亦称纤维状活性炭，是性能优于活性炭的高效活性吸附材料和环
保工程材料。
它是由纤维状前驱体（聚丙基烯腈基、沥青基。。。），经一定 的程序炭化活化而成。
其超过50%的碳原子位于内外表面，构筑成独特的吸附结构，被
称为表面性固体。 较发达的比表面积和较窄的孔径分布使得它具有较快的吸附脱附
速度和较大的吸附容量。
2. 分子筛
X型分子筛
常用沸石分子筛
型号 孔径大小 (Å) 典型化学组成 SiO2与 Al203比 2
3A (钾型） 4A (钠型）
5A (钙型） 10X (钙型） 13X (钠型） Y (钠型） 钠丝光沸石
～3 ～4
～5 8～9
2/3K20· 1/3Na20· Al203· 2SiO2 Na20· Al203· 2SiO2
《吸附剂制备与应用》之
常用吸附剂的制备
常用吸附剂应具备的条件

定义：能有效地从气体或液体中吸附其中某些成分
的固体物质。
吸附主要发生在吸附剂内孔表面
常用吸附剂应具备的条件
应具备的条件：
较强的吸附能力，即要求较大的比表面积 不与吸附质及其它相接触的介质发生化学反应 有良好的机械强度和热强度 易再生不易劣化 具有商业性生产规模和比较低廉的价格
1. 活性炭
生活中常见的活性炭
木质活性炭 ：以木屑、木炭等 制成的活性炭
果壳活性炭：以椰子壳、核桃壳、杏 核壳等制成的活性炭
1. 活性炭
煤质活性炭：以褐煤、泥煤、烟煤、 无烟煤等制成的活性炭 再生活性炭 ：以用过的废炭为原料，进 行再活化处理的再生活性炭
1. 活性炭
1.3 活性炭的制备
炭化
1. 活性炭
1.3.2 活化阶段
• 活化就是赋予炭颗粒活性，使炭形成多孔的结构，具有发达的表
面积的过程。 （1）活化方法分类 活化方法通常有三种，即化学活化法、物理活化法和物理化学联 合活化法 1）化学活化法
即将含碳原料与化学药品活化剂混捏，然后活化制取活性炭。药
品有ZnCl2,H3PO4,K2SO4及K2S等。
2. 分子筛
2.2 分子筛的特点

分子筛的孔道单一，只能吸附能通过这些孔道的分子
孔道比面的吸附势要高，决定了在吸附质的浓度很低时仍有较大 的吸附量

极性吸附剂，对水和不饱和烃具有很大的亲和力，硅铝比影响分 子筛的极性，硅铝比提高，极性下降。
2. 分子筛
球形分子筛颗粒
2. 分子筛
2.3 沸石分子筛的结构
应用：它不仅可以作为吸附剂，还可以作为脱色剂和催化剂载体，使它在化学工业、
国防工业、环境保护、食品工业等方面得到了广泛的应用。
1. 活性炭
1.2 分类
由于原料来源、制造方法、外观形状和应用场合不同，活性炭的种类 很多，到目前为止尚无精确的统计，大约有上千个品种。 按原料来源分：1. 木质活性炭 4.再生活性炭 2.煤质活性炭 3. 矿物质原料活性炭 5.其它原料的活性炭
分，它是影响活性炭强度主要因素，在灰分与碳接触的界面上，
灰分会造成裂纹，影响活性炭的强度。 但是，无机物中的碱金属，铜，铁等氧化物和碳酸盐，对 碳和水蒸气的反应有催化作用，因此，在炭化料中加入少量的 铁、钴、镍、钒等氧化物，可加速碳与水蒸气的反应。
（2）影响活化的主要因素 7）炭粒度的影响
炭颗粒小，活化速度快，这是显而易见的道理。 粒度过大，活化反应受活化剂在炭颗粒内扩散速度的影响， 活化剂与炭的接触面积小，会发生颗粒外部已烧失，而内部还未
按制造方法分：1. 化学法活性炭（化学炭） 2. 物理法活性炭（物理炭） 3.化学–物理法活性炭
按外观形状分：1. 粉状活性炭 2. 颗粒活性炭 4. 圆柱形活性炭 5. 球形活性炭 3. 不定型颗料活性炭 6. 其它形状的活性炭
按孔径大小分：1.大孔（孔径>500A°） 2.介孔（孔径20 A ～500A°） 3.微孔 （孔径< 20A°）
活化
把有机原料在隔绝 空的条件下加热以 减少非碳成分，制 作出适合于后一步 活化反应的碳质材 料
即造孔过程，气体与 碳发生氧化反应，将 碳化物表面侵蚀，使 之产生微孔发达的构 造，同时高温产生的 水煤气能将附在碳表 面的有机物除去，使 碳产生活性
1. 活性炭
活性炭的生产工艺流程图
以太西无烟煤作为主 原பைடு நூலகம்为例。原料煤入 厂后，被粉碎到一定 细度（一般为200目）， 然后配入适量黏结剂 （一般为煤焦油）在 混捏设备中混合均匀， 然后在一定压力下用 一定直径模具挤压成 炭条，炭条经炭化、 活化后，经筛分、包 装制成成品活性炭



