1、 Some researchlDiscovery research aimed at identifying a 100%-selective active site is ongoing both in industry and in academia.An example:a catalyst that decreases by-product pollutant CCl4 selectivity during the manufacture of phosgene has been recently discovered.The conventional coconut carbon-b
2、ased catalyst produced about 500 ppm of CCl4 in the exhaust,which had to be reduced to below 100 ppm to meet the tighter regulations.The new catalyst has reduced CCl4 levels to below 50 ppm and produces more phosgenelComputational chemistry is being increasingly used to probe the active site.lThere
3、is a need for tools that represent and track molecular species in complex feeds.This is especially true in petroleum refining.lMolecular modeling is being used to estimate transport coefficients in zeolites(Theodorou et al.,1996).There is a continuing need to extend the work to more complex feed and
4、 catalyst systems.lProcess technology for the on-site manufacture and immediate use of hazardous chemicals eliminates the need to transport,store and handle hazardous chemicals.lAn alternate approach to on-site generation is to develop technology that renders materials non-hazardous prior to shippin
5、g.An example:used in the delivery of HCN to mine sites for gold extraction,is to reduce the risk of exposure by converting HCN to solid NaCN prior to shipment.lThere is an active interest in finding new uses for by-products or converting by-products to useful products.lThe two primary options for de
6、stroying VOCs are by thermal or catalytic oxidation.lThermal oxidizers(combustion devices):achieve high destruction efficiency if properly operated at the 3Ts:temperature,turbulence,and residence time.lCatalytic oxidizers may be bead beds or monoliths.The active catalytic ingredients(usually noble m
