、结构，还是流动性都较以往中间相沥青有本质上的提高。近年成为碳材料研究领域中的一个标准化的沥青。
典型的3 种来源的中间相沥青分子结构模型如图2。可以看出3 者的结构差别是明显的。煤焦油系的中间相沥青分子是一种长宽比比较小的片状分子，其中的环烷结构不多，而环烷结构被认为是对纺丝流变性有利的结构；石油系中间相沥青的分子是由苯环芳烃结构为主体的，其分子是不规则链状结构组成；合成沥青则是具有类似线性高分子的直线链状结构。与片状结构相比，链状结构的分子在纺丝过程中受到剪切后容易沿纤维轴取向，这一结构保持到碳纤维时就形成取向好的石墨层状结构，更多地显现石墨结构的优良性能。
[12]
H 3C
AR,synth esized pitch
Coal tar-based pitch Petrolenm-based pitch
CH 3
CH 3
CH 3
CH 2
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2.2.2 沥青的熔融纺丝过程
由于PAN 可以溶解在某些溶剂中，所以PAN 可以采用湿法纺丝或干法纺丝，纺丝温度低，纺丝液参数可在较大范围内调控，纺丝过程的控制相对容易。与P A N 基碳纤维的制备不同，目前还没有一种溶剂可以完全溶解纺丝中间相沥青，特别是中间相沥青在溶剂喹啉中的溶解性一般＜50%，所以只能用熔融纺丝工艺。影响熔融纺丝的因素是纺丝沥青的流变性和纺丝工艺，当纺丝工艺及其设备确定以后，纺丝沥青的性质参数就是决定性的元素了。沥青的纺丝温度在300 ℃以上，在这样的温度下沥青会再次发生裂解-缩聚反应，纺丝沥青在熔融后的停留时间不能过长。
对于沥青纺丝，设备的设计和制造十分重要，如沥青熔体的输送方式、喷丝板的设计及纺丝通道气氛的控制等。工业上最常使用的是单螺杆或双螺杆输送方式，具有快速熔化和输送的特点。沥青熔融纺丝过程简图见图3，沥青熔融后在压力下经过滤后从喷丝孔中被挤出，在空气中经牵伸后固化成为沥青纤维。2.2.2.1 沥青的粘温曲线
与一般高分子聚合物相比，沥青粘度的温度
敏感性很强，纺丝控制很困难。图4是日本东岛公司生产的用于通用级沥青基碳纤维的纺丝沥青的粘温曲线，从图4中可以看出，纺丝沥青在纺丝温度区间随着温度的升高急剧下降，这样的粘度变化趋势给纺丝稳定控制造成很大困难，相关的工艺操作窗口很窄。
中间相沥青的粘温曲线与图4中的曲线类似，但非牛顿性更大，剪切变稀的行为更为明显，纺丝过程的工艺更难控制。前述的中间相沥青改性方法的目标之一就是改善其流变性，以提高其纺丝的稳定性。
2.2.2.2 沥青纤维及其碳纤维的结构
纺丝沥青的熔融纺丝过程中分子受到剪切，分子沿纤维长度方向排布（见图5），由此制备的碳纤维中的碳原子也是沿着长度方向有序排列。
通用级沥青基碳纤维和中间相沥青基碳纤维由于沥青分子结构的不同，沿长度方向排列规整程度有所差别，中间相沥青的液晶结构在纺丝过程中的剪切下容易沿轴向取向排列，得到的碳纤维的碳原子排列更接近理想石墨结构，而且石墨晶体尺寸较大。除了沿长度方向的有序排列外，沥青基碳纤维的横截面上碳原子的排布也有一定规律。是决定沥青基碳纤维性能的主要因素之一。
通用级沥青基碳纤维由于沥青分子的取向性
不高，最终制成的碳纤维在横截面方向的排列是无规律的，而中间相沥青基碳纤维横截面则是多样的。研究者把中间相沥青基碳纤维的横截面结构归纳为不同的模型（见图6）。但实际的中间
相沥青基碳纤维的截面结构比图6的模型要复杂，
图3 沥青熔融纺丝过程[13]
粘度/P a ˙s
温度/℃
1 1
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(b) 沥青分子喷丝孔中的取向
(a) 熔融沥青的剪切流动
横截面结构可能是图6中两种结构的组合（见图7）。横截面结构与碳纤维的性质有一定关系，合格的碳纤维产品在截面上不能有缺陷或劈裂。
决定沥青基碳纤维横截面的因素较多，内在因素是纺丝沥青的分子结构和相对分子质量的分布，外在原因包括喷丝板几何结构（喷丝孔的长径比、直径、喷丝孔的形状等）、纺丝温度和纺丝通道的状况（温度、湿度及牵伸工艺参数等）。由于中间相沥青具有叠层状的结构，在纺丝过程中沿纤维轴高度取向，容易形成辐射状结构，在碳化过程中由于收缩形成劈裂结构。图7中有辐射状结构碳化时沿直接方向收缩劈裂的情况，也有洋葱皮状的结构沿圆周方向收缩的分层。混合结构和乱层结构碳化时得到的碳纤维横截面较为完整。研究者对此进行了较多的研究，但观点并不是完全相同[14～
17]
，对结果没有完美的解释。
2.2.2.3 连续长丝的制备工艺
与PAN 基碳纤维的原丝不同，沥青的初生纤
维的拉伸强度很低，只有几个兆帕，所以在后续处理工艺中保持连续长丝十分困难。开发的工艺也与PAN 基碳纤维制备工艺不同，图8是一种典型的沥青连续长丝工艺流程图。与PAN 基碳纤维不同的是，沥青纤维一般采用落筐收丝，无法采用
PAN 纤维原丝那样缠绕在纱管上的收丝方法，因缠绕在纱管上很容易造成沥青纤维的断裂。
沥青纤维在后处理中一般不能施加牵伸，特别是在不熔化阶段，但这并不影响碳纤维的性能，主要是因为沥青是片状分子，在熔融纺丝阶段沿轴向的取向已经很高，牵伸对碳纤维性能的影响不像PAN 基碳纤维那样明显。
从性能和成本考虑，一般通用级沥青基碳纤维制成短丝，这是因为通用级的性能较低，而长丝的制作成本较高，制成长丝在经济上不划算；高性能碳纤维既可以长丝销售，也可以短丝产品销售。
虽然我国有沥青基碳纤维短丝产品，但连续的中间相沥青基碳纤维长丝产品还没有，技术还有待开发。国外只有美国和日本有连续中间相沥青基碳纤维产品，但产品对我国禁售，因为中间相沥青基碳纤维连续长丝都是应用在尖端科技产品上的。
2.2.3 沥青纤维的后处理
沥青在纺制成纤维后，还要经过不熔化（在P A N 基碳纤维生产中叫预氧化）和碳化，如果做石墨纤维还要经过石墨化。不熔化和碳化工艺研究已经较为充分，普遍认为其中的科学原理不深，设备的设计和控制较为重要，所以在不熔化和碳化投入不多。但不熔化还是有必要深入研究的，因为这一过程耗时很长，实验室一般在5～7 h ，工业过程较PAN 耗时高出很多，导致不熔化设
图6 中间相沥青基碳纤维横截面结构形态模型
[18]
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备投资过大。
与PAN基碳纤维的制作类似，沥青基碳纤维连续长丝的制作也需要一些辅助的研发，如油剂和上浆剂。由于我国连续长丝还没有成功，所以这方面的研究较少。
中间相沥青基碳纤维高模量和高导热的优异性质只有经过石墨化处理以后才能显现出来，石墨化温度越高，性能越好。石墨化设备的研发也是一个难点，这一点在PAN基石墨纤维的研发中也体现出来，石墨化不仅仅是设备问题，其中的科学问题还没有完全搞清楚。
3 沥青基碳纤维产业化面临的问题
综上对沥青基碳纤维的制备过程进行了一些分析，从技术上看纺丝沥青的工业化生产和连续长丝工艺的开发是产业化关键。
通用级沥青基碳纤维的生产已经在鞍山赛诺达公司进行了近20 年，目前运转正常。但赛诺达的设备是美国设计制造的，其主体还是美国技术。日本大阪瓦斯在上海的东岛化工公司由于城市规划已经停产，主要设备运回日本。多年来我国自有技术一直没有突破性的进展。近年来，多家企业进入通用级沥青基碳纤维的生产领域，所用的技术都是国内的，近1～2 年可正常生产。
连续的中间相沥青基碳纤维技术还没有研发成功，这里的关键是纺丝用的中间相沥青的生产和针对沥青纤维的连续长丝工艺的开发。国内企业和政府相关部门已经开始投入资金和人力研发，多家高校和研究所也在积极介入。
4 结语
沥青基碳纤维是碳纤维的一个重要品种，其优异的性质吸引了众多企业的青睐。中间相沥青基碳纤维在模量和导热方面较PAN基碳纤维性能优异，对这两个性质的需求都是尖端科技领域，国外对连续长丝产品采取禁售的手段限制我国高科技复合材料的发展，所以开发自主知识产权的技术十分必要。但沥青基碳纤维的技术难度较大，需要国内研究和生产者共同开发，或将经过较长期的研发和生产经验的积累可以完成。参考文献
[1] I.C.Lewis. Process for producing mesophase pitch: US
Patent, 4017327[P]. 1977.
