活性炭纤维的制备及在核生化防护服中的应用

活性炭纤维的制备与应用进展摘要：活性炭纤维（ACF）是20世纪60年代发展起来的一种性能优于粉末活性炭和粒状活性炭的新型吸附材料。

该材料的特性有：孔径分布窄、微孔丰富、具有大的比表面积、独特的表面化学性质和吸附脱附速度快等。

正是由于这些特性，近年来活性炭纤维得到了迅速的发展，广泛应用于各个领域。

本文主要介绍了活性炭纤维的制备工艺、结构与性能及其实际应用。

关键词：活性炭纤维（ACF）；制备；性能；应用。

1引言活性炭纤维(Activated Carbon Fiber,简称ACF)是继粉状活性炭(PAC)和颗粒活性炭(GAC)以后的第三代产品，是在20世纪60年代逐渐发展起来的新型活性炭。

ACF主要分为粘胶基ACF、酚醛基ACF、聚丙烯腈基ACF、沥青基ACF等。

ACF与以往的活性炭相比,比表面积大,含量丰富的微孔占总体积的90%左右,孔径分布狭窄且均匀,微孔孔径大多在1nm左右,没有大孔和过渡孔,吸附、脱附速度快、可塑性和再生性强。

ACF表面有各种官能团,对于金属离子、某些有机物及某些气体有很好的选择性吸附功能,是一种新型的高效吸附剂。

2活性炭纤维的制备活性炭在工程中应用会在吸附层中出现松动和沟槽，有时会出现吸附层过分密实，导致流体阻力增加从而影响正常操作。

为了提高吸附效果人们尝试将粉状活性炭或细粒活性炭粘附在有机纤维上或灌入空心的有机纤维中，制成纤维状活性炭，但效果不理想，于是人们后来开始探索用有机纤维为原料制备活性炭。

2.1活性炭纤维的原料来源目前用于制造ACF纤维的原料除了沥青纤维、聚丙烯睛纤维、粘胶纤维(再生纤维素)、酚醛纤维外，还出现了如苯乙烯/烯烃共聚物，聚偏二氯乙烯，聚酸亚氨纤维、木质纤维和一些天然纤维等。

前四种已经实现大规模生产并付诸工业化。

不同的原料纤维有不同的生产工艺，制成的ACF的性能也有所不同。

不同原料生产的ACF的主要优缺点如表2-1所示[1-3]表2-1 不同原料生产的ACF的主要优缺点种类主要优缺点沥青基原料低廉，产品收率高，但杂质含量高，不易制得，连续长丝，深加工困难，强度低聚丙烯腈基结构中含有S、N化合物，有催化剂作用，吸附性能好，工艺简单成熟，但比表面积较小，成木高粘胶基原料低廉.制成品比表面积大.吸附性能好，但产品收率低，强度低，生产工艺复杂酚醛基原料低廉.耐热，不需要进行预处理，产品收率高，比表面积大，工艺简单2.2活性炭纤维的预处理与制备方法生产活性炭纤维的工艺根据前驱体材料的不同有所不同，但所有的前驱体材料都要经过预处理、碳化、活化而成，原材料首先经预处理成为可碳化纤维，再进一步经碳化和活化成为活性炭纤维制品[4]。

碳纤维材料的研发及其应用碳纤维材料是一种高性能、高强度的新型材料，由于其绝佳的力学性能和化学稳定性，近年来在各种领域都得到了广泛应用。

碳纤维材料自从问世以来，便一直备受关注，并且在很多方面都取得了突破性成果。

下面就让我们来看看碳纤维材料的研发及应用现状。

一、碳纤维的制备过程碳纤维的制备过程通常分为两种方法：炭化法和氧化法。

炭化法就是将有机纤维材料加热至高温（通常在一定的氧气含量下进行），使其除去多余元素后，留下具有高度有序的层状结构的结晶碳。

氧化法是将聚丙烯腈纤维在一定的温度和气氛下氧化处理，然后再高温炭化，生产出碳纤维。

二、碳纤维材料的性能由于碳纤维是由碳元素构成的一种高强度材料，其机械强度和刚度都非常高，特别是其拉伸强度高达3000MPa，比钢还要强10倍以上，而且具有优异的耐热性、化学性能和电导性，被广泛采用在各种领域中。

