載銀活性炭纖維的制備與應(yīng)用性能

　　活性炭纖維(ACF)是通過纖維制得的新型活性炭材料，是繼粉狀、顆粒狀活性炭之后的第三代活性炭材料。與傳統(tǒng)的顆粒狀、粉狀活性炭相比，直徑小、接觸面積大；外表面積大、吸脫附速率快、吸附容量大；孔徑分布窄，主要以微孔為主；體積密度小、擴散阻力小；、不容易粉化；適應(yīng)性強、操作簡便、節(jié)能經(jīng)濟。由于活性炭纖維的纖維結(jié)構(gòu)，使其易于加工成氈、布、紙等各種形態(tài)織物，現(xiàn)己在環(huán)境保護(hù)、化工產(chǎn)業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、食品衛(wèi)生等諸多了廣泛的應(yīng)用。
　　而制備活性炭纖維的前驅(qū)體纖維主要是纖維素系、酚醛系、聚丙烯睛系、瀝青系四大類。纖維素(粘膠)基活性炭纖維生產(chǎn)成本低、原料廣泛，但收率低、強度低；酚醛基活性炭纖維由于本身苯環(huán)樣的耐熱交聯(lián)結(jié)構(gòu)，不需要進(jìn)行預(yù)處理，所以制備工序簡單，且產(chǎn)物比表面積較大；聚丙烯睛基活性炭纖維生產(chǎn)工藝簡單，產(chǎn)物具有優(yōu)良的力學(xué)性能，導(dǎo)電與導(dǎo)熱性能也較優(yōu)，但是生產(chǎn)過程中易產(chǎn)生劇毒的HCN，且產(chǎn)物比表面積?。粸r青基活性炭纖維原料便宜，收率高，但不易加工成連續(xù)長絲。

　　活性炭纖維的孔隙分布90%以上為微孔，且微孔直徑分布均勻，直徑都在幾納米甚至更小，與顆?；钚蕴恐写罅看罂住⑦^渡孔，且孔徑分散等不同，具有的比表面積和孔容積。為了獲得的吸附效果，有時需要配合吸附質(zhì)的大小，來調(diào)整活性炭纖維的孔徑。通過選擇原材料或調(diào)整催化活化過程，在活性炭纖維中形成中孔或大孔。
　　活性炭纖維中約60%的碳原子是以類石墨炭形式存在的，經(jīng)基、醚基約占25％，其他含氧官能團(tuán)約占10％，如撥基、梭基、酉旨基等，此外有其它形式的官能團(tuán)，但其所占比例較少。根據(jù)FTIR和XPS研究還可進(jìn)一步確定ACF的表面存在的醒基和酚基，但是梭基含量卻，同時ACF的類石墨炭片層平面與其表面醒基存在共扼現(xiàn)象，而由于類石墨炭片層位置與尺寸不一，其與醒基的共扼程度各不相同。
　　活性炭纖維的制備過程一般有三個步驟：預(yù)處理、炭化、活化，其中，炭化和活化可同時進(jìn)行。預(yù)處理有鹽浸漬和預(yù)氧化兩種。鹽浸漬主要是在磷酸鹽、碳酸鹽、硫酸鹽等溶液中浸漬前驅(qū)體纖維，以提高炭化、活化的產(chǎn)率。預(yù)氧化處理主要是在空氣中升溫處理一段時間，紡織纖維在高溫炭化時熔融。一般以預(yù)氧化處理比較普遍，也可兩者結(jié)合使用。
　　炭化是指在惰性氣體中對纖維進(jìn)行高溫?zé)崽幚?800℃以上)，除去C以外的元素，形成類似石墨微晶結(jié)構(gòu)的炭化纖維?；罨窃诟邷叵掠醚趸詺怏w接觸炭纖維，以獲得微孔結(jié)構(gòu)。常用的活化方法有物理活化、化學(xué)活化和物理化學(xué)雙重活化。物理活化主要是水蒸氣、二氧化碳為主，活化過程中伴隨著碳的燒失，通過浸漬和混合使其充分接觸一段時間，再經(jīng)高溫處理，洗去活化劑即可微孔分布均勻的活性炭纖維；物理化學(xué)雙重活化是將兩者結(jié)合使用，以獲得的微孔結(jié)構(gòu)。
　　不同前驅(qū)體制得的活性炭纖維的加工工藝各不相同，纖維素(粘膠)基活性炭纖維是先將粘膠纖維催化浸漬，在經(jīng)過炭化、活化和表面處理粘膠基活性炭纖維；酚醛基活性炭纖維無需進(jìn)行預(yù)氧化處理，直接利用酚醛樹脂進(jìn)行炭化活化即可；瀝青基活性炭纖維是利用熔融紡絲將調(diào)制處理后的石油瀝青紡成纖維，再進(jìn)行炭化活化處理，此法制得的活性炭纖維為通用型瀝青基活性炭纖維，而瀝青基活性炭纖維是先將中間相瀝青進(jìn)行熔融紡絲、不熔化處理制得不熔化瀝青纖維，再炭化活化而得；聚丙烯睛基活性炭纖維是先將PAN原絲預(yù)氧化，再在低于700℃下炭化，然后在高于700℃下同時進(jìn)行炭化、活化，然后經(jīng)過表面處理聚丙烯睛基活性炭纖維。