[2] J.W.Singer. High modulus, high strength carbon fibers pro-
duced from mesophase pitch: US Patent, 4005183[P]. 1977.
[3] S.Chwastiak. Low molecular weight mesophase pitch:
US Patent, 4209500[P]. 1980.
[4] Y.K.Park. Preparation of anisotropic mesophase pitch by car-
bonization under vacuum[J]. J.Mater.Sci., 1986, 21(2): 424-428.
[5] Y.K.Park. A two-stage preparation of mesophase pitch
from the vacuum residue of FCC decant oil[J]. Carbon,
1989, 27(6): 925-929.
[6] R.J.Diefendorf. Forming optically anisotropic pitches:
US Patent, 4208267[P]. 1980.
[7] 宋怀河. 共炭化在中间相沥青调制中的应用[J]. 炭素
技术, 1995, (5): 33-37.
[8] 山田泰弘. 加氢制备预中间相沥青[J]. 炭素(日文),
1981, 107: 144-146.
[9] 大谷杉郎. [C]//日本化学会第43届年会讲演手稿集.
1981.
[10] I.Mochida. Preparation and properties of carbonaceous mesoph-
ase-II highly soluble mesophase from ethylene tar modified using
aluminum chloride as a catalyst[J]. Carbon, 1985, 23(2): 175-178.
[11] I.Mochida. Preparation of mesophase pitch from aromatic
hydrocarbons by the aid of HF/BF3[J]. Carbon, 1990, 28(3):
311-319.
[12] Fitzer, E. Influence of Additives on Pyrolysis of Mesophase
Pitch[C]//Carbon'86 Proceedings of the International
Conference on Carbon.Germany, 1986: 842-843. [13] J. D. Buckley. Carbon-carbon material and composites[M].
USA: Noyes Publications, 1993: 29-30.
[14] J. D. Buckley. Carbon-carbon material and composites[M].
USA: Noyes Publications, 1993:50-54.
[15] 刘均庆. 中间相沥青基碳纤维径向辐射结构形成机理
研究[J]. 化工新型材料, 2011, (2): 84-87.
[16] 刘均庆. 沥青组分对碳纤维径向结构影响的研究[J].
化工新型材料, 2011, (12): 100-102.
[17] D.D.L. Chung. Carbon fiber composites[M]. USA:
Butterworth-Heinemann, 1994: 18-20.
[18] 李安邦. 沥青连续纺丝工艺和装置[J]. 炭素, 1991, (1):
22-32.
高科技纤维与应用
- 14 -第39卷
年产1000吨沥青基碳纤维项目 （一）项目名称 1000吨/年沥青基碳纤维项目 （二）项目拟建地点 该项目将选址在达州市天然气能源化工产业区，规划面积30km2，中有火峰山、大尖子山作天然屏障，处于城市下风、州河下游，具备建设天然气能源化工和精细化工项目的优势条件。产业区属浅丘地貌，地势开阔平坦，发展空间充足。地表植被好，周围无污染源，不属于国家“双控区”。流经产业区西部的州河，最大径流量11800m3/s，最枯径流量为77.9m3/s，多年平均流量167m3/s。上游有江口电站、罗江口电站，下游有金盘子电站，取水河段处于金盘子电站水库回水区内，对水位产生一定程度的雍高，即便是枯水季节也完全可以满足产业区生产用水。 （三）项目建设内容与规模 新建年产1000吨/年沥青基碳纤维项目 （四）项目建设年限 0.5年 二、项目建设的必要性和条件 （一）项目建设的必要性分析。2009年国内碳纤维生产能力为2317-2417吨/年，其中PAN基和沥青基分别为1917吨/年和400-500吨/年。2009年我国碳纤维的消费量达9000吨，随着碳纤维的应用领域的不断拓展，许多用途还有待开发，如碳纤维在工程修补增强方面、汽车刹车片、汽车和其他机械零部件的应用以及电子设备套壳、集装箱、医疗器械、深海勘探和新能源的开发等方面都将是我国碳纤维未来的潜在消费市场，预计到2015年，我国碳纤维市场需求可达到2万吨左右，2020年可达到4万吨以上。 （二）项目建设的条件分析。达州地处川渝鄂陕结合部，位于
中国中西部四大名城—成都、重庆、西安、武汉交汇辐射的中心地带，是四川东部的交通枢纽和秦巴地区物资集散中心。襄渝铁路、达成铁路、达万铁路在此交汇，国道318线、210线、达渝高速纵贯全境，达陕高速公路、达州至万州的高速公路正在建设；河市机场已通航深圳、广州、北京；渠江水运直通长江。达州集水、陆、空于一体的立体交通格局成为四川通江达海的东通道和交通枢纽。目前，产业区首期开发10平方公里有基础设施、公用工程项目16个，总投资22亿元。产业区环形公路加快推进，全长25公里的金龙大道南延线、快速通道、七河路、Ⅰ号南北干道“两纵两横”主干道已建成15公里，并接入了高速公路网，产业区整体骨架基本形成；已建成3座输变电站，供电、供水、供气、消防、污水处理等公用工程即将竣工；普光气田至产业区的输气管线铺设完毕。一期10万吨工业供水厂和2万吨工业污水处理厂已经建成；产业区特勤消防站建成使用；铁路专用线即将开工建设，工业垃圾填埋场正在加快前期工作。 （三）项目建设的资源条件评价。达州拥有丰富的天然气，远景储量3.8万亿立方米，探明储量7000亿立方米，还探明可开发利用矿产28种，其中煤炭7.3亿吨、石灰石5亿吨、岩盐1100亿吨。在产业区已有6个天然气能源化工项目开工建设，还有2个化工项目正在作前期工作，可就近提供甲醇、甲醛、二甲醚、液氨、尿素、三聚氰氨、双甘膦、乙烯、丙烯、聚乙烯、聚丙烯、固体二氧化碳、硫酸、磷酸、磷铵、氟化氢等产品。 三、产品方案及生产规模 根据目前市场情况及规模经济性，产品规模确定为1000吨/年沥青基碳纤维，并配套原丝装置。 四、技术方案和工程方案 （一）技术方案 推荐引进国外技术生产高性能碳纤维，可以引进日本Mitsubishi Chem（三菱化学）、Kureha（吴羽）、Donac与美国Amoco公司的技术，在国外技术不可得情况下，建议采用新疆创越投资有限公司和
