低成本生物质基活性碳纤维材料生产技术

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项目简介

活性碳纤维(Activated Carbon Fiber,简称ACF)是继粉状活性碳(PAC)和颗粒活性碳(GAC)以后的第三代产品,是在20世纪60年代逐渐发展起来的新型活性碳,广泛应用于水处理,废气处理,电子与能源,工业催化以及医疗防护等方面。但活性碳纤维的应用目前受到两个主要因素的限制:1)活性碳纤维的生产成本过高;2)活性炭纤维的微孔结构,孔径范围狭窄,限制了其对大分子污染物的吸附。为了进一步拓展活性碳纤维的应用,需要开发低成本高性能的活性碳纤维生产技术。

本项目采用生物质(农业废弃物:秸秆,麦秸,谷壳等)为原料,创新性地利用生物质油来代替各种高分子前体制备高性能的活性碳纤维。通过控制聚合和复合成型工艺,得到各种生物质油基的活性碳纤维材料前体。通过精确控温碳化过程,成功制得以生物质油为前提的高性能活性碳纤维(ACF),氮气吸附测定的BET比表面达到2600m2/g, 纤维的直径在10-20微米,具有较强的机械性能。本项目开发的生物质基活性碳纤维材料生产技术,在实验室已经成功建成和运行小试设备,采用批量处理的方式,最大获取的成型碳布尺寸为50cm*100cm, 目前建立中试的连续化装置。

生物质基活性碳纤维材料生产流程

应用领域

生物质基高比表面碳纤维布作为电磁波屏蔽材料基质取得优良的吸波效果,经过大量筛选发现五种材料的电磁波反射SE值dB绝对值大于20,能有效吸收大部分电磁波。在实验室制备的10cm×20cm超薄超轻碳布,厚度0.5mm, 质量不到一般同面积吸波材料的1/10,能满足目前军工和民用对吸波材料高效轻薄的要求。 超级电容测试表明生物质基碳纤维材料具有明显的双电容特性,适合于作为超级电容的集电体材料。

生物质基高比表面碳纤维布作为电磁波屏蔽材料的吸波效果

此外,本项目开发的生物质基活性碳纤维材料在水体净化杀菌及空气流防霉净化方面都表现出优异的性能,其各项技术指标按照国标的要求进行了检测。

本项目涉及的原料低廉,碳化设备与工艺为自有技术,相对国外公司的技术,一次性投入不高,总体技术成本是市面上相同性能PAN或其他高分子基活性碳纤维的20-30%,而且高性能的活性碳纤维材料有广泛的市场,其价格处于高位,所以产出的经济效益可观,还可实现农业废弃物真正的可持续利用,有利于培育发展新的战略产业。

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