文档介绍：中孔活性碳纤维的制备及其
在医药方面的应用*基金项目中山大学化学与化工学院第四届创新化学实验与研究基金项目(批准号:03016)资助
第一作者欧阳洁瑜(1981年出生),女,中山大学化学与化工学院应用化学专业2000级
指导教师陈水挟 Email:******@zsu.
欧阳洁瑜陈水挟*
中山大学化学与化学工程学院,广州,510275
摘要本文采用不同纤维及树脂为原料,经过重金属离子预处理,然后在一定的条件下炭化、活化,制备了一系列活性炭纤维。借助微孔分布仪测定活性炭纤维(ACF)的孔结构,通过亚***蓝的吸附实验表征其对大分子物质的液相吸附性能,并通过对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的杀灭效果表征材料的抗菌性能。结果表明,控制适当的合成条件可以制备出一定中孔含量的活性碳纤维,所得产品对大尺寸分子有较高的吸附量,并具有良好的抗菌性能。
关键词活性碳纤维,中孔,吸附,杀菌
1 引言
众所周知,微孔活性炭纤维(ACF)对小分子气体物质具有良好的吸附特性,然而,当吸附质为聚合物、染料分子或维他命等大分子物质时,中孔ACF则表现出极大的优越性。它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。因此,设计和控制合成中孔ACF对于改善和发展其应用领域是非常重要的。
目前,许多研究者正不断探索制备中孔ACF的方法,这些方法包括催化活化法、聚合物混合物或有机物凝胶的直接炭化、模板炭化法等,但工艺尚不成熟,对ACF孔结构尚未能精确控制,材料的力学性能也有待提高。本文拟通过金属催化活化法,并适当控制活化条件,探索制备中孔活性炭纤维的方法,并评估其吸附和抗菌性能,为拓展该材料在医药领域的应用提供依据。
2 实验部分
活性炭纤维的制备
分别取剑麻、沥青纤维、粘胶纤维、离子交换树脂等为前驱体,用NiSO4及(NH4)2HPO4等溶液浸泡,取出晾干,然后在N2保护下,加热到不同的温度炭化活化不同时间(20-120 min),得到一系列的ACF产品或活性炭小球。
产品得率按下式计算:
比表面积与孔分布的测定
使用美国Micromeritics公司生产的ASAP2010微孔分析仪,以高纯氮气为吸附质,在液氮温度(77K)下测定不同压力下N2的吸附体积。测试的相对压力(p/p0)范围为10-6~,ACF样品测试前经300℃充分脱气处理。比表面积用标准BET方法计算,总孔体积以p/p0=。
亚***蓝的静态吸附实验
配制 500 mg /L 的亚***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 24 h后测定溶液的吸光度变化,从而计算出活性炭纤维的吸附量。
ACF的抗菌性能实验
分别取一定量的ACF置于一定浓度的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌溶液中,经过24 h震荡接触后测定溶液中的残留活菌浓度,并评估材料的抗菌性能。
3 结果与讨论
制备工艺对ACF得率的影响
表1是本实验制备的部分ACF产品的得率。由表可以看出,Ni2+的浓度越高,产品得率越高;活化温度越低,活化时间越短,产品得率越高。而综合来看,Ni2+的浓度为主要的影响因素。在活化过程中,活化剂继续刻蚀碳纤维,形成挥发性气体而使碳消耗,产生大量孔隙。提高活