　　收稿日期

:2003 - 10 - 17

　　基金项目

曲靖师范学院立项资助课题“水松纸生产中乙醇回收再利用技术可行性论证及小试”

(0113907)

　　作者简介

杨　芬

(1972 - ) ,

女

云南蒙自人

曲靖师范学院化学系讲师、

硕士

主要从事有机化工研究

活性炭纤维在挥发性有机废气处理中的应用

杨　芬

刘品华

(

曲靖师范学院化学系

云南曲靖　

655000)

　　摘　要

因活性炭纤维比普通活性炭性能优异、

吸附量大

吸附脱附速度快

因此被应用于挥发性有机废

气中苯系物、

醋酸丁酯、

甲醇等的吸附

介绍了活性炭纤维的分类、

制备工艺、

结构和性能

并展望了活性炭纤

维在环保领域挥发性有机废气处理中的应用前景

关键词

活性炭纤维

;

挥发性有机废气

;

吸附

中图分类号

:O628

　　文献标识码

　　文章编号

:1009 - 8879 (2003) 06 - 0043 - 04

　前言

活性炭纤维 (Activated Carbon Fiber , ACF) ,亦

称纤维状活性炭 ,是 20 世纪 60 年代继粉末状、

粒

状活性炭之后发展起来的第三代高效活性吸附材

料和环保工程材料 ,其超过 50 %的碳原子位于内
外表面 ,构筑成独特的吸附结构 ,被称为表面性固
体. 它是由纤维状前躯体经过碳化、

活化制成

[1 ]

活性炭纤维是由 C ,H ,O 3 种元素组成的 ,主要成
分是碳. 碳原子以类似石墨微晶片层形式存在 ,约
占总数的 60 % , 含氧官能团如羟基、醚基约占

25 % ,羰基、

羧基、

酯基约占 10 % ,此外还有其它

形式的官能团以及金属等. 活性碳纤维的基本性
能取决于其前驱体的物理和化学性质 ,而它在各
个领域中的应用又是由其基本性能决定的. 与传
统炭吸附材料相比 ,ACF 具有独特的化学结构和
物理结构 ,因而它具有含碳量高、

比表面积大、

微

孔丰富且分布窄 ,吸附速度快 ,吸附容量大 ,再生
容易等后者不可比拟的优异吸附脱附性能. 活性
炭纤维的比表面积一般可达 1 000～1 600m

/ g ,微

孔体积占总体积 90 %左右 ,其微孔直径为 10μm～

40μm.

　活性炭纤维的分类与制备工艺

随着科研和技术的不断进步 ,ACF 的种类日

趋繁多 ,根据其生产过程的前驱体不同分为粘胶

基、

酚醛基、

聚丙烯腈基、

沥青基、

聚偏二氯乙烯、

聚酰亚胺纤维、

PBO 纤维、

聚苯乙烯、

聚乙烯醇纤

维等等. 目前工业上应用最广泛的是前 4 种.

由于原料不同 ,生产工艺流程也有所不同

[2 ]

综合考察各种原料纤维到 ACF 的制备工艺 ,可将

ACF 整个制备过程归纳为 : 原料纤维、

可炭化纤

维、

炭化纤维、

活性炭纤维. 原料纤维的预处理有

两种类型 ,它们分别有不同的作用 ,其一为无机盐
溶液浸渍预处理 , 能改善活性炭纤维的结构、

性

能和提高产品的产率. 其二为预氧化稳定化处理 ,
能保持纤维形状 ,在炭化过程中不熔融变形 ,形成
稳定的结构. 炭化过程是在氮气气氛中加热 ,排除
纤维中可挥发的非碳组分 ,使残留碳重排生成类
石墨微晶的过程. 炭化过程直接影响到产品的产
率和性能. 活化反应是使 ACF 生成丰富微孔 ,高
比表面积及形成含氧官能团的主要过程. 常见的
活化方法主要有用 CO

或水蒸汽的物理活化和用

ZnCl

, KOH 的化学活化 ,处理温度在 700～

1000 ℃间. 常用活化剂有水蒸气和二氧化碳.

　活性炭的结构特征和性能

3. 1 　结构

炭纤维经活化后 ,碳原子主要以类似石墨微

晶片层、

乳层堆叠的形式存在. 它的结构特点是有

发达的比表面积 , 比表面积一般可达 1 000 ～

1 600m

/ g ,形成大量微孔 , 孔径为 10μm - 40μm ,

且分布狭窄而均匀 ,微孔面积占总体积的 90 %左

第

卷　第

期

2003

年

月

曲　靖　师　范　学　院　学　报

JOURNAL OF QUJ ING TEACHERS COLLEGE

Vol. 22

No. 6

Nov. 2003