化工企业中的“三废”管理 化工企业中的“三废”管理 摘要：随着近年来我国化工企业的快速发展，在生产过程中出现的各种废物也逐渐增加，尤其是“三废”，即废水、废气、废渣的出现也越来越严重，这些废物的出现，就会给社会环境造成不同程度的影响，危及到人民的身心健康。因此，采取多种综合性的技术手段，从多方面强化化工企业的“三废”处理，将有着重要的现实意义。本文旨在从当前化工企业“三废”管理的现状出发，围绕化工企业的实际生产需要，构建“三废”处理的优化模式，更好的促进化工企业的发展与社会经济同步发展的良好效应。 关键词：化工企业三废管理 化工企业中“三废”管理的技术运用，是关乎到企业生存的重要砝码，尤其是通过技术处理的综合应用，能全面做好为民服务的环保管理模式。在具体的运用上，化工企业针对企业污染源特点，制定有针对性的废水、废气收集处置方式，取得良好效果，并通过改进落后工艺，淘汰污染严重产品，完善废气废水吸收处理装置、科学堆放固废等，更好的实现化工企业的良性发展氛围。 一、简述当前化工企业“三废”管理的现状 1.管理机制不够健全 在当前的化工企业管理中，环保问题是一个刻不容缓的问题。但是，由于受到企业主主观因素的影响，给企业的发展带来不同程度的影响，尤其是在管理机制的建立上还存在有一定的漏洞。在管理层次上，管理人员的慵懒作风，没有相应的环保管理机构，监察执法力量也较为薄弱，执法和管理力度不够，对破坏环境的行为采取包容的态度，加之意识淡薄，对一些认为破坏自然环境的行径漠不关心，造成水土流失加剧、生物多样化减少等严重的环境问题。 2.经济效益的追求目的 在当前的一些化工企业中，首先还是讲对经济效益的追求放在第一位，有时甚至对整个化工企业的建筑没有进行深入的分析，对化工
实验室废弃物处理办法 为规范和加强我校实验室废弃物管理工作，确保实验室安全,防止实验室废弃物污染校园环境、危害公共安全，依据《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》、《废弃危险化学品污染环境防治办法》等国家有关法律、法规，并根据我校实际情况，制定本办法。 第一条实验室废弃物的管理实行学校、院系二级单位共同管理。 第二条实验室建设与设备管理处是学校实验室废弃物归口管理部门，负责对全校各单位教学、科研、生产所产生的各类实验废弃物分类贮存进行监督管理，配合环保部门对危险化学品废物进行集中处理，每年根据实际情况安排处理次数。 第三条产生实验室废弃物的院、系由单位安全负责人负责此项工作，并指定专人负责危险化学品废物的处理工作，同时负责组织本单位实验室危险废弃物收集、存放场地和相应设施，以及按规范要求完成实验室危险废弃物的收集、存放和处理。 第四条实验室建设与设备管理处根据各单位提供的拟处理的各类实验废弃物的信息，与环保部门联系，并及时通知各部门做好相应的准备，配合环保部门做好处理实验室废弃物的相关工作。 第五条各单位或实验室不得将危险废弃物（含沾染危险废物的实验用具）混入生活垃圾和其他一般废物中存放；不得将化学危险废弃物、放射性废弃物及实验动物尸体等混合收集、存放、处理；严禁随意倾倒、堆放、丢弃、遗撒实验室废弃物。
第六条实验室危险废弃物应按照不同类别分类收集与存放。 化学危险废弃物： （一）化学废液按化学品性质和化学品的危险程度分类进行收集，使用专用废液桶盛装，不同类别或会发生异常反应的危险废弃物不能混放，化学废液收集时，必须进行相容性测试；废液桶上须贴标签，并做好相应记录。 （二）固体废弃物和瓶装废弃物和一般化学品先用专用塑料袋收集，再使用储物箱统一存放，储物箱上须贴标签，并做好相应记录。 （三）剧毒化学品管理要实行严格的安全管理制度；剧毒废液和废弃物要明确标示，并严格按相关规定收集和存放。 （四）一般化学品应在原瓶内存放，保持原有标签，必要时注明是废弃化学品。 （五）一般化学废液通常分为一般有机物废液和无机物废液，各实验室应预先了解废液来源，分别收集和存放，并张贴标签明确标注。不清楚废液来源和性质时禁止混放；废液桶上应张贴标签明确标识。 生物危险废弃物： （一）未经有害生物、化学毒品及放射性污染的实验动物尸体、肢体和组织须用专用塑料密封袋密封，再放置专用冰室或冰箱冷冻保存，并做好相应记录。 （二）经有害生物、化学毒品及放射性污染的实验动物尸体、肢体和组织须先进行消毒灭菌后，再用专用塑料密封袋密封，贴上有害生物废弃物标志，放置专用冰室或冰箱冷冻保存，并做好相应记录。
沥青基碳纤维 1 定义 沥青基碳纤维是指以沥青等富含稠环芳烃的物质为原料，通过聚合、纺丝、不熔化、碳化处理制备的一类碳纤维，按其性能的差异又分为通用级沥青碳纤维和高性能沥青碳纤维，前者由各向同性沥青制备，又称各向同性沥青级碳纤维，后者由中间相沥青出发制备，故又称为中间相沥青级碳纤维。 2 可纺沥青的调制 2.1 沥青原料的前处理 沥青是有机化合物经热处理形成的一种由不同分子量和烷基侧链构成的稠环芳烃混合物，主要由C、H元素组成，还含有少量O、N、S及一定灰份杂质，通常沥青含碳量在91%～95%，平均相对分子质量在400以上，具可塑性。按其来源不同可分为煤焦油沥青、石油沥青和人工合成沥青（如PVC沥青，萘沥青等），前者是炼焦副产物煤焦油经热处理或蒸馏得到的重质馏分，主要含有稠环芳烃和杂环芳烃；石油沥青是由石油组分经热处理或蒸馏获得的残渣，主要含有芳烃和烷基取代芳烃化合物。 一种沥青是否适于制备碳纤维，取决于它的可纺性及转变为不熔化状态的能力，这在很大程度上依赖于沥青的化学组分及分子量分布。适于作为碳纤维原料的沥青要求是：杂原子和灰分杂质含量低，碳含量高，具有一定的流变性能以满足纺丝的需求，具有较高的化学反应性以满足不熔化处理的需要。然而，我们通常所用的沥青原料却难以满足以上要求，需在充分了解各种原料沥青分子化学结构和物理性能之间相互关系的基础上对不适合的沥青组份或分子
群进行裁减或改性修饰，使之符合作为制备沥青基碳纤维原料的基本要求。 沥青中，特别是煤焦油沥青中常含有游离炭和固体杂质等一次QI，它们在纺丝过程中可能堵塞纺丝孔，细小颗粒残留在纤维中则是碳纤维的断裂源。含一次QI的沥青也不易转化为流变性能好、各向异性发达的中间相沥青。因此，无论是通用级沥青碳纤维还是中间相沥青碳纤维，原料沥青都必须精制以脱除其中的一次QI。方法主要采用物理手段，如热溶过滤，离心分离，静置沉降分离，减压蒸馏，溶剂抽提等。用苯或甲苯等溶剂抽提除去轻组份，改变原料的分子量分布，密集生成中间相的组份，利于中间相的转化；超临界抽提和旋转刮膜蒸发法是最近发展起来的两种新的沥青处理方法，具有高效、快速、使馏份分子量分布狭窄等特点。也有采用高温热处理使沥青中劣质活性组份优先形成中间相小球并吸附沥青熔融相中的游离炭等固体杂质，然后采用热过滤或沉降等方法将其剔除，得到分子量分布较为均匀的原料沥青的化学处理方法。 2.2 通用级沥青碳纤维的调制 通常沥青只要具有一定的可纺性就能形成纤维形状，但是沥青纤维还必须进行不熔化和碳化处理才能转化为碳纤维，不熔化过程中的氧化反应在高温下进行的更快，因此在提高生产率的同时还必须使处理过程中单丝间不能熔并，保持纤维的形状，在改善沥青可纺性的同时还必须提高其软化点。一般来讲，软化点应在180℃左右，最好在250～300 ℃之间。为提高沥青的软化点及可纺性，须对原料沥青进行热处理，常用的方法包括直接热缩聚法、氧化热缩聚法与高聚物共聚合方法等。原料沥青经芳烃溶剂分离除去溶剂不溶物及其中的热反应组分后，再在减压通入氮气进行热处理，便可得到适合纺丝的原料；大阪煤气公司开发了空气吹扫氧化热缩聚法，即用空气或含低浓度氧的气体在100～400 ℃进行热处理，由于氧分
