第8章煤的炭素制品-1.ppt

第8章煤的炭素制品煤的炭素制品8.1炭素材料的结构与性能8.2生产原理和工艺过程8.3活性炭活性炭是由无定形炭构成的黑色多孔性固体具有极高的比表面积。活性炭不论用作吸附剂还是催化剂载体最基本的要求是具有良好的吸附性能和较高的机械强度。活性炭早期以木质为原料现在大部分用煤炭制造原料煤要求灰分低、挥发分适中、粘结性和膨胀性小、反应活性和强度高有发达的孔隙结构。生产颗粒活性炭首先要成型造粒。煤先粉碎、配加煤焦油、捏混然后成型。成型方法有挤条、压块、滚球等。活性炭是一种由含炭材料制成的外观呈黑色内部孔隙结构发达、比表面积大、吸附能力强的一类微晶质碳素材料。活性炭材料中有大量肉眼看不见的微孔。活性炭主成分除了碳元素以外还有氧、氮、氢等元素及灰份。活性炭在结构上由于碳是不规则排列在交叉连接之间有细孔造成了活性碳多微孔体积及高表面积的特性。活性炭的孔结构十分复杂形状各异孔隙大小从不到1nm直至1万nm以上按其孔隙大小可分为大孔、过渡孔微孔其大小范围如下：大孔：半径为100-2000nm主要是能使被吸附物的分子迅速地进入位于活性碳粒子更深处的内层细孔。活性炭的主要原料几乎可以是所有富含碳的有机材料如煤、木材、果壳等。这些含碳材料在活化炉中在高温和一定压力下通过热解作用被转换成活性炭。按制造方法分:活性碳的用途•溶剂回收：对苯类、酮类、酯类、石油类均能吸附回收。•贵金属提炼或回收、吸附放射性物质也可用于作为催化剂载体、气相色谱的固定相；•医药上用于包扎带急性解毒剂、人工肾脏等；•电子及能源方面应用如高容量电容、蓄电池等；•耐高温及保温材料。8.4炭分子筛8.4.3CMS的特性及筛分分离原理8.4.4CMS的制备方法煤炭基分子筛制备工艺8.5碳纤维1)、前言碳纤维的分类按习惯大致有以下三种方法：（1）、按原料分类：碳纤维（2）、按制造条件和方法分类：碳纤维（3）、按力学性能分类：碳纤维3、碳纤维的性能（十项优点；三项缺点）（5）、既能耐低温又能耐超高温（10）、碳纤维还具有耐辐射能反射中子等特性。4、碳纤维的结构——（1）、各向同性的碳纤维——（2）、各向异性的碳纤维（1）、各向同性的碳纤维普通碳纤维是由有机纤维在不加张力的情况下在惰性气体或真空中经高温处理而制成的。这类纤维的制造费用是所有碳纤维中最低的并且它的强度、弹性模量也不高。因此它主要用做高温电炉的保温材料及一般的防腐蚀材料。如果用多孔的有机纤维作原料那么碳化后得到的则是多孔的活性炭碳纤维。这种碳纤维虽然强度不太高但它的比表面积（单位重量物质所具有的表面积）特别大是一种非常好的吸附材料。各向同性的碳纤维是由玻璃状的碳即具有涡轮层叠结构的多晶状态碳组成。——微晶大小La和Lc约为1.5~3.0nm——空隙体积30~40%——密度约1.4~1.5g/cm3由于没有优先取向所以其弹性模量和抗拉强度相对较小。因此适用于填充材料和隔热材料的织物、毛毡和线绳。W.罗朗(W.Ruland)等提出了异性碳纤维结构模型其要点是：——碳纤维的基本结构单元是由宽6.0nm长在100nm以上的细带状微晶组成；——石墨层间平均距离0.3nm。这些细带或多或少地成波浪形而主要平行于纤维轴伸展；波浪形的细带形成微原纤；——细带在纵向伸展呈柳叶刀形的孔宽约20.nm长数十纳米体积约占20~30%。——碳纤维的在结构上的差别决定了其机械性能的差异。——弹性模量主要取决于微观结构特别是石墨层的波浪度。——强度取决于宏观结构中缺陷出现的频率和种类以及孔隙和裂纹。5、碳纤维的制造（1）、原料——碳纤维是不能用碳做原料来制造的。工业上制造碳纤维是以有机纤维做原料在没有氧气的情况下经过高温处理转化而来的。—含碳的有机纤维做原料在没有氧气的情况下经过高温处理将氮、氢、氧等非碳原子变成氰化氢、氨、水、甲烷、氢、氮等气态组分并把焦油等产物排除掉所剩下碳的骨架就构成了碳纤维。这是一种既经济又易于工业化生产的方法。这也就是为什么要用有机纤维做原料制造碳纤维的原因。使用有机纤维热裂解法生产碳纤维使用的原料要受到以下条件的限制：——聚合物不熔融。——聚合物在热降解中损失要小。——在热裂解中生成的碳骨架应尽可能容易再结合形成石墨的结构单元。基于上述原因目前商业上可供使用的原料有：——1）纤维素和再生纤维素。——2）聚丙烯睛均聚物、共聚物。——3）沥青和煤抽取物。（3）、用聚丙烯腈纤维制造碳纤维A、用聚丙烯腈纤维制造碳纤维分下面几个阶段：——聚丙烯腈