7、etals)are typically supported on a high surface area alumina(Spivey,1987).Catalytic systems can typically operate at a much lower excess oxygen concentration than thermal oxidizers.lNitrogen oxides are primarily formed by the oxidation of fuel-bound nitrogen and by reaction of air-derived nitrogen w
8、ith oxygen at high temperature.lreducing high temperature hot spots,increasing turbulence,and increasing the residence time.lAnother approach is the development of an burner that operates at high levels of excess air(Bartz et al.,1996).lA third approach is via catalytic combustion.lIn special cases,
9、technologies may be combined to provide a cost-effective control option.lExamples:when ammonia is added,noble metals are known to convert NOx at lower temperatures than V2O5/TiO2 catalysts.lThere may also be opportunities to trade emissions of one pollutant against another.lWastewater treatment is a
10、 significant issue for the chemical processing industry.lBiofiltration and biotreatment are being increasingly used for treating air and water streams,respectively.lThe need to better understand the thermochemical and kinetic aspects of aqueous treatment systems is expected to become increasingly im
11、portant.lThe safe handling and disposal of plant equipment has been discussed by Bollinger et al.(1996).There are also materials that have to be disposed,from time to time,during plant operation.lFor example,the disposal of spent catalyst is an important issue for chemical and power plants.lA number
12、 of proprietary technologies are being developed for treating waste polymers.An attractive option is to depolymerize the waste for reuse.lHowever,this is difficult to do in cases where the waste is a blend of individual polymers.发光材料在交通、工业以及人们日常生活中用途广泛。发光材料在交通、工业以及人们日常生活中用途广泛。不难看出不难看出,稀土发光材料已成为我国信息显
13、示稀土发光材料已成为我国信息显示,照明工程照明工程,光电光电子等产业中的支柱材料。传统的发光材料是以硫化锌为代表子等产业中的支柱材料。传统的发光材料是以硫化锌为代表的荧光材料。由于其发光时间短的荧光材料。由于其发光时间短,亮度低、含有毒物质和放射亮度低、含有毒物质和放射性元素性元素,因而用途和用量受到限制。于是因而用途和用量受到限制。于是,研制不含放射性元研制不含放射性元素的高效新型稀土发光材料成为材料领域孜孜以求的目标。素的高效新型稀土发光材料成为材料领域孜孜以求的目标。我们完全相信我们完全相信,它的发展以及它和其它领域高技术有机结合它的发展以及它和其它领域高技术有机结合,可以创新和孕育出一
