碳材料烟气脱硝综述之活性碳纤维
炭材料（活性炭、 活性焦、 活性炭纤维等）因其特有的吸附催化特性，已成为干法烟气脱硝使用的吸附剂，此工艺具有较高的竞争力和较大的发展空间，是一种具有发展前景的脱硝工艺。目前活性炭基材料吸附剂可归结为 4 类：活性炭、 活性焦、 活性炭纤维和活性半焦。
活性炭纤维是以沥青、 丙烯腈、 纤维素纤维等为原料经过聚合、 成形后，再进行氧化、 高温水蒸气活化而制得。
活性炭纤维(Activated Carbon Fiber-ACF)，亦称纤维状活性炭，作为一种理想的高效吸附材料，是在碳纤维技术和活性技术相结合的基础上发展起来的，是继粉状和粒状活性炭(Granular Activate Carbon-GAC)之后的第三代活性炭产品。
基本概述：
与其他活性炭材料相比，活性炭纤维具有比表面积大、 微孔发达、 孔径分布窄、 吸脱附速率快，再生能力强等特点。以其特殊的表面化学结构和物理吸附特性在环保、 电子、医用卫生和化工等领域中广泛应用于脱色、 除臭、 精制、 分离、 溶剂回收和废水、 废气处理等。
由于ACF表面具有各种酸碱性质不同的含氧基团，它们与金属活性组分的相互作用能力不同，从而对许多反应具有催化作用。此外，还可以通过燃烧从AC废催化剂中回收负载的贵金属。
独特的微孔结构直接分布于固体表面，使吸附质分子不需穿过大孔、 中孔而直接到达微孔的吸附部位，缩短了吸附行程，吸附速率很快，大量微孔得到充分利用，效率较高，是一种良好的吸附剂。
同时，它还是一种很好的催化剂，在低温下可以把NO氧化成 NO2，在有水的情况下转变成硝酸；
另外，它还具有还原能力，可以直接将NOx还原为N2，从而减少NOx向大气的排放。
总之 ACF吸附氧化是一种具有应用前景、 简易、 可行的烟气脱硝方法。因此，无论是作为催化剂还是载体，都显示出广阔的应用前景。
制备与分类
ACF经CF活化制得，而纤维状炭主要通过四种方法获得：
（1）烃或CO高温热解，在石墨或陶瓷板上形成结晶质的胡须状炭；（2）高温高压下石墨电极间通电，产生石墨晶须；（3）高级炭黑在非氧化气氛中，高温处理形成石墨化单晶；（4）在保持高分子纤维形状的前提下，将其炭化。绝大多数ACF都是由这种方法获得的 CF活化而成。
作为 ACF 前驱体的高分子纤维主要有粘胶基、 聚丙烯腈(PAN)基、 酚醛基、 沥青基、 聚乙烯醇(PVA)基、 苯乙烯 2 烯烃共聚基和木质素纤维等，其中前四种均已实现工业化。
不同原料生产的 ACF的主要优缺点如下图：
 |
ACF的组成、 结构与性能
ACF 主要由 C、 H、 O 三种元素组成。不同原料生产的ACF化学组成如下图：
 |
ACF中约有 60 %的 C以类石墨碳形式存在，有超过50 %的碳原子都位于内外表面，由于表面碳原子的不饱和性，它能以化学形式结合碳以外的原子及原子基团，从而构成了独特的表面化学结构。 ACF与 GAC有显著的不同，其直径小，孔隙直接开口于纤维表面，是一种典型的微孔炭，具有较大的比表面积。
ACF是一种典型的微孔炭，是超微粒子、 表面、 不规则结构以及狭小空间的组合。超微粒子以各种方式结合在一起，形成丰富的纳米孔空间，这些空间的大小与超微粒子为同一数量级，使ACF具有很大的比表面积。ACF含有许多不规则结构—杂环结构或含有不同表面官能团的微结构，所有这些使ACF具有极大的表面能，使微孔与孔壁共同作用形成强大的分子场，提供了一个吸附态分子物理和化学变化的准高压体系。使得吸附质到达吸附位的扩散路径比 GAC短，驱动力大。
与活性炭相比，ACF及其系列产品具有丰富且发达的微孔，微孔孔径可调，比表面积大，吸附容量大，吸附速率快，再生容易快速，脱附彻底，经多次吸脱附后仍保持原有的吸附性能。因而在气体吸附、 空气净化等领域有着广泛的应用。
ACF在催化领域的应用
通过对 ACF 进行 XRD 研究，发现 ACF 属于紊乱碳层堆叠的类石墨微晶结构。 其基本结构单元是石墨带状层面。 石墨层面中π 电子具有一定的催化活性，边缘及表面缺陷处的碳原子所具有的不成对电子也可在催化中发挥作用。 表面含氧基团又呈现出固体酸碱的催化作用。 ACF的表面自由基还能促进脱 HCl、 烷烃脱氢等反应的进行。另外，也可直接用ACF作催化剂。
使用微信“扫一扫”功能添加“谷腾环保网”
