活性炭纖維和顆粒活性炭在VOCs吸附回收領(lǐng)域比較

常用于回收VOCs 方法有冷凝法、吸收法、吸附法和膜分離法。相比其他技術(shù)，活性炭吸附具有以下特點：

①無需使用高壓、深冷等技術(shù)，故投資小、操作費用低、維護(hù)簡單；

②活性炭具有較大的比表面積，且屬于弱極性物質(zhì)，故對廢氣具有非常好的吸附能力，對極性物質(zhì)如水的吸附性較差，因此可使用水蒸汽再生；

③吸附與脫附再生可實現(xiàn)循環(huán)操作， 吸附劑使用周期長。

工業(yè)上對吸附材料的要求須有①大的比表面積、②高的孔隙率、③大的吸附容量、④均勻的孔徑，還要有⑤較高的機械強度及⑥化學(xué)與熱穩(wěn)定性、⑦良好的可再生能力。

活性炭纖維（activated carbon fiber，ACF）是以有機纖維為前驅(qū)體通過不同途徑而制得， 其微孔孔道長度多在幾μm 到幾十μm之間， 比顆?；钚蕴浚╣ranular active carbon，GAC）（孔道當(dāng)量直徑多在幾mm 甚至十幾mm）小2 到3 個數(shù)量級，故其吸附解吸速度比GAC 快2-3 個數(shù)量級；從物理學(xué)可知，物體的表面對外存在引力，表面越大吸附力越大，活性碳纖維正是通過這種范德華力的作用吸附周邊分子并牢固與微孔之中。ACF的比表面積達(dá)1000-2500m2/g， 而GAC比表面積一般僅有700-1000m2/g，加之GAC 微孔中有一定的封閉孔和半封閉孔難以參與吸附， 而ACF 中全為開放孔，因而具有更大的有效比表面積。據(jù)相關(guān)報道ACF吸附容量是GAC 的1-40倍，見下表:

工程實踐經(jīng)驗也證明ACF對VOCs 吸附效率可達(dá)90%以上，且使用壽命長。ACF 和GAC 吸附回收工藝比較見下表，與GAC 工藝相比，以ACF 做吸附材料所開發(fā)的新工藝具有很多優(yōu)點。

康佰斯環(huán)?？萍紝I(yè)研發(fā)生產(chǎn)銷售各種規(guī)格活性炭纖維，可按客戶需求加工定制。

廈門康佰斯環(huán)?？萍加邢薰臼且患壹钚蕴可a(chǎn)、研發(fā)、銷售為一體的綜合型公司，生產(chǎn)基地分布在福建、湖南、江西、寧夏、新疆等地。公司擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的大型轉(zhuǎn)窯和機械耙爐全自動控制生產(chǎn)線，以獨有的創(chuàng)新工藝技術(shù)生產(chǎn)各種規(guī)格和型號的活性炭，主要產(chǎn)品有椰殼活性炭、果殼活性炭、木質(zhì)活性炭、煤質(zhì)活性炭、蜂窩活性炭、柱狀活性炭、顆?；钚蕴俊⒎蹱罨钚蕴?、活性炭纖維等。目前在江蘇無錫、廣東東莞等地設(shè)有大型倉儲基地，配備專業(yè)的物流配送和售后服務(wù)隊伍，為廣大客戶提供優(yōu)質(zhì)、便捷的服務(wù)。③在第50天時活性炭纖維氈對整車VOC凈化率基本維持不變，即吸附達(dá)到了飽和，這是因為在吸附過程中吸附與解吸同時存在，當(dāng)吸附速率與解吸速率一致時，凈化率達(dá)到平衡。

近日，《中國科學(xué)：技術(shù)科學(xué)》英文版（Science China Technological Sciences）以“用于清除藍(lán)的二氧化硅氣凝膠纖維的結(jié)構(gòu)控制研究”（Structural control of silica aerogel fibers for methylene blue removal）為題報道了東華大學(xué)研究團(tuán)隊關(guān)于這種新型高效吸附劑的新研究成果。

這種二氧化硅氣凝膠纖維的優(yōu)異吸附性能源于研究者對其結(jié)構(gòu)的精妙設(shè)計。“多孔吸附劑的高效吸附主要源于其內(nèi)部豐富的孔洞所提供的大的吸附面積，因此，污染物是否能快速進(jìn)入吸附劑、是否能快速達(dá)到吸附劑內(nèi)部孔洞、是否會堵塞孔洞，都直接影響吸附劑的實際性能。我們在這方面做了更多改善。較發(fā)達(dá)的比表面積和較窄的孔徑分布使得它具有較快的吸附速度和較高的吸附容量。”這項工作的主要研究者、東華大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院孟思博士介紹設(shè)計思路時說道。

從宏觀上來說，這種吸附劑是一種一維的具有中空結(jié)構(gòu)的中空纖維。這種結(jié)構(gòu)具有大的外表面和小的橫向尺寸，可以使污染物快速進(jìn)入吸附劑并到達(dá)內(nèi)部孔洞。從微觀上來說，這種吸附劑的中空纖維壁是由一種三維貫通的網(wǎng)絡(luò)孔所構(gòu)成的。另外，經(jīng)熱處理碳表面官能團(tuán)分解會形成不含氧的堿性官能團(tuán)，表面碳原子有一定程度的石墨化，石墨微晶存在大量的游離π電子，從而具有Lewis堿性特征。這種結(jié)構(gòu)能減小污染物在吸附劑內(nèi)運動所受阻力，不易發(fā)生堵塞，同時提供足夠大的表面來吸附污染物。

這種兼具高比表面積和優(yōu)良傳質(zhì)特性的多孔材料還可以廣泛應(yīng)用于催化、傳感等領(lǐng)域。

活性炭纖維檢測

（5） 采樣流程

①將某試驗車輛放入整車VOC環(huán)境艙中，去除車內(nèi)零部件表面的覆蓋物，并將覆蓋物移至環(huán)境艙之外；

②受檢汽車采樣分為準(zhǔn)備階段、封閉階段、采樣階段三個階段。準(zhǔn)備階段是將車窗、門打開，靜止放置時間不小于6h，封閉階段關(guān)閉所有門窗，受檢車輛保持封閉狀態(tài)16h，采樣階段安裝好采樣裝置，打開恒流氣體采樣器采集氣體。在填充床中流體的床層阻力小，可作為催化劑與催化劑載體使用在活性炭纖維分子內(nèi)的痕量雜原子為磷、氮、氯等。采樣時間30min，有機組分采集速率200mL/min，醛酮組分采集速率800mL/min。

（6） 測定方法

有機物質(zhì)的測定方法為：固相吸附－熱解析－氣相色譜－質(zhì)譜法 (GC-MS)，主要過程是通過加熱，使樣品中的有機污染物到達(dá)揮發(fā)和吸附的動態(tài)平衡，采用Tenax管對車內(nèi)的有機物質(zhì)進(jìn)行吸附，使得氣體中的有害組分被TENAX填料吸附，利用熱脫附儀進(jìn)行解析，GC-MS進(jìn)行定量分析。炭纖維的主要用途是作為增強材料與樹脂、金屬、陶瓷及炭等復(fù)合，制造先進(jìn)復(fù)合材料。