碳纤维还是一种轻质材料，比铝轻，但比铝却要强10倍以上，比起钢铁材料更有优势。

碳纤维具有独特的性能，使其被广泛应用在航空航天、汽车、轮船、建筑、运动器材等领域。

三、碳纤维的应用领域1.航空航天领域碳纤维材料在航空航天领域的应用非常广泛，它用于制造飞机和航天器的翼型、机身、尾翼以及导弹等部分。

使用碳纤维材料结构可以有效减轻重量，增强机身刚度，提高机身强度，提高安全性能，扩大运载能力。

2.汽车领域随着环保意识的提高和汽车行业的快速发展，碳纤维材料在汽车行业中也愈来愈受到关注。

汽车轻量化是碳纤维材料应用的一个重要方向，大大提高了汽车的能效。

3.运动器材领域碳纤维也是一种经常被应用于制造运动器材的材料，包括高尔夫球杆、网球拍、自行车等。

碳纤维轻且高强度的特性使其成为运动器材制造材料的最佳选择，并且具有更好的稳定性，更好的控制性和更佳的操作性。

4.建筑领域碳纤维材料在建筑领域的应用也得到了广泛的发展，例如用于修补、加固混凝土结构，提高建筑的抗震能力。

利用碳纤维增强三角形、桥梁和墙体等结构，加固处理后，还可以降低建筑物在自然灾害时的损伤。

2011年11月Nov．2011化学工业与工程CHEMICALINDUSTRY ANDENGINEERING第28卷Vol．28第6期No．6收稿日期：2011－06－28基金项目：云南省科技厅应用基础研究面上项目。

作者简介：余琼粉（1983－），女，云南曲靖人，博士，太阳能吸附制冷研究。

联系人：李明，电话：（0871）5517266，E-mail ：lmllldy@126．com 櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓毄毄毄毄。

专题综述文章编号：1004－9533（2011）06－0063－05核桃壳活性炭的制备及其在环境保护中的应用余琼粉1，2，李明1*，宁平2，易红宏2，唐晓龙2，陈玉保1（1．云南师范大学太阳能研究所，云南昆明650092；2．昆明理工大学环境科学与工程学院，云南昆明650093）摘要：介绍了农林废弃物核桃壳资源化的必要性，阐述了核桃壳制备活性炭的方法与进展，综述了核桃壳活性炭在废水处理和废气治理中的应用，提出了核桃壳活性炭在制备和应用方面的展望。

在核桃壳活性炭制备方面，根据目标吸附质特点，在活化剂选择、加热方式选择和活性炭改性方面加强；在核桃壳活性炭应用方面，可加强核桃壳活性炭在水污染和大气污染控制方面的应用，为农林废弃物资源化利用提供一条出路，同时可有效防止环境污染，具有巨大的环境和经济效益。

关键词：核桃壳；核桃壳活性炭；废水处理；废气处理中图分类号：TQ127.1文献标志码：APreparation of Walnut-Shell Activated Carbon andIts Application in Environmental ProtectionYU Qiong-fen 1，2，LI Ming 1*，NING Ping 2，YI Hong-hong 2，TANG Xiao-long 2，CHEN Yu-bao 1（1．Solar Energy Research Institute ，Yunnan Normal University ，Kunming 650092，China ；2．Faculty of Environmental Science and Engineering ，Kunming University of Science ＆Technology ，Kunming 650093，China ）Abstract ：The necessity of agricultural wastes （walnut shells ）utilization was illustrated in this work．A number of preparation methods of activated carbon from walnut shell and their progress were carried out．The application of walnut-shell activated carbon in environmental protection was reviewed detailed in two aspects ，wastewater treatment and waste gas treatment．Moreover ，some aspects of preparing walnut-shell activated carbon and its application （wastewater treatment and waste gas treatment ）should beemphasized．As for walnut-shell activated carbon preparation ，according to characteristic of selected adsorbate ，selection of activating agent and heating method ，and modification of walnut-shell activated carbon should be enhanced．As for application of walnut-shell activated carbon ，it is necessary to use walnut-shell activated carbon in wastewater treatment and waste gas treatment．These corresponding efficient application methods were given to realize utilization of walnut shells ，prevent environmental pollution ，and then obtain considerable environmental and economic benefits．Key words ：walnut shell ；walnut-shell activated carbon ；wastewater treatment ；waste gas treatment 有着“木本油料之王”称号的核桃具有极高的营养价值和良好的医疗保健作用，位列世界4大干化学工业与工程2011年11月果之首。