本文主要研究了实验室化学污染废弃物处理,介绍了实验室化学废弃物的污染现状以及相关的污染物类型了,并针对性的提出了实验室污染物的处置方式,为实 验室污染物处置提供了依据。 随着社会的发展,科技的进步,化学实验室在各大高校中已经普遍存在。但是很多实验室化学污染废弃物的无处理的排放也给环境带了巨大的危害。在许多的化学实验过程中,所产生的一些污染废弃物往往是带有剧毒甚至是有致癌功效的污染物,这些污染物的直接排放不仅严重污染了环境还给人们的健康带来了威胁。所以实验室化学污染废弃物的无害化排放已经成为一种必然趋势。 1 实验室污染现状 随着社会的发展,科技的进步,化学实验室在各大高校中已经普遍存在。而科研项目的不断增多,实验经费的大量提高,所带来的后果也包括了实验室化学污 染废弃物的大量产生,造成的环境问题和对人们健康的危害日趋严重。很多高校已经从事化学实验的学生和老师对待化学污染废弃物的危害意识淡薄,并不知道或不了解其对环境的毒害。很多污染物任意排放,有毒有害的废液在没有经过任何处理的情况下直接进入下水道,容易导致人们的生活、健康状况都受到影响。而很多无害的有机试剂也直接进入下水道,会造成资源的无形中的浪费。很多污染物质被土壤、植物吸收,或滋生细菌,流入到大海、河流中,无论是哪一种结果对环境的危害都是巨大的。生物实验室中,很多未经处理的生物化学废弃物被直接丢弃,容易造成病毒侵害人体,微生物在实验室的特殊条件下造成基因突变,形成新生物种,若新生细菌对人体的危害巨大,将会带来不可估量的后果。同时,一些酸液、碱液的随意排放,会腐蚀下水管道系统,造成下水管道破裂,影响了正常市政工程系统的同时还容易使得土壤酸化或者碱化,从而破坏土壤结构,造成寸 草不生的恶果,影响植物、农作物的生长同时,还会影响生物多样性,破坏生态系统。但是如此之多的实验室污染问题并没有得到校领导、环境管理部门的足够重视,很多高校的实验室没有定期、固定的化学实验废液、废渣的固定回收点,有些高校有固定回收废液、废渣的部门,但回收时间却相隔时间很长。而从事实验研
聚丙烯腈及沥青基碳纤维的工艺流程 1.聚丙烯腈碳纤维： 聚丙烯腈碳纤维是以聚丙烯腈纤维为原料制成的碳纤维，主要作复合材料用增强体。无论均聚或共聚的聚丙烯腈纤维都能制备出碳纤维。为了制造出高性能碳纤维并提高生产率，工业上常采用共聚聚丙烯腈纤维为原料。对原料的要求是：杂质、缺陷少； 细度均匀，并越细越好；强度高，毛丝少；纤维中链状分子沿纤维轴取向度越高越好，通常大于80%；热转化性能好。生产中制取聚丙烯腈纤维的过程如下： 1)原丝的制备：先由丙烯腈和其他少量第二、第三单体(丙烯酸甲 醋、甲叉丁二脂等)通过水相悬浮聚合、溶液聚合、乳液聚合或本体聚合共聚生成共聚聚丙烯腈树脂(分子量高于 6～8万)，然后树脂经溶剂(硫氰酸钠、二甲基亚砜、硝酸和氯化锌等)溶解，形成粘度适宜的纺丝液，经湿法、干法或干-湿法进行纺丝，再经水洗、牵伸、干燥和热定型即制成聚丙烯腈纤维。直径12um 左右。 2)原丝的预氧化：若将聚丙烯腈纤维直接加热易熔化，不能保持 其原来的纤维状态。因此，制备碳纤维时，首先要将聚丙烯腈纤维放在空气中或其他氧化性气氛中进行低温热处理，即预氧化处理。预氧化处理是纤维碳化的预备阶段，过程中所发生的反应包括环化、脱氢及氧化，最后形成耐热梯型高分子。一般将纤维在空气下加热至约270℃，保温0.5h～3h，聚丙烯腈纤
维的颜色由白色逐渐变成黄色、棕色，最后形成黑色的预氧化纤维。 3)碳化：将预氧化纤维在氮气中进行高温处理(l600℃)，即碳化 处理，则纤维进一步产生交联环化、芳构化转化成稠环及缩聚等反应，并脱除氢、氮、氧原子，纤维中的含碳量从60%增加到95%,最后形成二维碳环平面网状结构和层片粗糙平行的乱层石墨结构的碳纤维,直径在6-7um。 4)石墨化：在氦气或氩气的保护下，碳纤维经过进一步高温处理， 得到石墨纤维。石墨化纤维处理是将碳纤维放在2500-3000℃的高温下，可得到含碳量在99%以上的更高模量的碳纤维。5)表面处理：为方便碳纤维在复合材料中的应用，后期在碳纤维
化工生产的三废治理 【摘要】本文主要介绍了工业三废常规处理方法与氯碱工业、硫酸工业三废常见处理方法。 【关键词】化工生产；废水；废气；治理；硫酸；氯碱 【引言】 化工生产曾今给人类创造了很多财富，生产了许多各个领域必须的产品，满足了人们生产和生活的越来越高的要求。但生产过程中的一些废弃物排入环境中，造成水体、大气和土壤的污染，这些污染物在水环境、大气环境和土壤环境之间不断地时行互相迁移、循环给人类的生活环境带来严重的危害。到20世纪末期尤为严重，已经形成了21世纪的一大“公害”。 据资料统计，当今世界各国生产使用十多万种化学化工产品。人们利用各种原料进行加工，其中1/3直接转化为废物和污染物，2/3转化为产品。据统计美国化学工业每年大约排放30亿吨化学废物进入环境，如果再加上世界各国的排放量每年排入环境的废物将是一个天文数字，照此以往那将严重危害人类的生存环境。为了保护人类的生存环境，人类也逐渐意识到破坏环境的严重性，许多国家都陆续出台了保护环境的法律法规，积极的来保护环境。 【正文】 一、工业三废处理方法 “工业三废”是指工业生产所排放的“废水、废气、固体废弃物”。“工业三废”中含有多种有毒、有害物质，若不经妥善处理，如未达到规定的排放标准而排放到环境（大气、水域、土壤）中，超过环境自净能力的容许量，就对环境产生了污染，破坏生态平衡和自然资源，影响工农业生产和人民健康，污染物在环境中发生物理的和化学的变化后就又产生了新的物质。好多都是对人的健康有危害的。这些物质通过不同的途径（呼吸道、消化道、皮肤）进入人的体内，有的直接产生危害，有的还有蓄积作用，会更加严重的危害人的健康。不同物质会有不同影响。三废处理就成为化工生产中需要解决的问题。
