炭材料（活性炭、 活性焦、 活性炭纖維等）因其特有的吸附催化特性，已成為干法煙氣脫硝使用的吸附劑，此工藝具有較高的競爭力和較大的發(fā)展空間，是一種具有發(fā)展前景的脫硝工藝。目前活性炭基材料吸附劑可歸結(jié)為 4 類：活性炭、 活性焦、 活性炭纖維和活性半焦。

活性炭纖維是以瀝青、 丙烯腈、 纖維素纖維等為原料經(jīng)過聚合、 成形后，再進(jìn)行氧化、 高溫水蒸氣活化而制得。

活性炭纖維(Activated Carbon Fiber-ACF)，亦稱纖維狀活性炭，作為一種理想的高效吸附材料，是在碳纖維技術(shù)和活性技術(shù)相結(jié)合的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，是繼粉狀和粒狀活性炭(Granular Activate Carbon-GAC)之后的第三代活性炭產(chǎn)品。

基本概述：

與其他活性炭材料相比，活性炭纖維具有比表面積大、 微孔發(fā)達(dá)、 孔徑分布窄、 吸脫附速率快，再生能力強(qiáng)等特點(diǎn)。以其特殊的表面化學(xué)結(jié)構(gòu)和物理吸附特性在環(huán)保、 電子、醫(yī)用衛(wèi)生和化工等領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用于脫色、 除臭、 精制、 分離、 溶劑回收和廢水、 廢氣處理等。

由于ACF表面具有各種酸堿性質(zhì)不同的含氧基團(tuán)，它們與金屬活性組分的相互作用能力不同，從而對許多反應(yīng)具有催化作用。此外，還可以通過燃燒從AC廢催化劑中回收負(fù)載的貴金屬。

獨(dú)特的微孔結(jié)構(gòu)直接分布于固體表面，使吸附質(zhì)分子不需穿過大孔、 中孔而直接到達(dá)微孔的吸附部位，縮短了吸附行程，吸附速率很快，大量微孔得到充分利用，效率較高，是一種良好的吸附劑。

同時，它還是一種很好的催化劑，在低溫下可以把NO氧化成 NO₂，在有水的情況下轉(zhuǎn)變成硝酸；

另外，它還具有還原能力，可以直接將NO_x還原為N₂，從而減少NO_x向大氣的排放。

總之 ACF吸附氧化是一種具有應(yīng)用前景、 簡易、 可行的煙氣脫硝方法。因此，無論是作為催化劑還是載體，都顯示出廣闊的應(yīng)用前景。

制備與分類

ACF經(jīng)CF活化制得，而纖維狀炭主要通過四種方法獲得：

（1）烴或CO高溫?zé)峤猓谑蛱沾砂迳闲纬山Y(jié)晶質(zhì)的胡須狀炭；（2）高溫高壓下石墨電極間通電，產(chǎn)生石墨晶須；（3）高級炭黑在非氧化氣氛中，高溫處理形成石墨化單晶；（4）在保持高分子纖維形狀的前提下，將其炭化。絕大多數(shù)ACF都是由這種方法獲得的 CF活化而成。

作為 ACF 前驅(qū)體的高分子纖維主要有粘膠基、 聚丙烯腈(PAN)基、 酚醛基、 瀝青基、 聚乙烯醇(PVA)基、 苯乙烯 2 烯烴共聚基和木質(zhì)素纖維等，其中前四種均已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。

不同原料生產(chǎn)的 ACF的主要優(yōu)缺點(diǎn)如下圖：

ACF的組成、 結(jié)構(gòu)與性能

ACF 主要由 C、 H、 O 三種元素組成。不同原料生產(chǎn)的ACF化學(xué)組成如下圖：

ACF中約有 60 %的 C以類石墨碳形式存在，有超過50 %的碳原子都位于內(nèi)外表面，由于表面碳原子的不飽和性，它能以化學(xué)形式結(jié)合碳以外的原子及原子基團(tuán)，從而構(gòu)成了獨(dú)特的表面化學(xué)結(jié)構(gòu)。 ACF與 GAC有顯著的不同，其直徑小，孔隙直接開口于纖維表面，是一種典型的微孔炭，具有較大的比表面積。

ACF是一種典型的微孔炭，是超微粒子、 表面、 不規(guī)則結(jié)構(gòu)以及狹小空間的組合。超微粒子以各種方式結(jié)合在一起，形成豐富的納米孔空間，這些空間的大小與超微粒子為同一數(shù)量級，使ACF具有很大的比表面積。ACF含有許多不規(guī)則結(jié)構(gòu)—雜環(huán)結(jié)構(gòu)或含有不同表面官能團(tuán)的微結(jié)構(gòu)，所有這些使ACF具有極大的表面能，使微孔與孔壁共同作用形成強(qiáng)大的分子場，提供了一個吸附態(tài)分子物理和化學(xué)變化的準(zhǔn)高壓體系。使得吸附質(zhì)到達(dá)吸附位的擴(kuò)散路徑比 GAC短，驅(qū)動力大。

與活性炭相比，ACF及其系列產(chǎn)品具有豐富且發(fā)達(dá)的微孔，微孔孔徑可調(diào)，比表面積大，吸附容量大，吸附速率快，再生容易快速，脫附徹底，經(jīng)多次吸脫附后仍保持原有的吸附性能。因而在氣體吸附、 空氣凈化等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

ACF在催化領(lǐng)域的應(yīng)用

通過對 ACF 進(jìn)行 XRD 研究，發(fā)現(xiàn) ACF 屬于紊亂碳層堆疊的類石墨微晶結(jié)構(gòu)。 其基本結(jié)構(gòu)單元是石墨帶狀層面。 石墨層面中π 電子具有一定的催化活性，邊緣及表面缺陷處的碳原子所具有的不成對電子也可在催化中發(fā)揮作用。 表面含氧基團(tuán)又呈現(xiàn)出固體酸堿的催化作用。 ACF的表面自由基還能促進(jìn)脫 HCl、 烷烴脫氫等反應(yīng)的進(jìn)行。另外，也可直接用ACF作催化劑。

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