中孔活性炭纤维的制备及其在医药方面的应用.ppt

中孔活性炭纤维的制备及其在 医药方面的应用 报告人：欧阳洁瑜 指导老师：陈水挟教授 选题意义 活性炭纤维（ACF） 中孔活性炭纤维（meso-ACF） 活性炭纤维概述 l l 活性炭纤维活性炭纤维 含丰富微孔的纤维状炭吸附材料. l l 优点优点 成型性好、耐酸碱、导电性和化学稳定性好 、比表面大、 孔径分布集中、吸附、脱附速度快 l l 应用领域应用领域 环保工业、化学工业 l l 局限性局限性 染料分子或维他命等大分子物质难以吸附 中孔ACF的研究进展 及应用背景 设计和控制合成中孔ACF 的必要性 （不仅 可用作大分子物质的吸附，还可用于双电层电容等 新领域 ） 研究现状：Pekala课题组制成中孔炭气凝胶 Hanzawa课题组控制合成了孔结构一定的炭气凝胶 Tamai课题组从有机金属沥青混合物制得了中孔活性炭纤 维 中孔ACF的制备工艺 催化活化法 聚合物混合物或有机物凝胶的直接碳化 模板炭化法 催化活化法 l优点：产品中孔发达，微孔也十分丰富 l缺点：产品会不可避免地引进不必要的金 属离子 抽丝 有机前 驱体 预氧化 中孔活性 炭纤维 炭化、活化 高聚物 + 有机金属 聚合物混合物或有机物凝胶的 直接 碳化 1 聚合物混合物的直接炭化 两种或两种以上的热稳定性不同的聚合物 混合（物理或化学混合），然后在高温下炭 化制备ACF。 混合物各成分间的相互作用决定于它的 形态，即混合物是单一形态的还是相分离结 构的 2有机物凝胶的直接炭化 k通过熔胶凝胶反应制得有机物凝胶， 然后在高温下炭化 k优点：产物孔径分布均匀，大小容易 控制，而且比表面大，吸附性能优良 k缺点：选择合适的反应物及控制反应 进程比较困难 模板炭化法 模板炭化由两部分组成： 1.有机物在无机物模板的纳米微孔中炭化； 2.产物从模板中脱离出来 优点：可以从孔径大小或孔的形状两方面来控 制炭材料的结构，而且还可控制其宏观和微 观形态 缺点：除去炭化时所用的模板，成本高又费时 创新点 采用在前驱体中引入无机金属离子的 方法，使其既发挥催化剂的作用，又充 当活化剂，促使产物活性炭纤维中孔的 发育。 工作设想 6实验方案：重金属离子催化活化法 6工艺流程： 原料中间物 ACF产品 结构表征 性能评价 添加金属离子 预处理 炭化活化 实验结果与讨论 1.制备工艺对ACF得率的影响 ： 采用沥青纤维、粘胶纤维、离子交 换树脂等原料制得一批产品。 初步考 察了离子浓度、活化温度、活化时间对 产品得率的影响。 实验实验 号CNiSO4 （mol.L-1 ） 活化温度（ ） 活化时间时间 （ min） 得率 0.016502018.0 0.017504016.4 0.058506020.4 0.056506021.1 0.17504022.5 0.18502022.6 制备条件对粘胶基活性炭纤维产品得率的影响 实验实验 号CNiSO4 （mol.L-1 ） 活化温度 （ ） 活化时间时间 （ min） 得率 0.016502016.9 0.017504020.7 0.058506025.0 0.056506028.2 0.17504030.2 0.18502027.5 制备条件对球状活性炭产品得率的影响 小结 1. 由可以看出，离子浓度越高，产品 得率越高； 2. 由可以看出，活化温度越低，产品 得率越高； 3. 由可以看出，活化时间越短，产品 得率越高。 2.活性炭纤维的孔结构： 水蒸气活化粘胶基活性碳纤维（VACF）的孔结构 氮 吸 附 等 温 线 (77 K ) 中孔分布微分曲线 水蒸气活化沥青基活性碳纤维（PACF）的 孔结构 氮 吸 附 等 温 线 （ 77 K ） 中孔分布微分曲线 小结 活化时间的影响： 活化时间越长，所得产品的孔 径越大，越容易形成中孔ACF 3.