1.碳纤维工业发展态势与我国沥青基碳纤维现状| 所在目录： 王太炎(不详)燃料与化工, Vol. 30, No. 6, 1999 2.光声光谱法在分析沥青基碳纤维样品中的应用| 所在目录： 邓继勇刘秀英(不详)岩矿测试, Vol. 14, No. 3, 1995 3.PAN基及沥青基碳纤维生产现状与展望| 所在目录： 王德诚(中国纺织工业设计院)合成纤维工业, Vol. 21, No. 2, 1998 4.中介相沥青基碳纤维的力学性能| 所在目录： 李新贵黄美荣(天津纺织工学院材料科学系)材料导报, Vol. 11, No. 1, 1997 5.中介相沥青基碳纤维的性能| 所在目录： 李新贵黄美荣(天津纺织工学院)材料科学与工程, Vol. 15, No. 4, 1997 6.插层沥青基碳纤维的电学性能与结构| 所在目录： 李华瑞纪箴(不详)北京科技大学学报, Vol. 17, No. 3, 1995 7.沥青基碳纤维的开发及其设想| 所在目录： 张庆怀李静仁(不详)江西石油化工, Vol. 7, No. 2, 1995 8.沥青基碳纤维表面复合处理的研究| 所在目录： 康勇项素云(大连理工大学高分子材料系)功能高分子学报, Vol. 12, No. 4, 1999 9.对日本沥青基碳纤维技术的考察| 所在目录： 王钰初(上海煤气制气(集团)有限公司)城市公用事业, Vol. 13, No. 5, 1999 10.超大比表面石油沥青基碳纤维微电极研究| 所在目录： 屠一锋徐萍(苏州大学化学化工学院)苏州大学学报:自然科学, Vol. 14, No. 3, 1998 11.沥青基碳纤维增强环氧模塑料的摩擦磨损性能| 所在目录： 杨安乐(上海交通大学材料科学与工程学院复合材料研究所)机械工程材料, Vol. 22, No. 6, 1998 12.碳纤维增强混凝土| 所在目录： 耿志大(沈阳铝镁设计研究院)混凝土与水泥制品, Vol. , No. 5, 1997 13.沥青纤维的预氧化研究(Ⅱ):对氧化规律的探索| 所在目录： 李小宁朱本松(不详)北京服装学院学报, Vol. 14, No. 1, 1994 14.沥青纤维的预氧化研究(I):--纤维结构的变化| 所在目录： 李小宁朱本松(不详)北京服装学院学报, Vol. 13, No. 2, 1993 15.碳纤维和镀铜碳纤维与涂料复合后的电阻率| 所在目录： 李华瑞范晓波(不详)北京科技大学学报, Vol. 15, No. 2, 1993
沥青基碳纤维的制备及研究发展 摘要： 本文主要对沥青基碳纤维的制备过程及其原料要求等进行了概括,重点介绍了制备过程中各个步骤所使用的一些技术及相应的原理。在此基础上对碳纤维的应用领域及工业化过程中主要存在的问题进行了叙述,最后对沥青基碳纤维的市场前景进行了简单的介绍。 关键词：沥青基碳纤维、特性、制备过程、应用 Abstract This paper mainly focused on the preparation process of pitch-based carbon fibers and it’s material requirements, especially described the some technology and relevant principles at each step. Based on this, I talked about the application fields of carbon fibers and the main problems in the industrialization finally summarized the carbon fibers’ prospect. Key words: Pitch-based carbon fibers, Characteristics, Preparation process, Application 1引言 沥青基碳纤维是一种以石油沥青或煤沥青为原料,经沥青的精制、纺丝、预氧化、碳化或石墨化而制得的含碳量大于92％的特种纤维。因其具有高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀、抗疲劳、抗蠕变、导电与导热等优良性能,是航空航天工业中不可缺少的工程材料,另在交通、机械、体育娱乐、休闲用品、医疗卫生和土木建筑方面也有广泛应用,是一种属于军民两用的高技术纤维［1］。 2 碳纤维发展 碳纤维是由碳原子为主要元素组成的一种纤维状物质,它既具有炭素材料的固有本性,又具有金属材料的导电和导热性,陶瓷材料的耐热和耐蚀性, 纺织纤维的柔软和可编织性, 以及高分子材料的轻质、易加工性能,是一材多能和一材多用的效用材料和结构材料,其应用范围十分广泛。碳纤维及其复合材料具有高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、导电、传热和热膨胀系数小等一系列优异性能,它们既可作为结构材料承载负荷,又可作为效用材料发挥作用,因而近年来发展十分迅速。碳纤维不仅具有碳材料的固有本征特性,又兼具纺织纤维的柔软可加工性。它比重不到钢的1/4,但强度却非常强。而且其耐蚀性出类拔萃,是新一代增强纤维。碳纤维广泛用于民用、军用、建筑、航天以及超级跑车领域。由于碳纤维是军民两用新材料,属于技术密集型和政治敏感的关键材料。 2005年,全球碳纤维市场仅为9亿美元,而2013年可望达到或超过100亿美元,预计到2022年有望达到400亿美元,碳纤维复合材料的应用也将进入全新的时代。据《中国碳纤维行业深度调研与投资战略规划分析报告》数据显示我国是碳纤维需求大国,2011年我国碳纤维市场规模达到6811.22吨,然而,受供应不足的影响,近年来国内碳纤维市场发展相对较为缓慢,预计未来几年,随着供应量的提升以及宏观经济的整体向好,我国碳纤维行业的需求量也将保持着较快速度的增长。不过,国产碳纤维落后的技术却成为制约着我国碳纤维行业健康稳健发展的“拦路虎”。当前,全球碳纤维核心技术被牢牢掌控在少数发达国家手中。一方面,以美日为首的发达国家始终保持着对中国碳纤维行业严格的技术封锁;另一方面,近年来国外碳纤维行业领先企业开始进入中国市场,中国本土碳纤维企业的压力大增。虽然我国政府加大了对我国碳纤维行业本土企业的引导和扶持力度,但在较大的技术差距下,国产碳纤维企业的突围之路仍然坎坷。技术的落后直接导致我国碳纤维产品质量与进口产品之间的明显差距,也极大地限制了国产碳纤维产品在高端领域的应用。前瞻网数据显示,目前我国碳纤维产品在应用上集中于低端领域,在碳纤维质量要求较高的航空航天领域的应用比例仅为3%,远远没达到国际上碳纤维行业在航空航天领域应用占比的平均水平;而在质量要求相对较低的运动休闲用品领域,碳纤维的应用比例却高达80%左右,四倍于国际上碳纤维在运动休闲用品领域应用的平均水平。 2.1碳纤维的性能及分类 碳纤维具有和碳类似的化学性质,在空中当达到400℃左右时会发生氧化反应生成CO2或者CO,但是当隔绝氧气后,使用温度可达到2000℃左右,并且温度越高,纤维强度越大。这些特点使得碳纤维具有以下优良的特性： ①比重轻、密度小；超高强力与模量；纤维细而柔软；耐磨、耐疲劳、减振吸能等物理机械性能优异； ②耐酸碱和盐腐蚀,可形成多孔、表面活性、吸附性强的活性碳纤维； ③热膨胀系数小,导热率高,不出现蓄能和过热；高温下尺寸稳定性好,不燃；导电性、X射线透过性及电磁波遮蔽性良好； ④具有润滑性,在熔融金属中不沾熔,可使其复合材料磨损率降低； ⑤生物相容性好,生理适应性强。 根据其性质的不同又可将碳纤维分为碳纤维有高强型(HT)、通用型(GP)、高模型(HM)、高强高模型(HP)等多种规格,其性能指标见表2： 表2 碳纤维的规格与性能 规格高强型(HT) 通用型(GP) 高模型(HM) 高强高模型(HP) 直径（μm）7 10-15 5-8 9-18