14、些有知识产权的新技术和新产业。如荧可以创新和孕育出一些有知识产权的新技术和新产业。如荧光体和碳纳米管结合可以实现超高亮度光源光体和碳纳米管结合可以实现超高亮度光源,家庭照明新概念家庭照明新概念,新技术以及光子通信家庭化等。这种研究是多学科性的，包新技术以及光子通信家庭化等。这种研究是多学科性的，包括物理、化学、器件工艺和材料科学等，它的发展将使新材括物理、化学、器件工艺和材料科学等，它的发展将使新材料和新的应用领域互相促进、互相成长。料和新的应用领域互相促进、互相成长。稀土的发光性能是由于稀土的稀土的发光性能是由于稀土的4f 电子在不同能电子在不同能级之间的跃迁而产生的。当稀土离子吸收光子或级
15、之间的跃迁而产生的。当稀土离子吸收光子或X射线等能量以后射线等能量以后,4f 电子可从能量低的能级跃迁电子可从能量低的能级跃迁至能量高的能级至能量高的能级;当当4f 电子从高的能级以辐射的电子从高的能级以辐射的方式跃迁至低能级时发出不同波长的光。两个能方式跃迁至低能级时发出不同波长的光。两个能级之间的能量差越大级之间的能量差越大,发射的波长越短。由于很发射的波长越短。由于很多稀土离子具有丰富的能级和它们的多稀土离子具有丰富的能级和它们的4f 电子的跃电子的跃迁特性迁特性,使稀土发光材料在彩电、显像管、计算机使稀土发光材料在彩电、显像管、计算机显示器、照明、医学、核物理、军事等领域都得显示器、照
16、明、医学、核物理、军事等领域都得到广泛的应用。到广泛的应用。目前广泛研究的几种稀土荧光材料为：目前广泛研究的几种稀土荧光材料为：光致发光材料光致发光材料(照明用荧光粉照明用荧光粉)阴极射线发光材料阴极射线发光材料(稀土彩色荧光粉和计算稀土彩色荧光粉和计算机显示屏、投影电视用粉机显示屏、投影电视用粉)电致发光材料电致发光材料(PDP 用荧光粉用荧光粉)1光致发光材料光致发光材料 这种荧光粉主要应用于制造高品质的节能灯，要求具备以下特点这种荧光粉主要应用于制造高品质的节能灯，要求具备以下特点:(1)化学稳定性好化学稳定性好;(2)制灯后光效高制灯后光效高;(3)使用寿命长和光衰低使用寿命长和光衰低
17、,如国外要求灯的使用寿命在如国外要求灯的使用寿命在 10 000 h 以上以上,3 000 h 的光衰不超过的光衰不超过8%;(4)有高的显色指数有高的显色指数;(5)对制灯工艺的适宜性。对制灯工艺的适宜性。制备节能灯的稀土三基色荧光粉主要组成部分为制备节能灯的稀土三基色荧光粉主要组成部分为红粉红粉Y2O3 Eu3+(约占约占60%70%质量分数质量分数,下同下同)绿粉绿粉为为Ce0.67Mg0.33Al11O19 Tb3+(30%)蓝粉蓝粉为为BaMgAl16O27 Eu2+(少量少量)现时我国的节能灯与国外相比现时我国的节能灯与国外相比,质量上有很大的差距质量上有很大的差距,显色指数较显色
18、指数较低低,100 h 光衰一般为光衰一般为25%,好的也在好的也在15%18%,使用寿命不到使用寿命不到2 000 h。其原因除了制灯工艺外。其原因除了制灯工艺外,荧光粉的质量也有很大的影响。荧光粉的质量也有很大的影响。3 PDP 用荧光粉 等离子体平板显示(PDP)是实现大屏幕高清晰度彩电的显示器,但目前等离子体平板显示在亮度、寿命以及色域方面还有待于提高。PDP 发光原理是在两块基玻璃基板之间的惰性气体在电压作用下发生气体放电而产生紫外线,进而激发三基色荧光粉而产生光。由于PDP 响应速度快,视角大,亮度高而制成大屏幕。PDP 用荧光粉主要发光区域在紫外区域,所以应研究使其在真空紫外区具
19、有较强的发光强度。目前PDP 用等离子体荧光体主要有:红粉(Y,Gd)BO3 Eu,绿粉Zn2SiO4 Mn 和BaAl12O19 Mn,蓝粉BaMgAl10O17 Eu 和BaMgAl14O23 Eu。四、稀土发光材料的合成及性质研究 稀土发光材料的经典合成方法是高温固相合成稀土发光材料的经典合成方法是高温固相合成法法,它的弊端在于产物粒径偏大且粒度分布宽它的弊端在于产物粒径偏大且粒度分布宽,难以难以 得到满意的粒度。近年来得到满意的粒度。近年来,随着材料科学的发展随着材料科学的发展,用用溶胶溶胶-凝胶法、沉淀法凝胶法、沉淀法,高分子凝胶包膜法等制备高分子凝胶包膜法等制备功能材料成为国内外倍
