[科普中国]-活性碳纤维

活性碳纤维是经过活化的含碳纤维，将某种含碳纤维（如酚醛基纤维、PAN基纤维、黏胶基纤维、沥青基纤维等）经过高温活化（不同的活化方法活化温度不一样），使其表面产生纳米级的孔径，增加比表面积，从而改变其物化特性。

简介活性碳纤维(ACF)是20世纪70年代发展起来的一种新型、高效、多功能吸附材料，是继粉状活性炭和粒状活性碳之后的第三代产品。活性碳纤维具有大比表面积(1000～3000m2/g)和丰富的微孔，微孔体积占总孔体积90%以上。活性碳纤维具有比粒状活性碳更大的吸附容量和更快的吸附动力学性能，在液相、气相中对有机物和阴、阳离子吸附效率高，吸、脱附速度快，可再生循环使用，同时耐酸、碱，耐高温，适应性强，导电性和化学稳定性好，是一种比较理想的环保材料。目前，随着对活性碳纤维的表面结构和性能关系的探索和了解，活性碳纤维的表面改性技术及其在污染物净化领域中的应用研究越来越受到重视。1

传统的活性炭是一种经过活化处理的多孔炭，为粉末状或颗粒状，而活性碳纤维则为纤维状，纤维上布满微孔，其对有机气体吸附能力比颗粒活性炭在空气中高几倍至几十倍，在水溶液中高5~6倍，吸附速率快100~1000倍，没有确切数值，这与活性碳纤维的种类、制作工艺等有关。它是继活性炭之后新一代的吸附材料，它的使用只是近20多年的事，世界上只有少数国家能够生产。它的制品可以是丝、纸、毡、布等形式，活性碳纤维的市场价格在40万/吨左右，是活性炭的十几倍到几十倍（煤质活性炭价格在1万/吨左右，椰壳活性炭价格在2万/吨左右）。但因其重量极轻，其制品成本只是略有增高而已。在工业上利用它的超强吸附能力去回收有机溶剂，净化空气，净化用水。

ACF（碳纤维）是继广泛使用的粉末活性炭、颗粒活性炭之后的第三代新型吸附材料，它是由纤维为原料制成，具有比表面积大、孔径适中、分布均匀、吸附速度快、杂质少等优点；被广泛运用于水净化、空气净化、航空、军事、核工业、食品等行业；

性能特点功能活性碳纤维与传统的吸附剂——粒状或粉状活性炭相比，具有优良的结构与性能特征。ACF纤维直径细、比表面积大、微孔结构发达、孔径小且分布窄、吸附容量大、吸脱速度快、再生容易。它对ppb级的痕量物质吸附特别有效，亦即低浓度下吸附效率高(例如对甲苯的吸附，GAC至少为100ppm，而ACF可达10ppm。另外ACF制品滤阻、滤损小、强度高、不易粉化、容易处理、净化纯度高、杂质少。ACF对各种有机和无机气体以及水溶液中的有机物和贵重金属离子等具有较大的吸附量和较快的吸附速度，净化效率高。尤其聚丙烯腈基活性碳纤维(PAN-ACF)中含有氮，对硫系化合物和氮系化合物具有特殊的吸附能力，这是任何其他原料基ACF无法与其比拟的。ACF对低浓度物质更显优异的吸附性能，在处理微量杂质和提纯溶液的应用上，GAC和PAC是无法与其比拟的。同时，ACF具有耐碱、耐酸、耐高温、导电和化学稳定性等。最重要的是ACF可操作性好，具有普通纤维的机械物理性能，能自由地加工成不同形态的纤维制品(如布、带、毡等)，能与其它功能纤维复合使用，便于设计出更加小型紧凑的各种吸附和过滤装置，为工程应用和设备简化带来更大的便利。而且ACF制品在振动下不会发生装填松动或过紧，克服了GAC和PAC在操作时易形成沟槽和沉降等问题，特别适合吸附和脱附频繁的废水处理和空气净化。所以，国外已经在环保、化学化工、食品、医疗卫生、国防军工、航空航天、原子能、电子、交通运输、纺织和日常生活等领域广泛应用了ACF及其制品。2

结构活性碳纤维的纤维直径为5~20μm，比表面积平均在1000~1500m2/g左右，平均孔径在1.0~4.0nm，微孔均匀分布于纤维表面。与活性炭相比，活性碳纤维微孔孔径小而均匀，结构简单，对于吸附小分子物质吸附速率快，吸附速度高，容易解吸附。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。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，体积已经接近乃至大于活性碳纤维微孔体积，难以被吸附，相比较活性炭更占有优势。

拦截功能对比表：

粉末活性炭（Pac）