ACF活性炭纤维生产工艺与技术介绍
发布人:管理员 发布时间：2011-09-07 浏览次数：4293
ACF活性炭纤维生产工艺与技术介绍
目前活性炭纤维的生产主要是聚丙烯腈基和沥青基、黏胶基，其他炭纤维很少，下面以3种生产工艺技术为主进行介绍。
沥青基活性炭纤维生产工艺
沥青基活性炭纤维又分为通用型沥青基活性炭纤维和高性能沥青基活性炭纤维2种。
通用型沥青基活性炭纤维生产工艺：先将石油沥青进行调制处理和熔融纺丝，再进行碳化处理即得炭纤维。通用型沥青基活性炭纤维一般只能用作复合材料增强剂、吸附剂、文体用品等，因此对沥青的预处理没有太高的要求。
高性能沥青基活性炭纤维生产工艺：高性能沥青基活性炭纤维的生产原料为中间相沥青，选择中间相沥青的生产方法主要根据原料的性质、组成来确定，对氮、氧、硫含量较高的原料需进行预处理；对组分轻的原料要进行改质使其缩聚。热聚合工序是生产中间相沥青的关键工序，其工艺条件是研究的重点。以中间相沥青为原料制备沥青基活性炭纤维的方法如下：中间相沥青经熔融纺丝制成沥青纤维，沥青纤维进行不熔化处理制成不熔化沥青纤维，不熔化沥青纤维经碳化和石墨化处理制成高性能沥青基炭纤维，最后把沥青基炭纤维活化就可以生产出高性能沥青基活性炭纤维。由于沥青基活性炭纤维生产项目投资大、风险大、技术受封锁等原因，所以中国国内沥青基活性炭纤维工业发展缓慢。
聚丙烯腈(PAN)基活性炭纤维生产工艺
聚丙烯腈基活性炭纤维生产工艺概况：聚丙烯腈基活性炭纤维的结构是无定形石墨碳，含有六角碳层，碳层中有各种尺寸的缝隙，而且从小缝隙到大缝隙依次排列。由聚丙烯腈原丝制备聚丙烯腈基活性炭纤维的工艺流程如下：PAN原丝→预氧化→700℃ 以下碳化→高于700℃碳化、活化同时进行→表面处理→卷取→聚丙烯腈基活性炭纤维。
作为粉状、粒状之后第三种形态活性炭(AC)的活性炭纤维(ACF)，其开发生产已近三十多年。三十年来，这一材料在前驱体的扩大、生产技术的改进、应用面的推广等不同方面在国内外都有很大的发展。根据相关资料介绍，美国地区1998年的时候ACF的售价竟然高达220美元左右，大约合人民币1800元。日本当时可谓是ACF的生产大国，但与其它形态的活性炭(AC)相比，其生产和需要量可说是微乎其微例如日本目前粉状和粒状AC每年需要量约为10万吨，而ACF 的量仅为300吨左右。在1994年的时候曾报导其主要厂家的生产能力就已达700吨/年。1998年左右期间，日本AC的市场售价粉末状每公斤450-500日元，粒状为450-650日元，ACF则随原料、质量和形态(毡、垫、布、纤维等)的不同，价格各异，其平均值大致为每公斤3000-8000日元口 (约合人民币200-550元)。尽管日本当时制造ACF的公司不超过10家，但利用ACF的后续产品厂家(如溶剂回收、净化器、空气净化器等厂家)估计在200家以上。日本的ACF已成熟地应用于不同规模的溶剂回收装置中，是ACF的主要工业制品用户。其实，活性炭纤维(activated carbon fiber，ACF)亦称纤维状活性炭，是性能优于活性炭的一种多孔性纤维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。它还具有强度较高、耐高温、不宜粉化、加工成型性好等特点，可制成毡、布、纸等不同的性状，以及耐酸和碱腐蚀、可再生、对环境友好的特性。这些结构特性使活性炭纤维具有广谱的吸附性能、大的吸附容量和更快的吸附和脱附速度，使得其一问世就得到人们的广泛关注和深入研究。
黏胶基活性炭纤维的生产工艺
制备黏胶基活性炭纤维的生产工序如下：黏胶基纤维→水洗→催化浸渍→碳化→活化→表面处理→黏胶基活性炭纤维。第1阶段：温度为25-150℃，脱除物理吸附的水分，有利于高温脱除结构水。第2阶段：温度为150-240℃，脱除分子结构内的水，生成羰基、酮基、烯醇基或羧基的链段。温度为240-400℃时为激烈反应区，主要是2个竞争反应。一是1，4一苷基热裂解生成脱水环，1，6一苷基脱水生成左旋葡萄糖，并在较高温度下转化为焦油；二是脱水纤维素环进一步深层次脱水生成脱水纤维素，环内热稳定性差的C-C和C-O热裂解生成C4残链。第3阶段：温度为400-700℃，C4残链芳构化，缩聚为6个碳原子的石墨层片，当温度高于700℃时，缩聚层面迅速扩大，排列逐步有序化，转化为乱层石墨结构。
滤芯技术参数
| 过滤精度（μm） | 0.1 | 0.22 | 0.45 | 0.65 | ||
| 完整性 测试 | 泡点压力 （bar 23℃） | 1.2(60%IPA) | 3.5(纯水) | 2.3(纯水) | 1.8(纯水) | |
| 扩散流 (23℃ 纯水) | ≤30.0ml/min//10" @2.8bar (0.22μm) Millipore Express® SHF 滤芯扩散流数据 ≤30.0ml/min//10" @2.8bar (0.22μm) 注：由于PES滤膜是不对称的滤膜，国内普通的泡点测试仪很难准确做出泡点， 故我公司建议用户检测滤芯采用扩散流数据 | |||||
| 可选精度（μm） | 0.05 0.1 0.2 0.45 0.65 0.8 1.2 | |||||
| 测试 | 每支滤芯经过完整性测试 | |||||
| 过滤面积 | ≥0.62平方米(10”) | |||||
| 设计流量 | 5-8L/min/10"(0.20um);7-10L/min/10"(0.45um); | |||||
| 使 用 条 件 | 工作温度及压差 | A型＜60℃(压差： 2 bar) B型＜85℃(压差： 1.0bar) C型＜95℃(压差：0.6bar) | ||||
| 灭菌 | ◎121℃在线蒸汽灭菌、高压灭菌，每次半小时 ◎85-90℃热水消毒 | |||||
| 可耐压差 (23℃) | 正向为4.2 bar, 反向为2.1 bar | |||||
| 适用PH值 | 1.0～14.0 | |||||
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