20、受关注的热点。同传统的功能材料成为国内外倍受关注的热点。同传统的固相法比固相法比,由于这些新方法是在液相中配制由于这些新方法是在液相中配制,各组分各组分的含量可精确控制的含量可精确控制,反应组分可在分子水平上混合反应组分可在分子水平上混合均匀均匀,合成温度低合成温度低,粒度细小均匀粒度细小均匀,是稀土发光材料是稀土发光材料进一步开发、利用和提高质量的方向。进一步开发、利用和提高质量的方向。许多学者对许多学者对Y2O3 Eu 红粉及红粉及Y3Al5O12绿粉的各种合成方法进行了试验绿粉的各种合成方法进行了试验,如高温固相合成、微波热合成、溶胶如高温固相合成、微波热合成、溶胶-凝胶技术、共沉淀法、
21、燃烧法、喷雾凝胶技术、共沉淀法、燃烧法、喷雾干燥法、高分子凝胶包膜法干燥法、高分子凝胶包膜法,并对各种方法在试剂选择、实验手段、产品相并对各种方法在试剂选择、实验手段、产品相貌及发光特性等方面做了比较和分析：貌及发光特性等方面做了比较和分析：(1)高温固相合成法高温固相合成法。这是一种经典的合成方法。这是一种经典的合成方法,用该法得到的红粉性能稳定用该法得到的红粉性能稳定,亮亮度高。但因粒径较大度高。但因粒径较大,应用时须经球磨处理。应用时须经球磨处理。(2)微波热合成法微波热合成法。这是近十年来迅速发展起来的一种新的实验方法。此法合成。这是近十年来迅速发展起来的一种新的实验方法。此法合成的产
22、品具有产物相组成单纯、杂相少、发光亮度较高、粉末粒度较细等特点。的产品具有产物相组成单纯、杂相少、发光亮度较高、粉末粒度较细等特点。用微波热合成法合成的红粉用微波热合成法合成的红粉,相对发光亮度为同类标准的相对发光亮度为同类标准的70%,粒径的中间值粒径的中间值为为3190m,且分布均匀且分布均匀,其晶体为立方晶系。其晶体为立方晶系。(3)溶胶溶胶-凝胶法凝胶法。溶胶。溶胶-凝胶技术是近年来兴起的一种新的化学合成方法凝胶技术是近年来兴起的一种新的化学合成方法,它在它在发光材料制备方面的应用已日益受到人们的重视发光材料制备方面的应用已日益受到人们的重视,随灼烧温度的不同随灼烧温度的不同,粒径在粒
23、径在120230 nm 之间。此法得到的之间。此法得到的Y2O3 Eu 亦为立方晶系亦为立方晶系,产物纯净产物纯净,没有杂相没有杂相,但发光强度低于传统方法制得的中心粒径较大的但发光强度低于传统方法制得的中心粒径较大的(6m)商用样品且晶粒质量商用样品且晶粒质量也不如传统的添加助溶剂合成的样品。也不如传统的添加助溶剂合成的样品。(4)共沉淀法共沉淀法。为了制备。为了制备“不球磨荧光粉不球磨荧光粉”,有人采用双助溶剂方法有人采用双助溶剂方法,制得烧结温制得烧结温度低度低,粒度适中粒度适中,性能稳定的发光材料。用此法制得的红粉粉末分散性能好性能稳定的发光材料。用此法制得的红粉粉末分散性能好,很很少
24、结团少结团,粒径达到微米级。粒径达到微米级。(5)燃烧法燃烧法。燃烧法是指通过前驱材料的燃烧而获得目的物的方法。此法可得到。燃烧法是指通过前驱材料的燃烧而获得目的物的方法。此法可得到纳米级红粉纳米级红粉,并有安全、省时、节能的优点并有安全、省时、节能的优点,产品分散性好产品分散性好,不凝聚结团不凝聚结团,粒度分粒度分布均匀。布均匀。(6)喷雾干燥法喷雾干燥法。该法所制得的荧光粉属立方晶系。该法所制得的荧光粉属立方晶系,粒径小于粒径小于0.12m,随着灼烧温随着灼烧温度的上升度的上升,粉末结晶度提高粉末结晶度提高,荧光亮度增大荧光亮度增大,但仍低于市售红粉。但仍低于市售红粉。(7)高分子凝胶包膜
25、法高分子凝胶包膜法。该法所得到的纳米级红粉。该法所得到的纳米级红粉,聚结现象严重聚结现象严重,且由于纳米粉且由于纳米粉末的比表面积大末的比表面积大,表面缺陷严重表面缺陷严重,影响产物的发光性能。影响产物的发光性能。总之，随着科学技术的不断发展总之，随着科学技术的不断发展,人们对发光材料的人们对发光材料的质量要求越来越高质量要求越来越高,传统的高温固相反应法的缺点变得越传统的高温固相反应法的缺点变得越来越突出了。因此来越突出了。因此,进行发光材料新的合成方法研究已经进行发光材料新的合成方法研究已经成为发光材料科学的热点。软化学方法是合成纳米稀土发成为发光材料科学的热点。软化学方法是合成纳米稀土发