化工三废处理
化工生产中的三废处理 近些年，我们一般所说的工业“三废”是指的是工业生产当中产生的废气、废水和废渣。而“三废”的产生主要有这几个来源，一是化学反应不完全或者有副反应，二是物理分离中产生的，三是通过非正常时期的短期排放产生的。“工业三废”中含有多种有毒、有害物质，若不经妥善处理，如未达到规定的排放标准而排放到环境（大气、水域、土壤）中，超过环境自净能力的容许量，就对环境产生了污染，破坏生态平衡和自然资源，影响工农业生产和人民健康，污染物在环境中发生物理的和化学的变化后就又产生了新的物质。好多都是对人的健康有危害的。这些物质通过不同的途径（呼吸道、消化道、皮肤）进入人的体内，有的直接产生危害，有的还有蓄积作用，会更加严重的危害人的健康。不同物质会有不同影响。 化工生产曾今给人类创造了很多财富，生产了许多各个领域必须的产品，满足了人们生产和生活的越来越高的要求。但生产过程中的一些废弃物排入环境中，造成水体、大气和土壤的污染，这些污染物在水环境、大气环境和土壤环境之间不断地时行互相迁移、循环给人类的生活环境带来严重的危害。到20世纪末期尤为严重，已经形成了21世纪的一大“公害”。据资料统计，当今世界各国生产使用十多万种化学化工产品。人们利用各种原料进行加工，其中1/3直接转化为废物和污染物，2/3转化为产品。 一、化工三废的产生、分类及特点 (1) 化工废弃物的分类。 化学工业中所产生的废弃物，可以按聚集在一起时的状态来分类，也可按它们被处理和利用的办法来分类。其中最常用且又合理的是按聚集状态来分类，即将废弃物分为固体废物、液体废物和气体废物三大类，也就是我们通常意义上的“三废”。固体废物，这是些成粉末状、灰状、块状或凝固状的废物。属于这一类的有：残渣，灰渣，飞灰和烟灰，塑料丢弃物，废橡胶，选矿后留下的含金属的矿渣，有腐渣的有机物等。液体废弃物大都是些被污染的水体或其它废溶液，其中溶有盐类、碱类、酸和有机物，也包括分散的“油”液和含有悬浮的颗粒状杂质。属于
PCR实验室废物废水处理规章制度 一、按照规定，废弃物按要求存放，统一销毁。 二、为加强环境保护，防止有毒有害废弃物的流散而污染环境。根据我室具体情况，特制定本办法： 1、实验室医学废物的处理要严格遵守国家有关法律法规和标准，在设计和执行关于生物危害性废弃物处理、运输和废弃的规划之前，必须参考最新版的相关文件。 2、废弃物处理的首要原则是所有感染性材料必须清除污染、高压灭菌或焚烧。 3、本室明确专人负责实验室废弃物的登记、收集和处理，在各室配套污物收集桶。 废水：配有利器盒。 废物：废枪头、EP管等固体废物交吴山固废统一无害处理。 废气：经换风扇、通风柜排出室外，备有口罩、胶手套、防护镜眼等劳保用品，防止气溶胶的伤害。。 4、应在每个工作台上放置盛放废弃物的利器盒。当使用消毒剂时，应使废弃物充分接触消毒剂(即不能有气泡阻隔)，并根据所使用消毒剂的不同保持适当接触时间。盛放废弃物的容器在重新使用前应高压灭菌并清洗。 5、培养基、组织、体液及其他具有潜在危险性的废弃物须放在防漏的容器储存、运输及经压力蒸汽灭菌处理后按医疗废物处理。 6、高压蒸汽灭菌是清除污染时的首选方法。需要清除污染并丢弃的物品应装在容器中。也可采用其他可以除去和(或)杀灭微生物的替代方法。
7、废弃物处理办法： （1）实验废液排入实验室内工作区污水设施，由实验室内污水处理设施处理后排入市政管网。 （2）固体废弃物标本： a、带有血凝块等的废弃样品管，在加盖后应当放入标有“医疗废物”黄色包装容器内，容量不能超过容器3/4，集中送入吴山固废进行无害化处理。 b、使用过的枪头、EP管、使用过的试剂瓶等放入10%的次氯酸钠的利器盒中浸泡4h以上，然后集中送入吴山固废进行无害化处理。 c、可反复利用的已被污染的材料应选择先消毒再高压灭菌或直接高压灭菌。灭菌后的材料经洗涤、干燥、包扎、再灭菌后使用。 d、使用过的棉球、棉签、纸巾、以及使用过的一次性吸管和手套、口罩等放入标有“医疗废物”黄色包装容器内，容量不能超过容器3/4，集中送入吴山固废进行无害化处理。
炭纤维分类和定义 按原丝类型分类： 适用于制造炭纤维的前躯体材料类型很多，来源广泛。最常用的原材料有粘胶材料（Rayon）、聚丙烯腈纤维（PAN）、沥青纤维（Pitch）和各种气态的碳氢化合物，这些前躯纤维材料在相应的工艺条件下，经过热解、催化热解和炭化形成或生成相应的炭纤维。 粘胶基炭纤维是由粘胶原丝经过化学处理、炭化处理和高温处理制成的炭纤维。从结构上看粘胶基炭纤维通常为各向同性的炭纤维。此类炭纤维的原纤维（即粘胶纤维）中，通常碱金属含量比较低，如钠含量一般小于25 ppm，全灰分含量的也不大于200ppm，所以，它特别适用于制作那些要求焰流中碱金属离子含量低的烧蚀防热型的复合材料聚丙烯腈基炭纤维是聚丙烯腈原丝经过预氧化处理、炭化和在尽可能高的温度下热处理制成的炭纤维。 沥青基炭纤维可分为各向同性沥青基炭纤维和各向异性沥青基炭纤维两大类。由各向同性的沥青纤维经过稳定化、炭化而制得的炭纤维称为各向同性沥青基炭纤维，即力学性能较低的通用级沥青基炭纤维；由拟似中间相沥青或中间相沥青经过纺丝工序转变为沥青纤维，再进行稳定化、炭化和适当的高温处理而制得的纤维称为各向异性的沥青基炭纤维。 气相生长炭纤维是以碳氢气体为原材料，借助固体催化剂（如铁或其他过渡金属）的帮助生长的炭纤维。气相炭纤维由可石墨化炭组成，通过2800度的高温可以转变为石墨纤维。按力学性能分类 高模型炭纤维（HM）。这是一种沿纤维轴向方向的弹性模量相当于石墨单晶弹性常数（炭纤维模量的理论值）的30%以上、且拉伸强度与弹性模量之比小于1%的炭纤维。 高强型炭纤维（HT）。通常这类炭纤维的拉伸强度超过3000MPa，其强度与刚度之比值约为1.5%~2.0%。 中模型炭纤维（IM）它基本上是属于高模型一类的炭纤维，又称为高强中模型炭纤维。其拉伸强度与高强型炭纤维相当，只是模量值稍高，可以达到炭纤维理论值的30%，强度与模量之比值仍然高于1%。这类纤维的应用最为普遍，常用来制作各类结构复合材料。
一、三废的产生 在化工企业中，三废的来源无可厚非是在生产中排出来的。主要来源是两个方面: 一是化工生产原材料和中间物质，另一个是化工生产过程中排泄物。 1、化工生产原材料及中间品。该废物是由于原材料在反应炉内反应不充分导致的,这些没有充分反应的材料又不可回收,也不能再利用,因此就成为了废弃物原材料的自身的纯性不足,含有其他杂质,当在反应炉内一起反应时就会产生不可回收的废弃物。还有生产的设备不够严密,导致进入不良气体,与原材料一起反应产生的废弃物。 2、化工生产过程中排泄物。原材料的燃烧和反应难免会产生大量的热气和粉尘以及烟气,还有其他有害物质,成为三废,影响环境。 在化学反应的同时还有一些不期望发生的反应,即副反应。在副反应和正常反应同时进行以后,由于副反应排放的废弃物成分不良二成为三废。在化工生产中还有一些添加剂和催化剂以及转化物在反应中产生废弃物 二、化工生产中的废气治理 气体废弃物是指在化工生产中一些干燥设备和排气设备以及化学污染气体,其中包括毒气、酸碱性气体、一些废水的蒸汽等等。废气易燃易爆、有毒性和刺激性而且含有粉尘，废气的处理技术就是使其液化处理减少危害。目前国内废气气体处理常见的方法有活性碳吸附法、等离子法、植物喷洒液法和UV光解净化法等等。 1活性碳吸附法是利用活性炭内部空隙结构发达，有巨大比表面积原理来吸附通过活性炭池的恶臭气体分子，初期处理效率可达65%，但极易饱和，通常数日即失效，需要经常更换，并需要寻找废弃活性碳的处理办法，运行维护成本很高，适用于低浓度、大风量气体，对醇类、脂肪类效果较明显，但湿度大的废气效果不明显，且容易造成环境二次污染。
