椰壳活性炭制备工艺
椰壳活性炭制备ACF的关键在于活化工艺，而在相同活化工艺参数下， 最终产品的活化效果又取决于所用原料活化的难易程度，因此原料性质和结构的不同，会导致具体的生产工艺及参数有所不同，所得产品性能和结构也有各自的特点。表7-2列出了目前工业化生产ACF的各种原料的不同以及各自生产ACF的主要优缺点。原料的活化过程就足在一特定温度下把纤维暴露于氧化介质中进行处理。与制备其他椰壳活性炭的活化工艺相同，可分为物理活化和化学活化，无论瑯种活化工艺，影响因素主要有四个：活化剂种类、活化温度、活化剂浓度、活化时间。活化剂的种类很多。原则上，只要可以和椰壳活性炭发生氧化反应的介质就可以作为活化剂。但是，在物理活化时，由于空气与椰壳活性炭反应为放热反应而不易控制，所以通常使用的是水蒸气和二氧化碳(C02)或者两者同时使用，当然，在活化气体中加人一定量的S02的比表面积、孔结构、元索组成以及吸附性能都会有一定的影响.一般而言，水蒸气的活化能力比COz更强一些。活化剂是活化过程的主体，活化过程是一个双扩?过程，即活化气体分子向孔内扩散，与椰壳活性炭原子反应生成的气体在浓差作用下向孔外扩散的过程，因此，物理扩敗速率对活化过程的作用尤为显著。多次重复可使孔隙变大变深。在采用化学活化时，活化剂以KOH、 NaOH等为主，尽管存在强腐蚀性，但可获得不罔于物理活化特性的产品。活化温度一般为600?1000摄氏度，700?900*C为最佳，活化时间可控制在10?120min。在相同活化温度和活化气钛下，比表面积和孔径随活化时间的增长而增大，但收率却随之降低。尽管活化温度的升高，活化剂浓度的加大和活化时闳的延长， 可使ACF比表面积上升，吸附性能增大，但活化收率下降，生产成本增加。如何协调活化收率与活化产品性能.改善生产工艺。仍是ACF新品种开发和工业化生产的重点。
、它的制备工艺分为两步：裂解和活化。裂解时，温度一般在250?3501：，在惰性气氛或烃类燃烧气保护下，处理10?60min,活化一般在700?1000摄氏度进行，采用水蒸气和椰壳活性炭为活化剂。由于裂解时纤维失重较多（髙达80%),活化过程也发生失￡,所以活化收率及纤维强度大幅度下降。如何改变其裂解机理，提活化收率是该领域一大热点。为促进黏胶丝脱水和提商活化收率，在预处理阶段使用磷系化合物或氣系化合物进行处理，得到了较好效果，
(2) 酹酸基ACF美国金刚砂公司于1967年研制出商品名凯诺耳（Kynol)的酚醛基ACF之后，日本可乐丽公司和松下电器公司也研制成功。我国上海纺织科学研究院1971年开始研制酚鏗纤维，继而开发了酚酸基ACF。以酚醛为原料无需预氧化，固化交联后可直接进行活化，活化产品比较柔软，且比表面积大。酚醛基ACF制备流程。
Nakorn Worasuwannarak等研究了氧化处理对酚醛纤维活化行为的影响。即先将酚醛树脂纤维在空气中于220?270"C氧化，而后900T:碳化和900摄氏度水蒸气活化。结果表明，在相同活化程度下，氧化纤维制得的ACF同未氣化处理所得ACF有几乎相同的孔K结抅，而前者的收率超过后者收率的1.13倍。可见，采用
氣化处理在大幅度增加收率的同时并不损失其吸附性能。
(3) PAN基ACF在大丝束PAN基碳纤维出现前，原料成本高，而且活化产品比表面积不大是影响PAN基ACF的主要因素，PAN基ACF比表面积一般在1000m2/g左右，但是，由于结
构中含有?原子，它对硫系化合物以及氣系化合物具有特殊的吸附齙力〕?：,其加工工艺为PAN基碳纤维或预氧丝用水蒸气或二氧化炭于700?1000摄氏度进行活化。
近年来，纺织用纤维也成为人们研制ACF的原料。J. M. Valenie Nabais给出了商业化纺织纤维向ACF的化学转变机理>、该机理指出，前驱体聚合物链的热降解开始于乙酸乙烯酯产生的乙酸离子作为催化剂的结构的环化反应，接下来发生环化和反应，形成多个官能团。对于碳化的纤维而言，官能团为胺、K胺、R亚胺、内SH和一OH而对于ACF,官能团则为吡喃、内豳、胺、酜胺和一OH。
