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| 多功能环境净化材料-活性碳纤维 |
| 来源：中国粉体技术网 更新时间：2015-06-11 10:53:20 浏览次数： |
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（中国粉体技术网/文龙）保护人类生存环境，走持续发展的道路，是地球上每个人的神圣责任。由于经济发展所带来的环境问题以及其所产生的环境影响都应减少到最低程度，这应通过各种渠道来实现，但无论是大自然生态环境或室内环境均离不开净化手段。多功能环境净化材料-活性碳纤维，简称ACF（Activated Carbon Fiber），近20年来受到重视，现已进入大规模产业化阶段，有关的生产技术和其在各个行业中的广泛应用，已逐步形成当今世界竞相开发的热点之一。
 1. 活性碳纤维的性能
ACF主要是由碳原子以类石墨微晶片乱层堆叠而成的，具有发达的比表面积，丰富的微孔和相对集中的孔径，且微孔直接开口于纤维表面，吸附质分子可以直接由纤维表面进入微孔，因而吸附速度和解吸速度很快。
由于活性炭的原料结构的不规整性，活性炭表面孔隙分为大孔、过渡孔及微孔，对于吸附过程来讲，其主要过程是由微孔来完成的，因此，吸附质分子要通过大孔到过渡孔、过渡孔到微孔的扩散过程后，才能发生吸附作用，脱附则相反。由此可以看出，ACF的吸附过程要比活性炭快得多。
ACF除具有特殊的物理结构以外，还有其表面化学结构，在ACF的碳微晶表面上有含氧及含氮官能团，这此官能团对ACF的吸附性能也有很大影响。
特殊的物理和化学结构使ACF比活性炭具有更优异的性能，主要表现在以下几个方面：
（1）吸附容量大
ACF对大多数有机溶剂都有较高的吸附量，PAN基ACF对一些恶臭物质，如：正丁基硫醇等含有N、S的化合物的吸附量要比颗粒炭（GAC）大几倍到几十倍。另外，ACF对氯代烃也有很高的吸附容量，吸附装置可以做得很小，因此ACF被广泛用于氯代烃类溶剂的回收。
此外，ACF对无机气体，对水溶液中的无机物、染料、有机物、贵重金属离子、微生物及细菌等均有良好的吸附能力。
（2）对低浓度吸附质的吸附能力特别优良
由于ACF上的孔属微孔，相对孔壁力场的相互叠加使得吸附势大大增加，吸附过程在很低的分压和很短的时间内就可完成。因此即使对于PPb级的臭氧O3和甲基碘，ACF仍可达到极高的吸附效率。目前，ACF已被用于复印机臭氧的消除，效果非常明显。
（3）活性炭纤维吸附速度快、易脱附，对于气体一般在几十秒内达到吸附平衡，对于液体的吸 附也仅需几分钟就可达到吸附平衡。一般情况下，ACF比GAC要快2-3个数量级，故不需较厚的吸附层，这样可使吸附设备小型化、占地小、投资省。
（4）活性炭纤维强度高，不易粉化，不易造成二次污染。除此之外，它的纯度高、杂质少，可用于医疗卫生和食品工业。
（5）活性炭纤维形态多样，有纤维、毡、布和纸，易深加工，使用户的选择范围广，适应性强。
2. 活性炭纤维的应用领域
目前，在高科技领域，应用ACF己经成功地开发出大量的高科技产品，主要有：
（1）用ACF制造的电双重层电容器，其容量是铝电解电容器的100万倍，应用于计算机的RAM。
（2）用ACF作为捕集太阳能的黑体，所制造的热水器在同样条件下，比太阳能金属集热板热水器的水温要高十度左右，且装置轻，易于安装。
（3）在医疗卫生领域，前苏联应用ACF制造的医用敷料已进入临床应用，解决了伤口感染等问题，在海湾战争中已装备部队实用。
（4）在制冷领域，已有专家学者应用ACF的快速吸附与脱附性能，利用吸附放热及脱附吸热的原理，制造了吸附式冰箱。该冰箱可不用氟里昂，不用压缩机，只需1公斤ACF材料即可制致冷能力为5公斤冰/天的冰箱，带来冰箱的大变革。
此外，诸如在电池、蓄电池、电极的添加材料以及防毒服、口罩、人工肾脏、净水器、空气净化器等方面都应用了ACF，并取得了良好的效果。
结语
近年来，ACF作为一个有意义的研究开发方向，已经得到越来越多的科学工作者和企业家的肯定，它的优异性能必将在未来的环境净化材料领域得到充分发挥，其应用潜力不可限量。
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