人员分工情况 资料收集：蔡煜简江婷婷宋爽韵周晓楠张领中英文摘要：蔡煜张领周晓楠 内容编写：发展部分简江婷婷宋爽韵 现状与差距部分蔡煜张领周晓楠排版校对：简江婷婷宋爽韵 宋爽韵 20110815023 简江婷婷 20110815036 蔡煜 20110815045 周晓楠 20110815047 张领 20110815050
碳纤维的发展与现状 学生：蔡煜简江婷婷宋爽韵周晓楠张领指导老师：秦文峰 摘要:简要介绍了碳纤维的性能、发展历史以及在航空航天领域中的应用，同时分析了国内外碳纤维的发展差距，给出了对我国碳纤维发展的建议。 关键词：碳纤维;碳纤维复合材料;应用领域;发展差距;发展建议 Abstract：The brief introduction of the performance and development history and application in the aviation&aerospace field of carbon fiber ,the analysis of the development gap of carbon fiber between home and abroad ,the advises of carbon fiber’s development to our country are given in this paper. Key words：carbon fiber;carbon fiber composites;application territory; development gap;development advises
金寧中小學實驗室廢棄物處理辦法 一、訂定本辦法依據： 1.教育部頒布實驗室廢棄物管理作業規範。 二、目的： 1.提高師生重視環保意識、教育學生如何處理實驗廢棄物。 2.減少廢棄物污染改善實驗教學環境。 3.建立本校實驗室廢棄物之處理（含收集、分類、貯存、紀錄、申報、資料建檔、註銷）程序與守則，作為管理依據。 三、工作權責劃分： 1. 實驗室廢棄物處理作業負責人（中高年級自然科老師）： （1）資料建檔及註銷： （a）分類建檔。 （b）廢棄物傾倒、貯存查核。 （c）申報表彙整存查。 （d）報廢及過期化學品註銷。 （2）規劃本校實驗室廢棄物管理作業規範及實驗廢棄物處理辦法。 （3）負責本校實驗廢棄物盤查作業規劃、執行及盤查報告之彙整、陳核。 （4）實驗廢棄物委外處理。 （5）需參加有關「處理實驗室廢棄物」之研習活動。 2. 實驗室管理人： （1）負責實驗廢棄物之分類收集、標示、貯存、處理部分可先處理之廢棄物及申報等事宜。 （2）清理並分類儲存所申報之實驗廢棄物。 （3）廢棄物分類傾倒、貯存之運作與安全管理。 （4）貯存容器之分類回收及再利用。 （5）需參加有關「處理實驗室廢棄物」之研習活動。 3..實驗任課教師：
（1）指導學生正確分類、傾倒，及如何處理及時所產出廢棄物。 （2）廢棄物溢出或意外發生之緊急處理。 （3）需參加有關「處理實驗室廢棄物」之研習活動。 四、處理要點： 1.實驗廢棄物產出：教師指導學生分類傾倒。 2.廢棄物分類收集、標示、貯存： （1）實驗前準備實驗廢棄物小容量貯存容器（有容量指示線），貼上「種類」標示。（2）收集、標示： （a）實驗廢棄物產出，經教師指導學生依分類傾倒入各貯存容器內。 （b）實驗週內各班做完該實驗，實驗室管理人量測總收集量，紀錄于「廢棄物傾倒紀錄表」內（附件一），倒入大容量貯存桶內，貯存桶需註明「種類」、貼「實驗室廢棄物」標示（如附件二）。 （3）貯存： （a）貯存容器需註明「種類」、貼「實驗室廢棄物」標示及置於盛盤內防溢。 （c）採分類分區集中貯存，「貯存區」需貼標示，附近配製適當消防砂及滅火器。3.實驗廢棄物之申報： （1）實驗室管理人填寫「實驗廢棄物申報表」（附件三），檢附「廢棄物傾倒紀錄表」，每一貯存桶各一份彙集申報，交予廢棄物作業負責人，進行申報資料核對工作。 （2）申報資料核對：項目包括貯存地點、廢棄物標示、實驗室管理人簽名、廢棄物傾倒紀錄等資料。若申報資料不完整，可要求補正。 （3）接到實驗廢棄物申報表一日內，確認申報資料完整性，通知實驗室二日內收集完畢。 4. 實驗廢棄物之處理： 可以合法袋處理、廢棄物再利用、或廢棄物交換等依事業廢棄物管理辦法方式處理。5.資料建檔及註銷： （1）廢棄物作業負責人將待處理及已處理之實驗廢棄物資料分類建檔，及實驗廢棄物申報表彙整存查。 （2）報廢及過期化學品之註銷。 五、本辦法陳校長核定後實施，修正時亦同。
碳纤维的发展现状 碳纤维(carbon fiber)，它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼具纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维碳，是纤维状的碳素材料，含碳量在90%以上，其中含碳量高于99%的称石墨纤维。与传统的玻璃纤维(GF)相比，氏模量是其3倍多；它与凯芙拉纤维(KF-49)相比，不仅氏模量是其2倍左右，而且在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性出类拔萃。有学者在1981年将聚丙烯腈(PAN)基碳纤维浸泡在强碱溶液中，时间已过去20多年，它至今仍保持纤维形态。 图1 碳纤维 碳纤维最早由美国联合碳化物公司和美国空军材料实验室于1959年投产，原丝采用粘胶纤维。1962年，日本碳公司进行了通用级聚丙烯腈基碳纤维的生产。1971年，日本东丽公司的高性能聚丙烯腈基碳纤维投产。沥青基碳纤维是日本吴羽化学工业公司于1973年投产的。联合碳化物公司生产了高模量沥青基碳纤维,1985年，美国、日本及西欧的聚丙烯腈基碳纤维年生产能力共约有7.25kt，沥青基碳纤维为1.28kt。 碳纤维一般以力学性能和制造原材料来进行分类。 按力学性能一般可分为两类：a)通用型(GP)碳纤维；b)高性能型(HP)碳纤维。通用型碳纤维强度1000MPa、模量100GPa左右，高性能型碳纤维又可分为高强型（强度2000MPa、模量250GPa）和高模型(模量在300GPa以上)。强度大于4000MPa者称为超高强型;模量大于450GPa者称为超高模型。 按原材料可分为3类：a)聚丙烯腈基(PAN)碳纤维；b)沥青基碳纤维；c)粘胶
