酚醛树脂固化和活性炭

酚醛树脂固化和活性炭
酚醛树脂是世界上最早人工合成的树脂，其原料来源广泛、造价低廉、机械强度高、耐热性能好，是目前各类树脂中研究最多的活性炭前驱体[10-12]。以酚醛树脂为前驱体制备而成的酚醛树脂基球形活性炭不仅造价低廉，而且具有炭化收率高、易于活化造孔、衍生的活性炭吸附能力强等其他活性炭产品所不具备的优异性能。国内外学者[12-14]针对其制备方法、机理及性能等进行了大量的研究。
本文对前人的研究进行了归纳总结，从酚醛树脂活性炭的制备方法、机理分析、性能表征等方面进行了详细的阐述，并对其应用现状和应用前景进行分析和预测。
活性炭是一种多孔碳材料，具有高度发达的孔隙结构和较大的比表面积，可作为理想的吸附剂使用。活性炭主要以木材、果壳、竹材和优质煤等为原料，通过破碎、过筛、炭化、活化、洗涤和烘干等一系列工序制备而成。根据形状，活性炭可分为粉末状活性炭、颗粒状活性炭、纤维状活性炭和球形活性炭[1-3]。其中，球形活性炭是一种新型高性能活性炭，其除具备活性炭的优良吸附性能外，还有自身独特的性能：外表为球形，表面光滑，颗粒均匀，具有良好的滚动性，吸附气体或液体时的流动阻力小，耐磨性好，填充密度高，孔径分布易控，纯度高而灰分低，长期使用掉屑少，较快的吸附速率，良好的生物相容性，等等。因此，近年来球形活性炭在能源、电子、环境保护、化学防护、生物医药和催化剂载体等领域得到了广泛的应用[4-6]。
球形活性炭根据其原材料(即前驱体)不同，可分为三大类[7]，即煤基、沥青基以及树脂基球形活性炭。煤基球形活性炭是以煤为前驱体，经粘结、成型制备的球形活性炭，其废料可以反复利用，生产成本低廉，环境污染小，但存在机械强度低、灰分含量高、吸附性能差、孔径不易控制和使用过程中掉屑较多等缺点，因而其应用受到了极大的限制[8]。沥青基球形活性炭是以沥青为前驱体，经成球、氧化、炭化和活化等工艺制备的球形活性炭，具有球形度好、机械强度高、孔结构丰富等优点。但是由于原材料的性质和所采用工艺的特殊性，在制备过程中必须有不熔化过程以稳定沥青球，因此其工艺路线长，成本较高[9]。树脂基球形活性炭是以高分子树脂为前驱体制备的球形活性炭，具有碳元素含量高、几乎不含灰分、分子结构均一和工艺路线简易等优点。目前已经有文献报道的树脂基球形活性炭前驱体主要包括：酚醛树脂、聚苯乙烯、纤维素、聚丙烯腈、聚二乙烯基苯、聚偏二氯乙烯和聚酰亚胺等[10-12]。

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