(4) 沥靑基ACF沥靑纤维的突出优点是原料便宜，碳含量高。有关沥靑基ACF的报道以日本专利居多，最早的原料纤维是煤沥青纤维，后来石油沥靑基ACF的报道增多。制备工艺的主要技术关键为：沥莆的特殊调制技术，沥靑的特殊调制技术， 沥青纤维的不熔化技术以及不熔化沥靑纤维的碳化活化技术。
Yamamoto Iwao等以中间相含量95%的煤靑为?料经纺丝、氧化、低温碳化（545TC)制得碳纤维，然后与KOH、水、乙醇超声波混合均匀后在惰性气氛保护下升温至800T:保持2h获得收率56%,比表面积2560m2/g的ACF^L Unco Ichiro等将软化点为95*C的煤焦油沥靑与热塑性S&眩树脂混合，热处理搏到软化点29(TC的沥宵状物质。再通过纺丝、不熔化、活化（BMC lh)获得比表面积2570m2/g的ACF[39〕. 4 J. A. Macid-Agulld对比了煤焦油沥靑碳纤维的物理活化和化学活化[<Q],得出如下主要结论：采用化学活化可以得a和物理活化相当或31商的孔隙率（约lmL/g，约3000ml/g)i面且，化学活化的两个ffl要优势在于收率高，如获得表面积约2500in2/g的ACF,化学活化的收率为27%?47%。而物理活化的收率为6H，化学活化对纤维表而的破坏较物现活化小，W.M.Qiao等针对庞聚氯乙烯（PVC)为原料，提出二步热处理工艺，通过选择热处理条件有效地脱除了 PVC中的氣，制得软化点218X:的无氯PVC基沥靑?而后，经熔纺、稳定化、碳化和活化得到ACF。它的DeSOi (脱硫氧化物能力）反应性与其他ACF相当。Young-SeakLee等制备和表征了沥靑基三叶形ACF。
(5)芳纶纤维 Amelia Man'mez-Alonso等首次采用芳纶制备ACF,并借助氮气吸附（77K)和二氧化炭吸附（273K)研究了芳纶Kevlar poly (/>-phenylene terephthalamide) , PPD-T]基ACF的微结构。首先将芳纶浆在1173KAr气中热解，而后用二氧化椰壳活性炭分别在1023K和1073K下活化。表面积与孔体积在热解后增加，尤其是在C02活化后，在烧蚀率为60%左右达到最大值。此结果表明，基于自身的晶体结构，该纤维是制备窄孔径分布的微孔S ACFs很好的原料。Fabidn Sucirez-Garcia等采用磷酸化学活化Nomex [poly(m-phenylene isophtalamide)]来制备ACF["]。
Nomex浸渍不同热解，水洗后得到ACF.结果表明，瞵酸对Nomex降解影响：减少了分解步骤，降低了分解温度。浸潢比决定着ACF 的孔K结构，在离浸溃比时仍为微孔形材料。实验证明，磷酸活化Nomex可以?得?收率、孔隙结构规整、含磷官能团的ACF。此方法的主要缺点在于离浸浪率时纤维发生短裂和烧结。不过，可以通过降ft浸演率给予避免。他们还研究了磷酸活化Nomex时温度影响。 M- C. Blanco L6pez等研究了 Nomex纤维热解后经CO2活化所得ACF的N2吸附和C02吸附。其表面积达12000^/8，呈微孔，但孔径分布比Kevlar基ACF窄。Fabidn Sudrez-GarciaW结合了化学活化和物理活化的特点，考察了在物種活化Nomexfl备ACF时添加剂磷酸的作用[W。结果发现，在处理活化前，Nomex浸濱磯酸可使得热解收率从53% (质量）增至611% (Ji量），并且将活化反应的反应活性提离了近7倍。在烧蚀率为40%时，ACF的表面积可离达1300m2/g。 S. Villar-Rodil等也对Nomex基ACF的孔结构进行了研究。 ' 此外，Yuan-Yao Li等研究了气相生长椰壳活性炭纤维的超临界流体活化c"乙他们选用平均直径150rmi,几个微米长的气相生长椰壳活性炭纤维(VGCFs)为原料，先用盐酸和硝酸氧化，而后用超临界水或二? 化椰壳活性炭处理10min。測试结果表明，其表面积从9m2/g增至35m2/g,苯吸酎量在活化后也有所增加，但较商业化的ACF相距甚远。