26、光材料的有效方法光材料的有效方法,合成的温度低合成的温度低,产物物相纯度高产物物相纯度高,颗粒颗粒粒径小。但是合成的材料发光效率低粒径小。但是合成的材料发光效率低,结晶较差结晶较差,难以控制难以控制晶形晶形,我们相信通过对合成工艺的不断完善我们相信通过对合成工艺的不断完善,最终会得到理最终会得到理想的稀土发光材料想的稀土发光材料,以满足质量要求。物理合成法尤其微以满足质量要求。物理合成法尤其微波加热技术是一种极有价值和应用前景的发光材料合成技波加热技术是一种极有价值和应用前景的发光材料合成技术术,目前利用该技术已经合成出了几十种荧光体。但由于目前利用该技术已经合成出了几十种荧光体。但由于其发展
27、和应用时间较短其发展和应用时间较短,微波加热的某些机理还不十分清微波加热的某些机理还不十分清楚楚,有待于进一步研究。另外有待于进一步研究。另外,利用微波合成的发光材料性利用微波合成的发光材料性能指标尚未达到常规方法的最佳水平。目前能指标尚未达到常规方法的最佳水平。目前,适合实验室适合实验室应用的、成本低廉的微波炉市场上还不易得到。但这一技应用的、成本低廉的微波炉市场上还不易得到。但这一技术在发光材料的合成中有极大的应用潜力术在发光材料的合成中有极大的应用潜力,我们相信在不我们相信在不久的将来会有进一步发展久的将来会有进一步发展,并被广泛应用于科研和生产领并被广泛应用于科研和生产领域域。稀土纳米
28、发光材料的研制 纳米稀土发光材料是指基质粒子尺寸在1100 nm 的发光材料。纳米粒子本身具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等。受这些结构特性的影响,纳米稀土发光材料表现出许多奇特的物理和化学特性,从而影响其中掺杂的激活离子的发光和动力学性质,如光吸收、激发态寿命、能量传递、发光量子效应和浓度猝灭等性质。纳米发光材料比常规(大于纳米)发光材料具有更优越的发光特性,甚至具备同质常规材料不具备的新的光学特性。主要表现为如下几方面:(1)提高分辨率 光学显示器件分辨率高低有双重意义,即像元密度和器件包含的像元总数。由电子束聚焦、发光粉颗粒及发光效率等因素而定。发光粉颗粒粒径达到
29、纳米尺寸,可提高发光器件的分辨率。(2)光谱蓝移或红移随着粒子尺寸的减少,发光粒子的量子能级分立,有限带隙展宽,其相应的吸收光谱和发光光谱发生蓝移。(3)使原不发光的促成发光对于经表面化学修饰的纳米发光粒子,其屏蔽效应减弱,电子2空穴库仑作用增强,从而使激子结合能和振子强度增大,而介电效应的增加会导致纳米发光粒子表面结构发生变化,对原来的禁戒跃迁变成允许,因此在室温下就可观察到较强的光致发光现象。如纳米硅薄膜受360 nm 激发光的激发可产生荧光。(4)宽频带强吸收发光材料的尺寸减小到纳米级时,对红外有一个宽频带强吸收谱。这是由于纳米大的比表面导致其与常规大块材料不同,没有一个单一的、择优的键
30、振动模,而存在一个较宽的键振动模的分布。在红外光场的作用下,它们对红外吸收的频率也存在一个较宽的分布,这就导致了纳米粒子红外吸收带的宽化。有些纳米级半导体荧光材料对紫外光有强吸收作用,主要来源于它们的半导体性质,即在紫外光照射下,电子被激发由价带向导带跃迁引起的紫外光吸收。有些纳米材料对可见光具有低反射率、强吸收率。(5)有望解决发光粉颗粒尺寸和发光粉表面层无辐射中心的问题。红花及红花红色素的简要介绍红花及红花红色素的简要介绍红花，又名红花草、红花菜、川红花、刺红花，红花，又名红花草、红花菜、川红花、刺红花，因其花中带有黄色又称黄蓝花。红花属于双子叶植因其花中带有黄色又称黄蓝花。红花属于双子叶
31、植物纲的菊科一年生草本菊科植物。因其具有良好的物纲的菊科一年生草本菊科植物。因其具有良好的经济价值，在我国河南、四川、云南、新疆、浙江经济价值，在我国河南、四川、云南、新疆、浙江等省区都有栽培。其籽实被用于榨取食用油，其管等省区都有栽培。其籽实被用于榨取食用油，其管状花是中草药的一种，同时又被作为天然色素原料状花是中草药的一种，同时又被作为天然色素原料提取黄色素和红色素。黄色素主要用作食品添加剂，提取黄色素和红色素。黄色素主要用作食品添加剂，而红色素除用作食品添加剂外，还可用作口红等化而红色素除用作食品添加剂外，还可用作口红等化妆品的生产。妆品的生产。2.红花中色素成分的化学结构 2.1 红花
