第8章煤的炭素制品-1(1).ppt

06十一月2024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
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3、碳纤维的性能

（十项优点；三项缺点）（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：
——聚丙烯腈的氧化阶段
——黑化纤维的炭化阶段
——碳纤维的拉伸石墨化阶段
B、聚丙烯腈纤维制造碳纤维的工艺流程图（4）、用沥青制造碳纤维

——石油沥青经过处理后拉出的石油沥青纤维，是制造碳纤维的一种优良原料。它的特点是价格便宜、