碳纤维的制备及应用碳纤维是由含碳纤维原料经过高温处理和碳化反应得到的一种纤维材料。

它具有高强度、高模量、低密度、耐高温、耐腐蚀等优良性能，被广泛应用于航空航天、汽车制造、体育器材等领域。

碳纤维的制备通常包括纤维原料的选择、预处理、纺丝、高温炭化和后续处理等步骤。

首先，纤维原料在选择时要求具有较高的含碳量和较低的杂质含量。

常用的纤维原料包括聚丙烯腈纤维、煤焦、天然纺丝体等。

其次，纤维原料需要进行预处理，包括去除杂质、增加含碳量等。

预处理方法包括溶剂处理、氧化预处理等。

然后，通过纺丝工艺将纤维原料制成连续的纤维束。

纺丝方法主要有湿法纺丝、干法纺丝和气流纺丝等。

接下来，将纤维束放入高温炉中进行炭化处理，使其经历高温石墨化反应，得到纯净的碳纤维。

最后，对碳纤维进行表面处理、尺寸修整和性能检测等后续处理。

碳纤维具有多种优异的性能，赋予了它广泛的应用前景。

首先，碳纤维具有极高的强度和模量，是传统钢铁的几倍甚至十几倍。

这使得碳纤维可以在工程领域中替代传统金属材料，减轻重量，提高强度和刚度，提高产品性能。

例如，在航空航天领域，碳纤维可以制造轻巧而坚固的飞机部件，提高飞机的燃油效率和飞行性能。

其次，碳纤维具有良好的耐高温性能，可以在高温环境下工作。

这使得碳纤维在航空航天、核能等领域具有广泛应用。

另外，碳纤维还具有优良的耐腐蚀性能，不易受酸碱等化学物质的侵蚀。

这使得碳纤维可以应用于化工设备、污水处理等领域。

此外，碳纤维还具有良好的导热性能和电导性能，被广泛应用于制造耐高温电阻器、电极材料等。

总之，碳纤维是一种具有广泛应用前景的纤维材料。

随着科技的进步和工艺的改进，碳纤维的生产成本逐渐降低，应用范围也越来越广泛。

未来，碳纤维有望在更多领域中取代传统材料，实现更多的应用创新。

CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2017年第36卷第8期·2986·化 工 进展电纺制备活性碳纳米纤维及其应用研究进展林皓1，赵瑨云1，胡家朋1，刘瑞来1，2，饶瑞晔1（1武夷学院生态与资源工程学院，福建省生态产业绿色技术重点实验室，福建 武夷山 354300；2福建师范大学材料科学与工程学院，福建省高分子材料与工程重点实验室，福建 福州 350007）摘要：活性碳纳米纤维由于比表面积大、导电、导热性好、孔隙率高等优点，得到人们广泛关注。

