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自1962年美国专利涉及随后美国ORNL使用活性炭纤维过滤放射性碘辐射以来,不同前驱体有机纤维及其活性炭纤维的研究和应用得到快速发展。美国、英国、前苏联、特别是日本,是研究和使用ACF胶的大国,年产量近千吨。国内的ACF胶研究起始于80年代末期,到90年代后期陆续出现工业化装置。大多处于实验室研究阶段。
表面化学改性主要改变ACF胶的表面酸、碱性,引入或除去某些表面官能团。经高温或经氢化处理可脱除表面含氧基团(还原);通过气相氧化和液相氧化的方法可获得酸性表面。改性需综合考虑物理结构与化学结构的影响。
ACF胶制造方法:前驱体原料的不同,ACF的生产工艺和产品的结构也明显不同。ACF的生产一般是将有机前驱体纤维在低温200 ℃~400 ℃下进行稳定化处理,随后进行(炭化)活化。常用的活化方法主要有:用CO2或水蒸汽的物理活化法以及用ZnCI2,H3PO,H2PO4,KOH 的化学活化法,处理温度在700 ℃~1 000 ℃间,不同的处理工艺(时间,温度,活化剂量等)对应产品具有不同的孔隙结构和性能。用作ACF前驱体的有机纤维主要有纤维素基,PAN基,酚醛基,沥青基,聚乙烯醇基,苯乙烯/烯烃共聚物和木质素纤维等。商业化的主要是前4种。
ACF胶功能化方法:功能化主要通过孔隙结构控制和表面化学改性来满足对特定物质的高效吸附转化。
ACF胶通常适用于气相和液相低分子量分子(MW=300以下)的吸附。当吸附剂微孔大小为吸附质分子临界尺寸的两倍左右时,吸附质较容易吸附。孔径调整的目的就是使ACF的细孔与吸附质分子尺寸相当,通常采用下列方法:
1、活化工艺或活化程度的改变(至纳米级);
2、在原纤维中添加金属化合物或其它物质经炭化活化,或采用ACF添加金属化合物后再活化(中孔为主),原料纤维预先具有接近大孔的孔径(大孔);
3、烃类热解在细孔壁上沉积、高温后处理(使孔径变小)。
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