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本课题以废旧有机纤维为原料制备活性炭纤维(ACF, activated carbon fiber)。详细开展了制备活性炭纤维的废旧有机纤维原料选择、活性炭纤维的炭化和不同活化方法(CO2法和KOH法)的工艺研究,并对制备的活性炭纤维结构和性能通过红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)、吸附量和元素分析等进行表征,主要研究结果如下:(1)根据得率、吸附量和不同活化剂等影响因素,从制备活性炭纤维的废旧有机纤维原料(废旧棉布、废旧有机丝、废旧毛线)中,综合考虑选出较好的一种原料。不同原料所制备的ACF的得率随活化温度升高均呈降低趋势,其中毛线的得率随温度降低最快,其次为有机丝,棉布尽管在温度较低时得率较低,但得率随温度变化趋势最小。从收缩率来看,棉布、有机丝收缩率随活化温度变化较小,而毛线随温度变化较大。对三种原料分别选用CO2和H2O作为活化剂,相同活化剂条件下,随活化温度升高,ACF的吸附量(碘和亚甲基蓝)先增加再减少;活化温度相同时,CO2活化制备的ACF吸附量比H2O活化的效果好。由吸附量测试知,废旧棉布的饱和吸附量达到145mg/g,优于另外两种原料。(2)针对最佳原料废旧棉布,研究炭化对制备的活性炭纤维性能的影响。炭化温度对制备的活性炭纤维得率和吸附量的影响显著。随炭化温度增加,炭化得率呈下降趋势;收缩率呈上升趋势;吸附量总体呈先升高后降低趋势,在750℃时达到最大值。炭化时间对制备的活性炭纤维的影响与炭化温度基本一致,吸附量在50min时达到最大值。由此确定最佳的炭化条件为:温度750℃,时间50min。(3)研究了CO2活化法对制备的废旧棉布ACF性能的影响。活化温度对活化收缩率的影响不明显;对ACF活化得率的影响非常显著,随活化温度升高,活性炭纤维的活化得率迅速下降;活化温度对比表面积和吸附性能的影响有相同的趋势,随温度的增加先升后降,在900℃有最大值。活化时间对其性能影响也较显著,且时间和温度具有互补性,在80min时效果较好。随活化剂流量增加,吸附量呈先升高后降低趋势,在流量为200ml/min时达到最大值。CO2法制备的废旧棉布ACF的最佳活化条件:温度为900℃、时间为80min、活化剂流量200ml/min。(4)研究了KOH活化法对制备的废旧棉布ACF性能的影响。在相同浓度的KOH溶液中浸泡废旧棉布炭化丝,浸渍率在6小时内呈线性增加,超过6小时,浸渍率变化不明显。随KOH溶液浓度的增大,ACF的活化得率呈降低趋势;而吸附量呈先上升后下降趋势,在浓度为20%时达最大值。活性炭纤维的比表面积和得率受活化温度的影响显著,随温度升高比表面积迅速增加,在850℃出现峰值1378m2/g,超过850℃后,比表面积下降。随时间的延长,活化得率不断下降,ACF的比表面积呈先增加后减少的趋势。由此确定KOH法最佳活化条件为:浸渍时间6小时,KOH溶液浓度20%,温度850℃,时间60min。(5) KOH法制备的废旧棉布基ACF与CO2法进行比较,结果KOH法制备的活性炭纤维的吸附性能和比表面积都优于CO2法。