中孔活性炭纖維的制備和其在醫(yī)藥方面的應用專家講座

中孔活性炭纖維制備及其在醫(yī)藥方面應用匯報人：歐陽潔瑜指導老師：陳水挾教授中孔活性炭纖維的制備和其在醫(yī)藥方面的應用專家講座第1頁選題意義活性炭纖維（ACF）中孔活性炭纖維（meso-ACF）中孔活性炭纖維的制備和其在醫(yī)藥方面的應用專家講座第2頁活性炭纖維概述活性炭纖維含豐富微孔纖維狀炭吸附材料.優(yōu)點成型性好、耐酸堿、導電性和化學穩(wěn)定性好、比表面大、孔徑分布集中、吸附、脫附速度快

應用領域環(huán)境保護工業(yè)、化學工業(yè)不足染料分子或維他命等大分子物質(zhì)難以吸附中孔活性炭纖維的制備和其在醫(yī)藥方面的應用專家講座第3頁中孔ACF研究進展

及應用背景

設計和控制合成中孔ACF必要性（不但可用作大分子物質(zhì)吸附，還可用于雙電層電容等新領域）研究現(xiàn)實狀況：Pekala課題組制成中孔炭氣凝膠Hanzawa課題組控制合成了孔結構一定炭氣凝膠

Tamai課題組從有機金屬－瀝青混合物制得了中孔活性炭纖維

中孔活性炭纖維的制備和其在醫(yī)藥方面的應用專家講座第4頁中孔ACF制備工藝

催化活化法聚合物混合物或有機物凝膠直接碳化模板炭化法

中孔活性炭纖維的制備和其在醫(yī)藥方面的應用專家講座第5頁催化活化法優(yōu)點：產(chǎn)品中孔發(fā)達，微孔也十分豐富缺點：產(chǎn)品會不可防止地引進無須要金屬離子抽絲

有機前驅(qū)體預氧化中孔活性炭纖維炭化、活化高聚物+有機金屬中孔活性炭纖維的制備和其在醫(yī)藥方面的應用專家講座第6頁聚合物混合物或有機物凝膠

直接 碳化1聚合物混合物直接炭化

兩種或兩種以上熱穩(wěn)定性不一樣聚合物混合（物理或化學混合），然后在高溫下炭化制備ACF?；旌衔锔鞒煞蓍g相互作用決定于它形態(tài)，即混合物是單一形態(tài)還是相分離結構

中孔活性炭纖維的制備和其在醫(yī)藥方面的應用專家講座第7頁2有機物凝膠直接炭化

經(jīng)過熔膠凝膠反應制得有機物凝膠，然后在高溫下炭化優(yōu)點：產(chǎn)物孔徑分布均勻，大小輕易控制，而且比表面大，吸附性能優(yōu)良缺點：選擇適當反應物及控制反應進程比較困難中孔活性炭纖維的制備和其在醫(yī)藥方面的應用專家講座第8頁模板炭化法

模板炭化由兩部分組成：1.有機物在無機物模板納米微孔中炭化；2.產(chǎn)物從模板中脫離出來

優(yōu)點：能夠從孔徑大小或孔形狀兩方面來控制炭材料結構，而且還可控制其宏觀和微觀形態(tài)缺點：除去炭化時所用模板，成本高又費時中孔活性炭纖維的制備和其在醫(yī)藥方面的應用專家講座第9頁創(chuàng)新點

采取在前驅(qū)體中引入無機金屬離子方法，使其既發(fā)揮催化劑作用，又充當活化劑，促使產(chǎn)物活性炭纖維中孔發(fā)育。中孔活性炭纖維的制備和其在醫(yī)藥方面的應用專家講座第10頁工作構想試驗方案：重金屬離子催化活化法工藝流程：原料中間物ACF產(chǎn)品結構表征性能評價添加金屬離子預處理炭化活化中孔活性炭纖維的制備和其在醫(yī)藥方面的應用專家講座第11頁試驗結果與討論1.制備工藝對ACF得率影響：