32、黄素的化学结构 红花的色素成分含于初绽的花瓣中，一种是黄色的红花黄素，一种是红色的红花红素。黄色素含量较高，约占花重的30%左右。在20世纪90年代之前化学组分认定为C24H30O15，结构式“不明了”。到了上世纪90年代之后出现的文献资料，已经确切地给出了红花黄素的化学组成和分子结构，红花黄色素是三种查耳酮（黄酮的一种）葡萄糖甙结构分子的混和物。2.2 红花素的化学结构红花素的化学结构 红花的红色素红花的红色素C21H22O11是古代利用红花染色的主是古代利用红花染色的主体染料，但含量较少，约占花重的体染料，但含量较少，约占花重的0.5-1.4%左右，化左右，化学组分为黄酮类衍生物。由于其分
33、子结构中水溶性的学组分为黄酮类衍生物。由于其分子结构中水溶性的羟基不如黄色素多，所以红花素在酸性水溶液中不溶羟基不如黄色素多，所以红花素在酸性水溶液中不溶解，可以溶解在碱性溶液中；在中性的冷水中不溶、解，可以溶解在碱性溶液中；在中性的冷水中不溶、但可溶于热的中性水溶液。人们正好可以利用它的这但可溶于热的中性水溶液。人们正好可以利用它的这个性质在染色之后调节个性质在染色之后调节PHPH到中性，以使红花素失去水到中性，以使红花素失去水溶性形成不溶性色淀，提高染色牢度。溶性形成不溶性色淀，提高染色牢度。红花素的结构主体虽然早就确定为黄酮类衍生物，红花素的结构主体虽然早就确定为黄酮类衍生物，但是自上个
34、世纪但是自上个世纪70年代至年代至90年代，在许多文献中红色年代，在许多文献中红色素的结构都是不尽相同的（见图素的结构都是不尽相同的（见图2 2）。）。而1996年化学工业出版社新编精细化工产品手册中最新发布的红色素化学结构见（图3）：而1996年化学工业出版社新编精细化工产品手册中最新发布的红色素化学结构见（图3）：l一 活性碳纤维的简要介绍 二 活性碳纤维材料的性能l三 活性碳纤维的制备方法l四 活性碳纤维的应用l五 活性碳纤维的前景l活性碳纤维活性碳纤维(Activated Carbon Fiber)是本世纪是本世纪70 年代发展起来的新型高效吸附材料。与传统的粒年代发展起来的新型高效吸
35、附材料。与传统的粒状活性碳（状活性碳（Activated Carbon）等吸附材料相等吸附材料相比比,ACF 具有优异的结构与性能具有优异的结构与性能:含碳量高、比表面含碳量高、比表面积大、微孔丰富、孔径分布窄、有较多的表面官能积大、微孔丰富、孔径分布窄、有较多的表面官能团团,因而它的吸附效果更佳因而它的吸附效果更佳(吸附量大吸附量大,吸附速度快吸附速度快),且更易解吸脱附、恢复原有的性能。同时且更易解吸脱附、恢复原有的性能。同时,ACF 具具有耐酸、耐碱、耐高温、导电和化学稳定性。由于有耐酸、耐碱、耐高温、导电和化学稳定性。由于ACF 的上述特点的上述特点,它越来越广泛地应用于环境保护、它越
36、来越广泛地应用于环境保护、化工、医疗卫生、电子工业等各个领域。化工、医疗卫生、电子工业等各个领域。l活性碳纤维与普通的颗粒活性炭相比具活性碳纤维与普通的颗粒活性炭相比具有以下几点优异结构性能与吸附性能有以下几点优异结构性能与吸附性能 一、微孔含量大，孔径小，孔径分布窄，一、微孔含量大，孔径小，孔径分布窄，比表面积大。比表面积大。二、吸附容量大，吸附速度快。二、吸附容量大，吸附速度快。三、三、对低浓度的吸附质有良好的吸附性。对低浓度的吸附质有良好的吸附性。四、四、具有良好的选择吸附性能。具有良好的选择吸附性能。活性碳纤维（ACF）表面平整,光滑,5 14Lm 的微孔均匀地分布在表面,与AC 相比
37、,有较大表面积和孔容积,外表面比AC 大100 倍以 1;ACF纤维丝直径一般为10 20Lm,它比粒状或粉末状活性碳有更多的微孔直接与吸附质接触,这种结构使ACF 比AC 具有更大的吸附容量,约大1 10 倍 2 ,更容易产生毛细管凝聚作用,吸附速度快,脱附也比较容易。ACF 表面平整表面平整,光滑光滑,微孔均匀地微孔均匀地分布在表面分布在表面,与与AC 相比有较大表相比有较大表面积和孔容积面积和孔容积,外表面比外表面比AC 大大100 倍以上倍以上;它比粒状或粉末状活性碳它比粒状或粉末状活性碳有更多的微孔直接与吸附质接触有更多的微孔直接与吸附质接触,这种结构使这种结构使ACF 比比AC 具
