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材料与应用 张林峰 等·炭黑油罐区油气治理应用
改造前 改造后
图 2 呼吸口改造示意图
3.3.1 活性炭纤维的表面官能团
活性炭纤维除碳元素外，还含有少量氢、氧等元
素、聚丙烯腈基活性炭纤维还含有氮元素。
活性炭纤维的表面含有一系列活性官能团，主要
是含氧官能团，如羟基、羰基、羧基、内酯基等。有
的活性炭纤维还含有胺基、亚胺基以及磺酸基等官能
团。其含氧团的总量一般不超过 1.5 meq/g，活性炭
图 3 活性炭纤维与活性炭孔隙结构模型
纤维表面官能团对吸附有明显的影响，如聚丙烯腈基
活性炭纤维另一个特点是具有较大的外表面积， 活性炭纤维表面存在 N 官能团，所以它对含 N、S 化
而且大量微孔都开口在纤维表面，在吸附和解吸过程 合物具有独特的吸附能力。
中，分子吸附的途径短，吸附质可以直接进入微孔。
3.3.2 活性炭纤维的吸附特性
这为活性炭纤维的快速吸附，有效地利用微孔提供了 （1）吸附容量大。活性炭纤维具有发达的微孔结
条件。而活性炭需要经过由大孔、过渡孔构成的较长 构。活性炭纤维对有机化合物蒸汽有较大的吸附量，
的吸附通道。 对一些恶臭物质，如正丁基硫醇等吸附量比粒状活性
活性炭纤维孔隙结构另一个特点是孔径分布狭
炭 大 几 倍、 甚至 几 十 倍。 对 无 机 气 体 如 NO、NO 2 、
窄，孔径比较均匀。暴露在纤维表面的大部分是 20 A SO 2 、H 2 S、NH 3 、CO、CO 2 以及 HF、SiF 4 等也有很
左右的微孔，ACF 与 GAC 的孔径分布曲线如图 4。 好的吸附能力。对水溶液中的无机化合物、染料 , 苯
酸等有机化合物及贵重金属离子的吸附量也比粒状活
性碳高，有的高 5~6 倍。对微生物及细菌也有良好的
吸附能力，例如对大肠杆菌的吸附率可达 94%~99%。
表 3 为 ACF 与 GAC 对有机物的平衡吸附量。
（2）吸附速度快。由于活性炭纤维外表面积比粒
状活性炭大 1~2 个数量级，而且许多微孔直接开口在
纤维表面上，可以直接接触吸附质分子，所以，ACF
图 4 ACF 与 GAC 的细孔分布 的吸附速度快。比粒状活性碳高 2~3 个数量级，对气
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2018 第 44 卷 ·43·
