活性炭纤维 王轲
学习翻译
预氧化丙烯酸纤维制备活性炭纤维孔隙度的演化
关键词:
活性炭纤维
丙烯酸纤维
微孔性
二氧化碳捕获
微孔的发展
摘要
采用工业预氧化丙烯酸纤维制备活性炭纤维(ACF)。获得的结果
结果表明，预氧化能有效地提高炭化过程的产碳率，降低炭化过程的碳排放
活性炭在活化过程中与CO2发生反应，使活性炭获得高孔隙体积的活性炭纤维成为可能
1.15立方厘米克−1， BET面积为2064平方米g - 1，即使没有预先的实验室稳定步骤。通过控制活化温度范围为700-1000℃，活化时间范围为15-4320 min是否有可能获得一系列不同于那些主要含有超细孔的材料高捕集二氧化碳的能力，可达其它具有更广泛分布的孔隙大小，可延伸至4纳米。结果的一个有趣的方面是观察到超微孔的体积是实际的常数，适用于不同的活化时间和温度，最高可达900℃。不同过程的重要性在活化过程中，哪些因素可能有助于孔隙度的发展结果。
介绍
与传统颗粒(GAC)、粉末(PAC)相比和挤压(EAC)级活性炭，活性炭纤维(ACF)具有吸附率高、易分离、孔隙度均匀、纯度高等优点。他们目前是由多家公司制造主要来自纤维素，聚*腈丙**，酚醛和沥青前驱纤维，并在与健康、能源和其他相关的领域得到应用环境控制[1,2]。与GAC/PAC/EAC相比，它们更广泛使用的一个主要限制是成本较高。在这方面，基于PA的ACF至少是比较便宜的[3]之一部分原因是PAN，或丙烯酸，是一种主要的纺织纤维PAN也是制造高性能的主要前驱体结构碳纤维[4]。聚合物纤维可以由纤维公司生产，然后由一家碳公司转换成ACF。以PAN或丙烯酸为例纤维，ACF生产的第一个阶段涉及稳定的纤维在惰性或氧化气氛中受张力加热。最近，一系列丙烯酸纤维为基础的"技术纤维"已被Fisipe SA(葡萄牙，SGL集团-碳公司)。这些包括预氧化丙烯酸原则上不需要ACF稳定的纤维制造商在碳化和活化前，从而降低制造成本。用这种预氧化纤维生产ACF是不可能的之前被报道。因此，这里报告的工作的主要目标是评估利用这些资源进行高水平筹备的可能性面积ACF，以降低生产成本然后对ACF的影响进行了系统的论证得到了活化条件对材料孔隙结构的影响。在之前的工作[6]，我们从非预氧化丙烯酸制备ACF在同一工厂生产的纺织纤维，但质量稳定我们实验室的氮在二氧化碳的碳化和活化之前。目前的工作有了重大改进。此外,
不同过程的重要性，这可能有助于考虑了活化过程中孔隙度的发展获得的结果。关于多孔材料的发展已经发表了许多著作捕集CO2的材料[7-9]，近年来取得了良好的效果用活性炭吸附二氧化碳已经得到了吗即使在25°C左右，接近大气压[10-16]。因此,本工作获得的材料作为吸附剂进行了二氧化碳捕获试验。
材料和方法
在这项工作中使用的前驱体是预氧化丙烯酸纤维由SGL集团成员Fisipe SA专门研制公司。为制备ACF，采用立式管式炉和使用85 cm3 min - 1恒定气体流量。每个样品由大约3经加热碳化的丙烯酸纤维制备而成温度为700、800、900或1000℃，在氮气条件下，速率10℃min - 1。激活是通过在15到4320分钟，然后切换回氮气流量，允许采样从炉中取前冷却至50℃以下。样品为FXtq，其中t为o中的活化温度C /温度是100°C, q是烧坏的温度。随后，每个样品都用一个自动色球在77k处吸附氮气行表征iQ在300℃放气5h后，氮气吸附-解吸用以下方法分析了等温线:淬硬固体密度泛函理论(QSDFT)模型的确定孔径分布[17];用BET法测定表观比表面积，教唆，和C参数，C，应用于使用Rouquerol等人推荐的标准IUPAC[19]认可;孔隙的αs方法测定体积，vs，比表面积，As;的Dubinin-Astakhov(DA)测定孔隙体积、vo和特征能Eo的方程，并将其转换为估计数平均孔径，Lo，由关系[20]可知:L E o o = - 10.8/(11.4)对样品的CO2吸附和解吸性能进行了研究使用Perkin-Elmer STA6000热重分析仪进行评估。本工作采用CO2/N2混合气进行测量，并对其进行了表征用真空扫描加光谱法测定了其精确成分四极质谱计与毛细管入口的顶端放置尽可能靠近样品位置。二氧化碳分压是发现为51千帕。大约10毫克的样品是经过条件处理的在100 cm3 min - 1流量的He下，在300℃下加热。冷却后后续实验方案为:恒温
5分钟;从He切换到CO2，静置20分钟;从二氧化碳空白运行，无样品进行为了修正He和CO2/之间浮力的变化氮气混合物。
结论
结果表明，丙烯酸纤维的预氧化性能良好有效提高炭化过程中的碳产量，降低炭化过程中碳与CO2的反应活性。此外，还可以获得具有显著活性的活性炭纤维比未预氧化时获得的孔隙体积更大纤维，即使没有事先的稳定步骤，从而发挥作用为ACF制造商降低生产成本。通过控制活化温度和活化时间，可以得到a材料的范围从主要含有超微孔的材料到具有捕捉二氧化碳能力的材料，不一而足孔径分布更广，可达4nm。结果中一个有趣的方面是观察到在不同的活化时间下，超微孔几乎是恒定的温度高达900摄氏度。确认FISIPE SA(葡萄牙，SGL集团成员-碳公司)对前驱纤维的制备表示感谢。这项工作是部分资金由技术研究基金会提供，(葡萄牙)国家(OE)基金(UID/QUI/0619/2016项目)。