基(纤维素)碳纤维。3种原料碳纤维的主要性能见表1。 表1 3种原料碳纤维的主要性能 碳纤维按照一束纤维中根数的多少分为小丝束和大丝束碳纤维。通常把1K、3K、6K、12K和24K的称为小丝束，36K以上碳纤维称为大丝束碳纤维，包括48K～480K等。1K为1 000根丝。 在聚丙烯腈基(PAN)碳纤维中，日本东丽公司的碳纤维为国际公认的代表性产品，分为T系列(碳化产品)、M系列(石墨化产品)，规格有T300（拉伸强度大于3000MPa），T700(拉伸强度大于4500MPa(，T800，T1000（拉伸强度大于7000MPa）等。 碳纤维有长丝、短纤维、短切纤维等,可加工成织物、毡、席、带、纸及其他材料，如金属涂层。 纤维。长丝和纤维织物一般加工成预浸料。此外，还可不经碳化和石墨化生产聚丙烯腈预氧化丝和活性炭纤维。碳纤维除用作绝热保温材料外，一般不单独使用，常加入树脂、金属、瓷和混凝土等，构成相应的复合材料，用于制作飞机结构材料、火箭外壳、宇宙机械、高尔夫球棒、球拍、机动船、电波屏蔽除电材料、电视机天线、离心分离机的高速转子、工业机器人、汽车板簧及驱动轴、人工韧带等身体代用材料等。 碳纤维可加工成织物、毡、席、带、纸及其他材料。碳纤维除用作绝热保温材料外，一般不单独使用，多作为增强材料加入到树脂、金属、瓷、混凝土等材料中，构成复合材料。碳纤维增强的复合材料可用作飞机结构材料、电磁屏蔽除电材料、人工韧带等身体代用材料以及用于制造火箭外壳、机动船、工业机器人、汽车板簧和驱动轴等。
炼化企业三废处理技术 摘要：“三废”即废渣、废水和废气，是炼化企业生产过程中产生的废弃物。随着国家对环保的要求日益严格，有关“三废”处理技术的研究已成为热点研究领域，炼化企业是“三废”重要排放源之一，也是“三废”治理的重要领域之一。国内外研发部门针对炼化工艺的特点，将传统处理工艺与新兴科技相结合，针对不同的污染物采用相应的新技术新方法，努力实现污染物防治由“废弃物处置”向“资源化循环”转变，使“三废”成为创造经济效益的生力军，以最少的治理投入取得最大的回收利用价值。本文着重介绍了几种三废治理的技术。 关键词：炼化企业；三废治理；技术进展 1 引言 随着我国石油和化工企业的迅速发展，在企业生产中产生的“三废”即废渣、废水、废气也随之增多。这些废弃物如果不及时处理就会对环境以及人民的健康造成严重的影响,甚至会造成社会的不稳定。因此，推行清洁生产，建设绿色清洁的现代企业是实施可持续发展的基础，是落实科学发展观，保障社会和谐发展的必要途径。近年来，国内外在开发清洁生产技术，发展循环经济以及治理废渣、废水和废气等方面取得了许多可喜的进展。 2废渣处理技术 炼油化工生产过程中因工艺因素，会产生一定量的废渣，“三泥”就是常见的一种废渣，它是石化污水处理过程中产生的油、水、渣的混合物。目前国内外正在进行探讨研究的炼化企业“三泥”减量化、无害化、资源化处理技术，主要有超热蒸汽喷射处理技术、冷冻/解冻、焚烧、生物降解、溶剂萃取及热萃取/脱水处理技术等[1-5]。 2.1 超热蒸汽喷射处理技术 超热蒸汽喷射处理技术主要工作原理是通过锅炉产生的超高温蒸汽（600℃）经特制的喷嘴以 2 马赫速度喷出，与油泥颗粒正面碰撞，在高温作用及高速所产生的冲量作用下将油泥中所吸附或包含的油分和水份蒸出，蒸汽冷却后实现油水分离，原油可直接回收，废渣中油分可大部分被除掉，废渣中含油率最低可达 0.08%。如果控制中央处理室的处理温度，设备可以用来干化离心浓缩后的油泥泥饼。
实验室的废弃物种类繁多，实验过程中产生的有毒气体和废水排放到空气中或下水道，同样 对环境造成污染，威胁人们的健康；废弃物如直接丢弃，可能导致土地荒废，污染环境。因 此如何处置实验过程中产生的有毒有害物质，对于环境保护和人身安全显得十分必要，今天 就来介绍一下实验室废弃物的处置方式。 实验室废物处理的正确姿势！三废处理方法大汇总（经典原创版） 实验室废弃物分类 实验室的废弃物按废弃物形态可以分为废液、废气、固体废物三类： (1) 废液： 实验室产生的废液包括化学性实验废液和一般废水； 化学性实验废液来源主要有： 多余的样品、标准曲线、样品分析残液、失效的贮藏液和洗液、大量洗涤水，如各种酸碱废液、含氟废液、重金属废液等。实验中以有机试剂作溶剂时，往往需要量很大，因此其排放量也十分可观。一般废水则主要来源于仪器清洗用水、实验室的清扫用水以及大量使用的洗涤用水等等。如果不能对这些废液进行妥善的处理，其将对周围的环境产生极大的不良的影响，甚至会危及到其他生物和人的生命。 (2) 废气： 实验室在实验过程中会产生的废气主要来源于实验过程中化学试剂的挥发、分解、泄露等，而且其成分大多是易燃和有毒气体，具体包括挥发性的试剂和样品的挥发物、实验分析过程的中间产物、泄漏或排空的标准气等。 依据其对人体危害的不同，可以将其具体分为两类： 第一类是刺激性的有毒气体，它们通常对生物的眼睛和呼吸道黏膜有很大的刺激作用，比如常见的有氨气、二氧化硫、氯气及氟氧化物等等；第二类是可以造成
人体缺氧性休克的窒息性气体，例如硫化氢、一氧化碳、甲烷、乙烯等；由于每次实验所产生的气体量不大，因此始终未能引起公众足够的重视，通常这些气体不经吸收和处理就被直接排入到空气中，形成较大的社会公害。 (3)固体废弃物： 实验室所产生的固体废物包括残留的固体试剂、多余固体试剂、沉淀絮凝反应所产生的沉淀残渣、消耗和破损的实验用品(如，玻璃器皿、包装材料等)、残留的或失效的固体化学试剂。另外，还会有纸张等的办公耗材和实验室的常用滤纸等。这些固体的废弃物有复杂的组成，对环境的危害较大，尤其是一些过期失效化学药剂。若将这些固体废弃物随意排放，一旦混入居民环境，会对居民的生活环境和生命健康造成巨大威胁。 实验室废弃物处理要求 1.任何产生实验废弃物的单位，都负有对危险实验废弃物作科学、合理地收集、暂存和无害化处理的责任。 2.严禁将危险实验废弃物随意排入下水道以及任何水源，严禁乱丢乱弃、堆放在走廊、过道以及其它公共区域，生活垃圾和实验垃圾不得混放。 3.各单位应对产生的危险实验废弃物进行分类收集，妥善贮存，收集容器外加贴标签，注明废弃物品名等信息，并确保容器密闭可靠，不破碎，不泄漏。对未达到要求的废弃物收储点将不予接收和处置。 4.对于化学废弃物应先进行减害性预处理或回收利用，采取措施减少化学废弃物的体积、重量和危险程度，以降低后续处理处置的负荷。化学废弃物回收利用过程应达到国家和地方有关规定的要求，避免二次污染。 实验室废弃物处理的一般原则： 废弃物处理通常是指将废弃物回收再利用或者用其制取其他可用的试剂和设备，使废弃物可以再资源化，变废为宝，另一作用就是对暂时无法利用的废弃物给予无害化的处理。 “废气”的处理要求 产生少量有毒气体的实验应在通风橱内进行，通过排风排到室外(使排出气在外面大量空气中稀释)，避免污染室内空气。通风橱排气口应以保证对外排气不影响附近居民身心健康为原则，排气口朝向应避开居民点并有一定高度，使之易于扩散。产生毒气量大的实验必须备有吸收或处理装置。如二氧化碳、氧化氮、二氧化硫、氯气、硫化氢、氟化氢等可用导管通入碱液中，使其大部分被吸收后再排出，一氧化碳可点燃转成二氧化碳，可燃性有机废液可于燃烧炉中通氧气完全燃烧。