如何进一步提高其比表面积、孔隙率，特别是微孔和介孔的含量，是活性碳纳米纤维面临的主要问题。

电纺技术是一种简单、有效、可大量连续制备纳米纤维的方法。

本文介绍了电纺制备纳米纤维前体，再通过预氧化、碳化和活化制备活性碳纳米纤维。

详细分析了前体选择、孔结构调控对活性碳纳米纤维结构与性能的影响。

前体主要决定活性碳纳米纤维产物的微观孔隙结构，孔隙结构调控主要包括间隙孔、大孔、介孔和微孔的调控。

回顾了电纺活性碳纳米纤维在超级电容器电极、电吸附除盐电极、吸附过滤和催化剂及其催化剂载体等领域的应用。

并提出今后可将催化剂与活性碳纳米纤维原位负载，在提高催化活性点方面进行更为深入的研究，以期获得更广泛的应用。

关键词：电纺；活性碳纤维；纳米材料；吸附（作用）；催化剂载体中图分类号：TQ340.6 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2017）08–2986–08 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2016-2277A review on preparation and application of activated carbon nanofibersvia electrospinningLIN Hao 1，ZHAO Jinyun 1，HU Jiapeng 1，LIU Ruilai 1，2，RAO Ruiye 1（1College of Ecological and Resource Engineering ，Fujian Provincial Key Laboratory of Eco-Industrial Green Technology ，Wuyi University ，Wuyishan 354300，Fujian ，China ；2 Key Laboratory of Polymer Materials of Fujian Province ，College of Material Science and Engineering ，Fujian Normal University ，Fuzhou 350007，Fujian ，China ）Abstract ：Activated carbon nanofibers with large surface area ，high electrical and thermal conductivity and high porosity have gained extensive attention and how to further increase their surface area ，porosity ，especially micropore and mesopore content has been a hot issue to date. Electrospinning has been proved to be a versatile and effective way to prepare continual nanofibers. Activated carbon nanofibers prepared via as-spun precursor and followed by pre-oxidation ，carbonization and activation are summarized. The effect of carbon precursor and pore structure control on the structure and properties of the activated carbon nanofibers are detailed discussed. The microstructure of activated carbon nanofibers were determined by as-spun precursor. The pore structure control ，including interstitial pore ，macrospore ，mesopore and micropore is also introduced in detail. The application of activated carbon nanofibers in super capacitors electrode ，electrochemical capacitive deionization ，adsorption filtration and catalyst supports are reviewed. It may be expected that catalyst in situ loading on activated carbon nanofibers to increase catalytic active sites would be focused on in the future. Key words ：electrospinning ；activated carbon fibers ；nanomaterials ；adsorption ；catalyst support第一作者：林皓（1979—），男，硕士，副教授，主要从事天然高分子材料及环境领域研究。

活性炭纤维材料的制备与性能研究活性炭纤维材料是一种具有较高孔隙度和比表面积的吸附材料，广泛应用于环境治理、能源储存、电化学催化等领域。

本文将探讨活性炭纤维材料的制备方法及其性能研究进展。

一、活性炭纤维材料的制备方法目前，活性炭纤维材料的制备方法较为多样化，常见的制备方法包括物理法、化学法和物化法等。

物理法制备活性炭纤维材料主要是经过模板法或纺丝-炭化法制备而成。

模板法是将纤维素或其他有机物为原材料的非晶态材料在模板的作用下形成孔道后进行炭化，制备的活性炭纤维材料具有高孔隙度和良好的分散性；纺丝-炭化法则是将聚丙烯和聚丙烯腈等物质通过纺丝成纤维，再通过高温炭化制备活性炭纤维材料。

化学法制备活性炭纤维材料主要是通过化学物质反应生成活性炭纤维材料。

常见的方法有静电纺丝-炭化法、沉淀炭化法等。

静电纺丝-炭化法是将含有活性炭前体物质的聚合物放入溶液中，静电作用将聚合物拉伸成纤维，再经过高温炭化得到活性炭纤维材料。

沉淀炭化法则是将金属离子或羟基化合物与活性炭前体物质反应生成活性炭纤维，该方法制备的活性炭纤维材料具有高孔隙度和高电导率。

物化法制备活性炭纤维材料则是将物理法与化学法结合，通过物理吸附或气相反应将活性剂及其它前体吸附在纤维表面，在高温或气相反应条件下进行炭化制备活性炭纤维材料。

二、活性炭纤维材料的性能研究进展1. 孔隙度与比表面积由于活性炭纤维材料的孔隙度比常见的材料（例如白炭黑、活性炭颗粒）高出数倍，使其具有更高的吸附能力。

近年来，学者们通过调控纤维的直径、导向剂的添加等方式控制纤维的孔径和孔隙度，得到了具有不同孔径分布和比表面积的活性炭纤维材料。

2. 电化学性能活性炭纤维材料具有优异的电化学性能，广泛应用于电容器等电化学器件的制备中。

近年来，学者们通过研究活性炭纤维材料的表面化学性质，发展了活性炭纤维材料的超级电容性能研究。

活性炭纤维材料具有较高的比电容、较快的电荷/放电速率和长期循环稳定性等特点，有望在储能领域中得到广泛应用。

活性碳纤维的制备及其应用的开题报告
一、选题背景和意义
活性碳纤维是一种新型的高性能吸附材料，具有易处理、高表面积、孔径分布均匀、孔容大等优点，是环境保护、食品加工、医药制造、能源领域等行业的重要材料。

