碳素纤维在水处理中应用研究进展VIP免费

1炭素纤维在水处理中应用研究进展姚理为1,2，余辉1，田学达21中国环境科学研究院湖泊生态环境创新基地，北京1000122湘潭大学化工学院，湖南湘潭411105摘要:炭素纤维又碳纤维（CarbonFiber,简称CF）是一种碳含量超过90%的无机高分子纤维，它以聚丙烯腈基（PAN）纤维、粘胶纤维、沥青纤维、酚醛纤维等原丝经过预氧化、碳化、石墨化等高温固相反应制备而成。由于其石墨微晶结构，因而具有低密度、高强度、耐高温、抗腐蚀、且具有纤维的柔韧性，在机械、建筑、材料领域应用相当广泛。由于其还特有的吸附性、生物亲和性等特点，现在在环境领域应用越来越被重视。本文介绍炭素纤维的基本结构与性能特征，综述其在水质净化、废水处理、生态修复等水处理领域的应用；提出炭素纤维在水处理应用领域的一些问题，并指出其主要发展方向。关键词：炭素纤维，水质净化，废水处理，生态修复，进展ProgressesinappliedresearchoncarbonfiberinwatertreatmentYAOLi-wei，YUHui，TIANXue-da1CollegeofChemicalEngineering,XiangtanUniversity,Xiangtan,411106,China2ResearchCenterofLakeEnvironment,ChineseResearchAcademyofEnvironmentalScience,Beijing100012,ChinaAbstract:Carbonfiberisaninorganicpolymerfiberwhatcontent90percentofcarbon.Therawmaterialofcarbonfiberarepolyacrylonitrile(PAN)fibers,cellulosefibers,phenolicresinfibersorpitchfibers,andclothsorfeltsmadefromthem.Theyarepre-oxidated,carbonizedandactivatedatahightemperatureinanatmosphereofsteamorcarbondioxide.Astheinnercrystallitestructurelikegraphite,carbonfiberhaslowdensity,highstrength,hightemperatureresistance,corrosionresistanceandhasaflexiblecapability.Itiswidelyusedinmachinery,constructionandmaterialfield.Thebasicstructureofcarbonfiberandperformancecharacteristicsweredescribedinthisarticle.Theapplicationofwaterpurification,wastewatertreatmentandecologicalrestorationweresummarized.Theproblemsandthemaindevelopmentdirectionofcarbonfiberinwatertreatmentapplicationswereputtedoutinthispaper.Keywords:carbonfiber;waterpurification;wastewatertreatment;ecologicalrestoration;progress前言水资源是人类最宝贵的自然资源之一，水资源关系着国民经济的发展和人民1基金项目：国家水体污染控制与治理重大专项（2008ZX07101-001）作者简介：姚理为(1987-)，男，湖南岳阳人，硕士研究生，水环境治理与生态修复研究，yaoliwei0125@126.com.*责任作者，余辉（1963-），女，湖南永州人，研究员，博士，主要从事湖泊环境研究，yuhui@craes.org.cn的日常生活。我国是一个水资源比较匮乏的国家，随着工农业的发展，大部分水体都遭到不同程度的污染。据调查：太湖、淮河、黄河流域均有70%以上的河流受到不同程度的污染；全国90%的城市水域受到污染，1/4的人口饮用水不符合卫生标准[1]。当前水污染治理已经在政府和企业各部门中得到重视，人们的环境理念也在不断增强，水处理技术也在不断发展与完善。目前水处理技术主要有物理法、化学法、生物法等，几种方法的联合处理以及工艺组合在水处理中已经得到广泛应用，如O3/AC水处理净化工艺[2-3]。活性炭水处理技术在饮用水净化中已经工业化，而生物膜技术在废水处理和水质净化方面显现出很多优点。目前将物理吸附与生物膜处理结合起来，寻找合适的生物载体材料，利用微生物处理水成为研究的一个热点[4-5]。生物接触氧化法兼有活性污泥法与生物膜法的特点，生物接触氧化法的核心部分是生物填料，而炭素纤维可以作为一种优异的生物填料。碳素纤维因其特有的一些性质，如机械强度高、微孔多比表面积大、吸附量大、吸附脱附快、生物亲和性强等，在水处理方面应用具有很大的优势，因而得到广泛的应用[6]。国内外对炭素纤维进行改性回首或处理重金属、有机物废水的研究较多，日本利用炭素纤维作为生态草，通过搭建人工藻场，对流域水体进行治理和生态修复[7]，已取得一系列成果。本文综合参考近些年国外对于炭素纤维对各种污染物的吸附...