38、有更大的具有更大的吸附容量吸附容量,约大约大1 10 倍倍,更容易更容易产生毛细管凝聚作用产生毛细管凝聚作用,吸附速度快吸附速度快,脱附也比较容易。脱附也比较容易。l 从图从图4可见，可见，ACF与与GAC相比，不仅吸相比，不仅吸附量大，吸附速度也快。从图附量大，吸附速度也快。从图5可见，在可见，在吸附质的浓度教低时，吸附质的浓度教低时，ACF较较GAC有更有更好的吸附效果，甚至在不能吸附的低浓好的吸附效果，甚至在不能吸附的低浓度下，度下，ACF仍有教好的吸附。其原因是，仍有教好的吸附。其原因是，ACF中微孔含量丰富，使得其比表面高中微孔含量丰富，使得其比表面高于于GAC，因而其吸附量大，因而
39、其吸附量大，GAC 吸附吸附时，吸附质要经过大孔和中空的扩散才时，吸附质要经过大孔和中空的扩散才能到达微孔被吸附，其吸附速度较慢，能到达微孔被吸附，其吸附速度较慢，而而 ACF微孔直接开于纤维表面，因此其微孔直接开于纤维表面，因此其吸附速度比吸附速度比 GAC快的多。微孔的高吸快的多。微孔的高吸附能力也有利于对低浓度吸附质的附能力也有利于对低浓度吸附质的 吸附吸附。ACF 的前体是碳纤维,可用作ACF 前体的碳纤维主要包括:沥青基碳纤维(P IT 2)、酚醛树脂纤维(PHN 2)、聚丙烯腈基纤维(PAN 2)和人造丝纤维(CEL 2)。ACF 由以上原料经碳化和活性处理而得。ACF 主要由碳原
40、子组成,还有少量的氢原子和氧原子。ACF 表面的碳主要为类石墨碳,CH 是一种不可忽略的基团,氧元素主要与碳形成含氧基团,如COH、C=O、COOH 及内酯等。此外,ACF 表面还可含有少量的N、P、Ca 等杂原子或基团,如果通过工艺控制及后处理方法,增加ACF 表面的非碳元素基团或添加不同化学成分,改善其孔结构和表面化学特性,能够进一步提高其吸附选择性和吸附效率l活性碳纤维具有吸附速度快活性碳纤维具有吸附速度快,易脱附的特易脱附的特征征,纤维状的活性炭可以加工成纸、毛毯、纤维状的活性炭可以加工成纸、毛毯、布和其他特殊形状制品布和其他特殊形状制品,很容易满足用户很容易满足用户的要求。另外的要求
41、。另外,活性碳纤维还可用来与其活性碳纤维还可用来与其他材料复合成为多功能的吸附材料他材料复合成为多功能的吸附材料,可广可广泛应用于化工、制药、喷漆、化纤、橡泛应用于化工、制药、喷漆、化纤、橡l胶、轻工等行业。胶、轻工等行业。l有机溶剂的吸收l活性碳纤维对有机卤素化合物、芳香族烃类、活性碳纤维对有机卤素化合物、芳香族烃类、酒精等有机溶剂吸附能力强酒精等有机溶剂吸附能力强,脱附速度快脱附速度快,可用可用它制成溶剂回收装置它制成溶剂回收装置,用于化工、制药、喷漆、用于化工、制药、喷漆、化纤、橡胶、轻工等行业的气体、液体溶剂的化纤、橡胶、轻工等行业的气体、液体溶剂的l分离净化回收。分离净化回收。l环境
42、治理l可用于化工、医药、喷漆、轻工、纺织等行业可用于化工、医药、喷漆、轻工、纺织等行业的生产车间的环境空气治理的生产车间的环境空气治理,净化由有机溶剂及净化由有机溶剂及各种挥发性物质引起的空气污染各种挥发性物质引起的空气污染,改善工作环境改善工作环境,并且可制成防毒面具、防毒口罩。并且可制成防毒面具、防毒口罩。水净化水净化l去除饮用水中的微量成分如有臭味物质去除饮用水中的微量成分如有臭味物质(残留残留卤素、具有恶臭气味的物质卤素、具有恶臭气味的物质)和有害物质等。和有害物质等。活性碳纤维对除去水中残留卤素效果良好。可活性碳纤维对除去水中残留卤素效果良好。可制成净水装置制成净水装置,用于饮料、啤
43、酒、直饮水的净化用于饮料、啤酒、直饮水的净化,还可用于化工、电镀、印染、造纸、医药等各还可用于化工、电镀、印染、造纸、医药等各种污水的处理。种污水的处理。脱臭用品脱臭用品l可制成以下几种脱臭用品可制成以下几种脱臭用品,如面罩、鞋面、鞋垫、如面罩、鞋面、鞋垫、冷藏库脱臭剂、家用冰箱除臭器、空气清净器冷藏库脱臭剂、家用冰箱除臭器、空气清净器的过滤器、空调通风道的过滤器、脱排油烟机的过滤器、空调通风道的过滤器、脱排油烟机的过滤网。的过滤网。用于重金属的回收用于重金属的回收l对含金、银、铂重金属的废水、废气进对含金、银、铂重金属的废水、废气进行分离回收。行分离回收。医药行业医药行业l制成医用外伤包扎绷
44、带制成医用外伤包扎绷带,消除由伤口引起消除由伤口引起的细菌感染的细菌感染,促进伤口愈合促进伤口愈合,还可减少色还可减少色素沉着。素沉着。活性碳纤维的前景活性碳纤维的前景l 目前目前,对对ACF 的研究日趋兴起的研究日趋兴起,ACF 氧化还原特氧化还原特性机理动力学及其与吸附性能的关系已形成理论性机理动力学及其与吸附性能的关系已形成理论体系、体系、ACF 孔径与溶质分子特点的关系的研究、孔径与溶质分子特点的关系的研究、ACF 吸附动力学的研究、穿透曲线的研究等将吸附动力学的研究、穿透曲线的研究等将使使ACF 理论日趋完善理论日趋完善,拓宽了拓宽了ACF 的应用领域。的应用领域。ACF 是非常有发