目前，活性碳纤维的制备技术已经相当成熟，但是在应用方面还需要进一步探索和开发。

二、研究内容和方案
1.活性碳纤维的制备技术的研究
活性碳纤维的制备是一个复杂的过程，需要配合各种化学试剂和反应条件，如催化剂、温度和压力等，以达到预期的吸附性能。

本研究将探讨不同制备条件对活性碳
纤维吸附性能的影响，确定最佳制备条件。

2.活性碳纤维的吸附性能的研究
本研究将对使用不同条件制备的活性碳纤维进行吸附性能测试，包括对不同有害气体、水中污染物、食品添加剂等物质的吸附性能进行评估，确定不同活性碳纤维对
不同物质的吸附效果。

3.活性碳纤维的应用研究
本研究将探讨制备不同吸附性能的活性碳纤维并应用于不同领域的可行性，如净水、净化空气、制药等。

三、预期结果和意义
通过研究活性碳纤维的制备技术和吸附性能，可以为工业和生活中的环境问题提供一个新的解决方案。

同时，对活性碳纤维的应用研究，可以拓展其使用领域，扩大
市场潜力。

这对促进可持续发展和推动科技进步都具有深远的意义。

炭纤维的原理和应用炭纤维的原理炭纤维是一种由纯碳纤维组成的材料，由于其具有高度的结晶度和纤维形状的特点，使其具备了优异的性能和广泛的应用。

炭纤维的制备原理炭纤维的制备过程主要分为原料选择、纺丝、炭化和表面处理等几个步骤。

1.原料选择：炭纤维的原料通常以聚丙烯纤维、聚丙烯纺丝材料等为主。

这些原料具有较高的碳含量，并且易于纺丝和炭化。

2.纺丝：将选择好的原料经过加热熔融后，通过纺丝设备制成纤维。

纤维的直径和长度对最终炭纤维的性能有着重要影响。

3.炭化：将纺丝得到的纤维在高温环境下进行炭化处理。

通过炭化，纤维中的非碳元素得以去除，从而形成纯碳纤维。

4.表面处理：炭纤维的表面通常需要进行处理，以提升其界面性能和结合性能。

常见的表面处理方法包括活化处理、氧化处理等。

炭纤维的性质炭纤维具有以下主要性质：1.高强度：炭纤维的强度比钢材还要高，是一种轻质但坚固的材料。

这使得炭纤维在航空航天、汽车工业等领域有着广泛的应用。

2.高模量：炭纤维具有高刚度和高模量的特点，使其具备抗弯曲、抗拉伸等性能。

这使得炭纤维在建筑结构、运动器材等领域得到了广泛应用。

3.良好的耐腐蚀性：炭纤维具有良好的化学稳定性和抗腐蚀性，不会因环境的变化而发生化学反应，使其在化工、船舶等领域得到了广泛应用。

4.低热膨胀系数：炭纤维具有很低的热膨胀系数，保持了其在高温下的稳定性。

这使得炭纤维在航空航天、火箭制造等高温环境下得到应用。

炭纤维的应用炭纤维由于其出色的性能，广泛应用于多个领域：1.航空航天领域：炭纤维的轻质高强度特性使其成为制造航天器、飞机和导弹等重要组成部分的首选材料。

炭纤维可以减轻整个航天器的重量，并提升其性能和燃料效率。

2.汽车工业：炭纤维制成的汽车零件具有较高的强度和刚度，可以减轻汽车自身的重量，提高操控性和燃油效率。

炭纤维的运用还可以增加车身的稳定性和碰撞安全性。

3.建筑结构：炭纤维制成的建筑材料具有轻质高强度的特点，可以减少结构的自重，并提高抗震性和抗风性能。

活性炭纤维及其在环境保护中的应用摘要活性炭纤维(AcF)是一种新型高效吸附剂，与颗粒活性炭(GAC)相比，它具有比表面积大、吸附速度快、吸附容量大等特点：介绍了这种新型环境功能材料的主要性能及其在环境保护中的应用研究。