吸附、脱附速度快；
加工成型性好，可制成无纺布、布、纸、毡等； 具有较高强度，不易粉化，不造成二次污染； 具有较强的氧化还原能力，可用于贵金属回收； 含氮ACF对含硫有机物具有特殊吸附能力。
1. 活性炭
1.4 活性碳纤维(ACF)
1.4.4 ACF与颗粒状活性炭的区别：
活性炭：活性炭含有大孔，中孔和微孔，其吸附主要为物理
吸附，吸附过程一般分为3个阶段：外部扩散 、内部扩散、 吸 附反应。主要影响吸附速率的是前两个阶段。
活性炭纤维：大量的微孔直接开于表面。 没有内部扩散阶段。
吸附过程只有两步：外部扩散、吸附反应。没有内部扩散阶段。 此外，活性炭纤维的主要成分是C，但也存在微量的杂质原子， 包括O、H，此外还有N、S等。它们与C结合形成相应的官能团， 其中以含氧基团在活性炭纤维表面含量较为丰富。这些特征赋予炭 纤维具有优良的吸附性能
1. 活性炭
1.3.1 炭化阶段
所谓炭化就是把有机原料在隔绝空气的条件下加热以减少非碳成分，制 出适合于后一步活化反应的碳质材料。炭化通常都在1000℃以下进行， 有下面3个阶段。 ① 在400 ℃以下，发生脱水，脱酸等一次分解反应，但炭中还残存— O—结合； ② 在400-700 ℃ ，—O— 结合被破环，氧以H2O，CO，CO2等形式 析出而芳核间的结合开始形成； ③ 脱氢，芳核间大量产生并直接结合，形成二维平面结构的中间物， 同时结合成—CH2— ，形成三维立体结构。
（2）多元环 Ring : 沸石的次级结构单元 SBU
2. 分子筛
2.3 沸石分子筛的结构
（3）笼 Cage： 三维空间的多面体，是构成沸石分子筛的主要结构单元
2. 分子筛
2.3 沸石分子筛的结构
（4）链状结构单元和层状结构单元
mordenite
ZSM-5
2. 分子筛
沸石分子筛中的原子形成笼形结构，其空穴大小决定了所能吸附 分子的大小。 A型分子筛
• 沸石晶胞的化学式： M x/n [ (AlO2) x (SiO2) y ] H2O
M x/n ： 阳离子，保持晶体的电中性
(AlO2) x (SiO2) y ： 沸石晶体的骨架，具有不同形状的孔和孔道
H2O ： 化学吸附和物理吸附的水分子，物理吸附的
水分子在一定的条件下可发生可逆的吸附和 脱附
1. 活性炭
（2）影响活化的主要因素
5）活化剂流速及浓度的影响
活化剂的流速大，它与炭反应速率增加，产生不均匀活化， 导致微孔减少； 活化剂流速低时，孔容积反而增加，但比表面减小；
因此活化剂适当的流速是保证活性炭质量的因素之一。
1. 活性炭
（2）影响活化的主要因素 6）炭化料灰分的影响
炭化料中无机成分在炭化和活化过程中，大部分转化为灰
常用吸附剂
活性炭
沸石（分子筛）
常用吸附剂
硅胶
活性氧化铝
2. 分子筛
2.1 简介
分子筛是人工合成的无机吸附剂,其组成与天然沸石相近,是铝、
硅酸盐类的化合物。
具有特定且均匀一致的孔径 ，只允许比其微孔孔径小的分子吸 附上去，比其微孔大的分子则不能进入， 故称为分子筛。 比表面积在400～1000 m2/g。 主要用于各种气体和液体的干燥，芳烃、烷烃的分离及用作催 化剂及催化剂载体等。
活化的现象。
颗粒过小，活化气流通过阻力加大，也达不到均匀活化的 目的， 因此炭粒的粒度直接影响活化速度和活化均匀程度，炭的粒 度要均匀。在反应过程中，炭粒度逐渐变小，有利于活化，但灰
分附在炭颗粒外表面，会影响活化剂的作用。
1. 活性炭
1.4 活性碳纤维(Activated carbon Fiber，ACF) 1.4.1 ACF简介
1. 活性炭
（1）活化方法分类
2）物理活化法（气体活化法） 在活化过程中通入气体活化剂如二氧化碳，水蒸气，空气等。
3）物理化学联合活化法 一般先进行化学药品活化，然后进行物理活化。由物理活化
法特别是用水蒸气活化制成的产品，微孔发达，对气相物质有
很好的吸附力；由化学药品活化法制得的活性炭次微孔发达， 可用于液相吸附。
常用吸附剂
活性炭
沸石
常用吸附剂
硅胶
活性氧化铝
另外常用的吸附剂有硅藻土，吸附树脂，黏土等等。。。
1. 活性炭
1.1 简介 活性炭又称活性炭黑。是黑色粉末状或颗粒状的无定形碳。 组成：活性炭主成分除了碳以外还有氧、氢等元素。 结构：由于微晶碳是不规则排列，在交叉连接之间有细孔，活化时会产生碳组织缺
陷，因此它是一种多孔性含碳物质，具有很强的吸附能力。
0.7Ca0· 0.3Na20· Al203· 2SiO2 0.8Ca0· 0.2Na20· Al203· 2.5 SiO2 Na20· Al203· 2.5SiO2 Na20· Al203· 5SiO2 Na20· Al203· 10SiO2 5 10
2.5
9 ～ 10 9 ～ 10 ～5
2. 分子筛
1. 活性炭
（2）影响活化的主要因素 3）原料煤性质的影响
不同的煤种、含碳量、含氧量、含氢量都不同，煤的化学结 构也不同。在一定温度下，对活化剂反应的速率也不尽相同。因 此，原料煤不同，选用的活化生产工艺略有不同。无烟煤为原料 的活化温度可比烟煤的活化温度高20-30℃。