45、展前途的高效吸附材料是非常有发展前途的高效吸附材料,无论污染无论污染物质是微量级还是高浓度物质是微量级还是高浓度,都可采用都可采用ACF 进行吸附进行吸附处理处理,达到满意效果达到满意效果,在很多领域中可能取代活性在很多领域中可能取代活性碳。当然碳。当然,在在ACF开发和应用中开发和应用中,如何克服如何克服ACF 成成本较高本较高,如何发挥如何发挥ACF 的优异性能的优异性能,饮用水经饮用水经ACF 处理后毒理学方面有什么变化处理后毒理学方面有什么变化,解吸脱附还有待进解吸脱附还有待进一步确定等方面有待深入研究一步确定等方面有待深入研究。胶原蛋白的概述胶原蛋白的概述胶原蛋白的组成胶原蛋白的组成
46、胶原蛋白的结构胶原蛋白的结构胶原蛋白的性质胶原蛋白的性质胶原蛋白的应用胶原蛋白的应用 蛋白质是一切生命体必不可少的重蛋白质是一切生命体必不可少的重要组成部分，与天然多糖要组成部分，与天然多糖-甲壳素甲壳素一起，都是最大量的含一起，都是最大量的含N天然高分天然高分子化合物。其特点，一是分子量小子化合物。其特点，一是分子量小到数千，大到几百万；二是结构复到数千，大到几百万；二是结构复杂，一般具有四级结构，三是种类杂，一般具有四级结构，三是种类很多，但都有特定的功能。很多，但都有特定的功能。胶原蛋白属于硬蛋白，分子量很大，胶原蛋白属于硬蛋白，分子量很大，呈细长的棒状形，不溶于冷水、稀酸、呈细长的棒状
47、形，不溶于冷水、稀酸、稀碱，一般具有耐蛋白酶的作用，属于稀碱，一般具有耐蛋白酶的作用，属于非营养型蛋白质。一般是白色透明无分非营养型蛋白质。一般是白色透明无分支的原纤维。不同组织中的胶原蛋白，支的原纤维。不同组织中的胶原蛋白，其结构和组成都有差异，可分为：纤维其结构和组成都有差异，可分为：纤维状胶原（存在于生皮及肌键中）、玻璃状胶原（存在于生皮及肌键中）、玻璃状胶原（骨组织的骨素）、软骨质胶原状胶原（骨组织的骨素）、软骨质胶原（软骨）、弹性胶原（如鲨鱼鳍）、鱼（软骨）、弹性胶原（如鲨鱼鳍）、鱼卵磷朊胶原（如鱼鳔）。卵磷朊胶原（如鱼鳔）。胶原不同于胶原蛋白，前者在提取胶原不同于胶原蛋白，前者在提
48、取时结构不发生改变；而后者在从组织时结构不发生改变；而后者在从组织中提取时，结构和分子量都发生变化，中提取时，结构和分子量都发生变化，可以溶解于水、可被蛋白酶利用。可以溶解于水、可被蛋白酶利用。国外对胶原蛋白的理论研究、实际国外对胶原蛋白的理论研究、实际应用都做了大量工作，西方人的食品应用都做了大量工作，西方人的食品中很难离开胶原蛋白。而国内对明胶中很难离开胶原蛋白。而国内对明胶比较重视，在胶原蛋白研究、应用方比较重视，在胶原蛋白研究、应用方面尚有很大差距。面尚有很大差距。一般含有一般含有C、H、O、N、S五五种元素，胶原中种元素，胶原中N元素的含量比元素的含量比其它蛋白质中其它蛋白质中N含量
49、要高。蛋白含量要高。蛋白质一般含有二十种氨基酸，由质一般含有二十种氨基酸，由a-氨基酸组成，胶原也是如此。氨基酸组成，胶原也是如此。胶原是一个蛋白质家族，现已发现胶原是一个蛋白质家族，现已发现有有18或或19个成员。胶原分子在细胞外个成员。胶原分子在细胞外基质（基质（ECM）中聚集为超分子结构。）中聚集为超分子结构。一级结构：也称为化学结构，揭示一级结构：也称为化学结构，揭示的是某种蛋白质中氨基酸的种类、个的是某种蛋白质中氨基酸的种类、个数和这些氨基酸是如何连接成肽链的。数和这些氨基酸是如何连接成肽链的。胶原分子中每条多肽链有胶原分子中每条多肽链有1052个氨基个氨基酸。酸。二级结构：指的是多
50、肽链主链骨架中二级结构：指的是多肽链主链骨架中的若干肽段所形成的有规则的空间排布（如的若干肽段所形成的有规则的空间排布（如a螺旋、螺旋、b螺旋、螺旋、b拐角）和无规则的空间排拐角）和无规则的空间排布（如无规则卷曲）。布（如无规则卷曲）。三级结构：该结构描述整个肽链，包三级结构：该结构描述整个肽链，包括主、侧链在内的空间排布。胶原的三级结括主、侧链在内的空间排布。胶原的三级结构是由三条螺旋拧成的一股绳状的右手复合构是由三条螺旋拧成的一股绳状的右手复合螺旋，其中两条螺旋在前，一条在后。螺旋，其中两条螺旋在前，一条在后。四级结构：具有三级结构的多肽链单四级结构：具有三级结构的多肽链单元称为蛋白质的亚