关键词活性炭纤维；活性炭颗粒；吸附；微孔；环境；材料中图分类号X37文献标识码A1活性炭纤维(ACF)简述1.1活性炭纤维的结构活性炭纤维中经活化生成的空隙中90％以上为微孔，这就为活性炭纤维提供了巨大的比表面积，且微孔孔径绝大部分相近，孔径分布狭窄而均匀，在零点几纳米至几纳米范围内。

1.2活性炭纤维的化学组成活性炭纤维的主要成分是碳，此外还有少量氢和氧等元素，采用特殊的纤维原料或特殊制备工艺，可以在活性炭纤维表面引进N、S等杂原子，还可采用金属氯化物或硝酸盐溶液浸渍等方法在活性炭纤维表面引进各种金属化合物。

活性炭纤维的表面有一系列活性官能团，主要是含氧官能团。

如羟基、羧基、羰基、内酯基等。

有的活性炭纤维还含有胺基、亚胺基及巯基等官能团。

1.3活性炭纤维的性质1.3.1吸附特性。

①吸附容量大：活性炭纤维具有发达的微孔结构，各种污染物在活性炭纤维表面以多段微孔填充的方式迅速、稳定地聚集于活性炭纤维微孔内，因而吸附量大。

②吸附脱附速度快：活性炭纤维表面主要是孔径分布集中的微孔，吸附质无须如活性炭那样经长距离的大孔、过渡孔到达微孔，粒内扩散阻力小，因而吸附速度快，对气体的吸附一般能在数十秒或几分钟达到平衡，对液体的吸附也仅需几十分钟。

③对低浓度物质的吸附能力特别优良：在表面吸附中，孔径越小，吸附力场越大。

对低浓度的吸附能力特别优良，活性炭在甲苯浓度低于O.01％时基本失去吸附能力，而活性炭纤维在0.001％浓度下仍达到较好效果。

1.3.2氧化还原特性。

活性炭纤维的氧化还原性能在其从溶液中吸附金属离子时表现最为明显。

活性炭纤维的氧化还原特性是由一系列电极电位不同的表面活性基团引起的，活性炭纤维可以作为还原剂，也可用作氧化剂，这取决于所用体系的电位高低。

活性炭纤维的制备及其在环保领域的研究应用活性炭纤维是一种低成本、可重复使用的纤维材料，由于其多用途性，活性炭纤维被广泛应用于环境保护领域。

本文对活性炭纤维的制备及其在环境保护方面的应用进行了讨论。

首先，讨论活性炭纤维的制备方法。

活性炭纤维的制备需要使用聚氨酯、聚丙烯酰胺、重聚物和其他合成纤维等原料，常用的涂料包括氟烷塑料、聚醋酸纤维、聚乙烯醇和其他热塑性材料。

在原料混合处理中，添加润湿剂和黏合剂，使得原料更充分地融合在一起。

最后，在电火花切削机上削出活性炭纤维。

活性炭纤维因其优异的性能，可广泛应用于环境保护领域。

例如，研究发现，活性炭纤维可以有效地减少污染物尤其是有机污染物的排放。

它可以有效吸附污染物，起到净化空气的作用，从而保护当地的空气环境。

此外，活性炭纤维也可用于土壤修复和水体治理，可以有效地减少污染物的排放，具有较好的污染防治效果。

此外，活性炭纤维还可以用于生物技术领域，它可以用于生物医药制造、分子生物学等领域，可以提高制造质量、加快制造过程，从而实现有效的环保保护。

以上就是关于活性炭纤维的制备及其在环保领域的应用的相关介绍。

活性炭纤维的制备工艺简单、成本低，且多用途性强，具有良好的环境保护效果。

它可以用于净化空气、土壤修复和水体治理，并可用于生物医药制造、分子生物学等领域，具有良好的应用前景。

因此，继续深入研究和开发活性炭纤维，有助于进一步促进环保实践，改善环境状况。

活性炭纤维是一种低成本、可重复使用的纤维材料，它可以被广泛应用于环境保护领域，具有良好的环保作用。

活性炭纤维的制备工艺简单易行，且多用途性强，可以用于净化空气、土壤修复和水体治理，并可以用于生物医药制造、分子生物学等领域，具有良好的应用前景。

为了构建一个健康的环境系统，我们应该加强对活性炭纤维的研究和开发，以期促进环境保护实践，改善环境状况。