采取瀝青纖維、粘膠纖維、離子交換樹脂等原料制得一批產(chǎn)品。初步考查了離子濃度、活化溫度、活化時間對產(chǎn)品得率影響。

中孔活性炭纖維的制備和其在醫(yī)藥方面的應用專家講座第12頁試驗號CNiSO4（mol.L-1）活化溫度（℃）活化時間（min）得率①0.016502018.0％②0.017504016.4％③0.058506020.4％④0.056506021.1％⑤0.17504022.5％⑥0.18502022.6％制備條件對粘膠基活性炭纖維產(chǎn)品得率影響中孔活性炭纖維的制備和其在醫(yī)藥方面的應用專家講座第13頁試驗號CNiSO4（mol.L-1）活化溫度（℃）活化時間（min）得率①0.016502016.9％②0.017504020.7％③0.058506025.0％④0.056506028.2％⑤0.17504030.2％⑥0.18502027.5％制備條件對球狀活性炭產(chǎn)品得率影響中孔活性炭纖維的制備和其在醫(yī)藥方面的應用專家講座第14頁小結1.由②⑤能夠看出，離子濃度越高，產(chǎn)品得率越高；2.由③④能夠看出，活化溫度越低，產(chǎn)品得率越高；3.由⑤⑥能夠看出，活化時間越短，產(chǎn)品得率越高。中孔活性炭纖維的制備和其在醫(yī)藥方面的應用專家講座第15頁2.活性炭纖維孔結構：

水蒸氣活化粘膠基活性碳纖維（VACF）孔結構

氮吸附等溫線(77K)

中孔活性炭纖維的制備和其在醫(yī)藥方面的應用專家講座第16頁中孔分布微分曲線中孔活性炭纖維的制備和其在醫(yī)藥方面的應用專家講座第17頁水蒸氣活化瀝青基活性碳纖維（PACF）孔結構氮吸附等溫線（77K）中孔活性炭纖維的制備和其在醫(yī)藥方面的應用專家講座第18頁中孔分布微分曲線

中孔活性炭纖維的制備和其在醫(yī)藥方面的應用專家講座第19頁小結活化時間影響：活化時間越長，所得產(chǎn)品孔徑越大，越輕易形成中孔ACF中孔活性炭纖維的制備和其在醫(yī)藥方面的應用專家講座第20頁3.活性炭纖維液相吸附性能

亞甲基藍分子式：C16H18N3SCl·3H2O分子量:373.9幾何尺寸(nm):1.44×0.60×0.18中孔活性炭纖維的制備和其在醫(yī)藥方面的應用專家講座第21頁試驗方法配制500mg/L亞甲基藍溶液，以該溶液體積:ACF產(chǎn)品質(zhì)量＝50ml:50mg百分比進行吸附試驗，吸附25h后測定溶液吸光度改變，從而得出其吸附量中孔活性炭纖維的制備和其在醫(yī)藥方面的應用專家講座第22頁多孔炭材料對亞甲基藍吸附量

編號

原料

活化溫度(℃)活化時間(min)吸附量(mg/g)①劍麻基纖維

85050136.1②離子交換樹脂7505070.8③離子交換樹脂8505085.3④粘膠纖維

8502583.4⑤粘膠纖維

8505090.8中孔活性炭纖維的制備和其在醫(yī)藥方面的應用專家講座第23頁小結由上表能夠看出：1.劍麻基ACF對亞甲基藍吸附效果很好，說明其活化效果很好，孔徑相對較大。2.活化溫度越高，時間越長，吸附量越大，說明在較高溫度下，延長活化時間有利于產(chǎn)品孔徑擴大

中孔活性炭纖維的制備和其在醫(yī)藥方面的應用專家講座第24頁ACF抗菌性能試驗

大腸桿菌與金黃色葡萄球菌對比試驗：由左表可知，經(jīng)過24h后，溶液中大腸桿菌可被載銀ACF完全殺滅；而未載銀ACF對大腸桿菌也表現(xiàn)出良好吸附特征，表明活性炭纖維中孔對細菌有強吸附作用樣品細菌濃度(cfu/mL)原液二十四小時后SACF5.00×1075×103SACF-AgCl0SACF-AgI0VACF1.5×104VACF-AgCl0VACF-AgI0blank∞ACF抗大腸桿菌活性

中孔活性炭纖維的制備和其在醫(yī)藥方面的應用專家講座第25頁ACF抗金黃色葡萄球菌活性

由左表可看出，載銀ACF對溶液中金黃色葡萄球菌殺滅率可到達100％，而未載銀ACF對其不起作用樣品細菌濃度(cfu/mL)原液二十四小時后SACF-AgCl1×1070ZCSACF-AgCl0AC-AgCl0SACF-AgI1.6×102SACF∞VACF∞AC∞中孔活性炭纖維的制備和其在醫(yī)藥方面的應用專家講座第26頁小結由上面分析能夠看出：1.載銀活性炭纖維表現(xiàn)出極強殺菌性能。2.活性炭纖維含有一定量中孔，因而較大尺寸細菌也有一定吸附能力。中孔活性炭纖維的制備和其在醫(yī)藥方面的應用專家講座第27頁結論鎳鹽活化劑濃度對活性炭纖維得率影響較大，離子濃度越高，產(chǎn)品得率相對較高?？刂浦苽錀l件，包含延長活化時間、提升活化溫度，所得活性炭纖