关注ℱ碳纤维复合材料应用-活性碳纤维

活性碳纤维（ACF），亦称纤维状活性碳，是性能优于活性炭的高效活性吸附材料和环保工程材料。其超过50%的碳原子位于内外表面，构筑成独特的吸附结构，被称为表面性固体。 它是由纤维状前驱体，经一定的程序炭化活化而成。较发达的比表面积和较窄的孔径分布使得它具有较快的吸附脱附速度和较大的吸附容量，且由于它可方便地加工为毡、布、纸等不同的形状，并具有耐酸碱耐腐蚀特性，使得其一问世就得到人们广泛的关注和深入的研究。目前已在气相回收、水处理、空气净化等领域得到广泛应用。

活性炭（GAC）是一种经过活化处理的多孔碳，具有极强的吸附能力，他在军事、化工、环保等领域的应用已有百年的历史。传统的活性碳为粉末状或颗粒状，活性碳纤维（则为纤维状），纤维上布满微孔，其吸附能力比颗粒活性碳高20倍，吸附速度快1000倍！他的使用只是近20多年的事，在工业上利用他的超强吸附能力去回收有机溶剂，净化空气，净化用水。 活性碳纤维是一种高科技产品，世界上只有少数国家能够生产，他的制品可以是丝、纸、毡、布等形式，活性碳纤维的市场价格为竹炭、颗粒活性碳的100倍。

吸附能力

碳纤维高温活化后，纤维表面布满微孔（即氢、氧原子挥发前所占位置），其孔径为一根头发丝的十万分之一，把这些微孔的内表面展开，1g活性炭纤维毡的展开面积高达1600㎡，这是这些微孔起到了吸附气味的作用从物理学可知，物体的表面对外存在引力，表面越大吸附力越大，活性碳正是通过这种范德华力与化学键的作用吸附周边分子并牢固与微孔之中。

能够吸附有机物如:烃类(苯、甲苯、二甲苯、三甲苯、正己烷、环己烷 等) ，卤代烃(氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、三氯乙烯、三氯乙烷、溴甲烷、 四氯化等)，醛酮类(丙酮、环己酮、甲醛、乙醛、糠醛等)，酯类(醋酸乙酯、醋酸丁酯等)，醚类(甲醚、乙醚、甲乙醚等) ，醇类(甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇等)，聚合用单体(氯乙烯等)

活性碳纤维毡的应用

活性炭纤维作为一种高性能吸附材料其表面遍布微孔，与传统的颗粒炭相比，具有较快的吸附、脱附速度和便利操作维护等优点,按形态可分为毡、布、丝状。 活性炭纤维吸附量大，对有机气体及恶臭物质的吸附量比颗粒活性炭大几倍至几十倍。对无机气体也有较好的吸附能力，所以活性炭纤维用途十分广泛。

溶剂回收

活性炭纤维毡可以用于有机溶剂的回收，如对苯类、酮类、酯类、石油类的废气均能从气相吸附回收。用活性炭纤维作溶剂回收材料吸附脱附速度快、处理量大，回收溶剂质量高，回收率可达90%以上。国内新设计的溶剂回收生产线多用活性碳纤维吸附器，部分原采用活性炭吸附器的老生产线也将改为活性碳纤维吸附器。

活性碳纤维吸附装置

 活性碳纤维棉滤芯

水处理

活性炭纤维的吸附特性不但取决于其孔隙结构，而且取决于其表面化学性质——表面的化学官能团、表面杂原子和化合物。不同的表面官能团、杂原子和化合物对不同的吸附质有明显的吸附差别。在活化过程中，活性炭纤维的表面形成大量的羟基、羧基、酚基等含氧表面络合物，不同种类的含氧基团是活性炭纤维上的主要活性位，它们能使活性炭纤维的表面呈现微弱的酸性、碱性、氧化性、还原性、亲水性和疏水性等。这些构成了活性炭纤维性能的多样性，同时影响活性炭纤维与活性组分的结合能力。一般而言，活性炭纤维表面含氧官能团中的酸性化合物越丰富，吸附极性化合物的效率越高；而碱性化合物较多的活性炭纤维易吸附极性较弱的或非极性的物质。目前，为增强活性炭纤维的吸附能力，常常对其进行改性处理。通过化学氧化、还原以及负载等改性方法可使活性炭纤维表面的化学性质发生改变，增加酸、碱基团的相对含量可选择吸附极性不同的物质，或通过增加特定的表面杂原子或化合物来增强对特定吸附质的吸附能力，从而应对多样性的水处理环境。比如污水处理、饮用水净化等领域。

 净水器滤芯

 空气净化

活性碳纤维的纤维直径为5~20μm，比表面积平均在1000~3000m2/g左右，平均孔径在1.0~4.0nm，微孔均匀分布于纤维表面，吸附小分子物质吸附速率快，吸附速度高。与被吸附物的接触面积大，且可以均匀接触与吸附，使吸附材料得以充分利用。吸附效率高，且具有纤维、毡、布和纸等各种纤细的表态，孔隙直接开口在纤维表面，其吸附质到达吸附位的扩散路径短，且本身的外表面积较内表面积高出两个数量级。对于有些大分子或颗粒物质，如二恶英、粉尘等，所以大量用在洁净车间通风管道空气过滤。活性碳纤维还具有防毒、除臭、滤菌、阻尘等功效。特别使用于含有机气体、酸挥发物、农药、二氧化硫刺 激性气体的场合。活性炭碳纤维还可效吸附空气中的苯、氨、甲醛、异味、恶臭等有害气体，改善室内环境，大多品牌净化器都使用的活性碳纤维材料。

活性碳纤维滤网

空气净化器

AFC再生条件也不苛刻，因含碳量高，具有导电性能，利用这一特性可直接加热再生，也可用100度以上的热蒸汽或热空气快速再生，大大降低生产成本。目前活性碳纤维的应用是一个日趋成熟的行业，从一套污水处理系统到一台空气净化器AFC材料占了很大比例，可以说是一款极具性价比的材料，市场前景广阔。

来源：郝氏企业