活性炭纤维的液相吸附性能 亚甲基蓝分子式： C16H18N3SCl 3H2O 分子量: 373.9 几何尺寸(nm): 1.44 0.600.18 实验方法 配制 500 mg /L 的亚甲基蓝溶液，以该溶 液体积 : ACF产品质量 50 ml : 50 mg 的比例进行吸附实验，吸附 25 h 后测定 溶液的吸光度变化，从而得出其吸附量 多孔炭材料对亚甲基蓝吸附量 编编 号 原料 活化温度 ( ) 活化时间时间 ( min ) 吸附量 ( mg / g ) 剑剑麻基纤维纤维 85050136.1 离子交换树换树 脂7505070.8 离子交换树换树 脂8505085.3 粘胶纤维纤维 8502583.4 粘胶纤维纤维 8505090.8 小结 由上表可以看出： 1. 剑麻基ACF对亚甲基蓝的吸附效果较 好，说明其活化效果较好，孔径相对较 大。 2. 活化温度越高，时间越长，吸附量越 大，说明在较高温度下，延长活化时间 有利于产品孔径的扩大 ACF的抗菌性能实验 大肠杆菌与金黄色葡萄球菌的对比实验： 由左表可知，经过24 h 后，溶液中的大肠 杆菌可被载银 ACF 完全杀灭；而未载银 ACF对大肠杆菌也表 现出良好的吸附特性 ，表明活性炭纤维的 中孔对细菌有强的吸 附作用 样样品细细菌浓浓度(cfu/mL) 原液24小时时后 SACF 5.00107 5103 SACF-AgCl0 SACF-AgI0 VACF 1.5104 VACF-AgCl0 VACF-AgI0 blank ACF抗大肠杆菌活性 ACF抗金黄色葡萄球菌活性 l由左表可看出， 载银ACF对溶液 中的金黄色葡萄 球菌杀灭率可达 到100，而未 载银ACF对其不 起作用 样样品细细菌浓浓度(cfu/mL) 原液24小时时后 SACF- AgCl 1107 0 ZCSACF- AgCl 0 AC- AgCl0 SACF-AgI1.6102 SACF VACF AC 小结 由上面的分析可以看出： 1.载银活性炭纤维表现出极强的杀菌性能 。 2. 活性炭纤维含有一定量的中孔，因而 较大尺寸的细菌也有一定的吸附能力。 结论 l镍盐活化剂浓度对活性炭纤维的得率影响 较大，离子浓度越高，产品得率相对较高 。 l控制制备条件，包括延长活化时间、提高 活化温度，所得活性炭纤维具有一定量的 中孔。 l活性炭纤维含有一定量的中孔并具有较高 的比表面积，因而对大尺寸分子亚甲基蓝 有较高的吸附容量，也可以吸附一定数量 的大肠杆菌。 鸣谢 $国家自然科学基金 $中山大学化学与化学工程学院创新基金 F陈水挟老师的悉心指导 F综合化学实验室的老师 F材料所的老师及师兄、师姐 0B3F6I9LdOgRjVmYq!t&w-z1C4G7JbMePhTkWnZr$u(x+A2E5H8KcNfRiUlXp#s%v)y0C3F6IaLdOgSjVnYq!t*w-z1D4G8JbMeQhTkWoZr$u(x+B2E5H9KcNfRiUmXp#s&v)y0C3F7IaLdPgSjVnYq$t*w-A1D4G8JbNeQhTlWoZr%u(y+B2E6H9KcOfRjUmXp!s&v)z0C4F7IaMdPgSkVnYq$t*x-A1D5G8JbNeQiTlWo#r%u(y+B3E6H9LcOfRjUmYp!s&w)z0C4F7JaMdPhSkVnZq$u*x-A2D5G8KbNfQiTlXo#r%v(y+B3E6I9LcOgRjUmYp!t&w)z1C4F7JaMePhSkWnZq$u*x+A2D5H8KbNfQiUlXo#s%v(y0B3F6I9LdOgRjVmYq!t&w- z1C4G7JaMePhTkWnZr$u*x+A2E5H8KcNfQiUlXp#s%v)y0B3F6IaLdOgSjVmYq!t*w-z1D4G7JbMeQhTkWoZr$u(x+B2E5H9KcNfRiUmXp#s&v)y0C3F6IaLdPgSjVnYq!t*w-A1D4GNfQiUlXp#s%v)y0B3F6IaLdOgSjVmYq!t*w-z1D4G7JbMeQhTkWoZr$u(x+A2E5H9KcNfRiUlXp#s&v)y0C3F6IaLdPgSjVnYq!t*w-A1D4G8JbMeQhTlWoZr%u(x+B2E6H9KcOfRiUmXp!s&v)z0C3F7IaMdPgSkVnYq$t*w-A1D5G8JbNeQhTlWo#r%u(y+B2E6H9LcOfRjUmXp!s&w)z0C4F7IaMdPhSkVnZq$t*x- 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