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| 多功能環(huán)境凈化材料-活性碳纖維 |
| 來(lái)源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2015-06-11 10:53:20 瀏覽次數： |
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（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/文龍）保護人類(lèi)生存環(huán)境，走持續發(fā)展的道路，是地球上每個(gè)人的神圣責任。由于經(jīng)濟發(fā)展所帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題以及其所產(chǎn)生的環(huán)境影響都應減少到最低程度，這應通過(guò)各種渠道來(lái)實(shí)現，但無(wú)論是大自然生態(tài)環(huán)境或室內環(huán)境均離不開(kāi)凈化手段。多功能環(huán)境凈化材料-活性碳纖維，簡(jiǎn)稱(chēng)ACF（Activated Carbon Fiber），近20年來(lái)受到重視，現已進(jìn)入大規模產(chǎn)業(yè)化階段，有關(guān)的生產(chǎn)技術(shù)和其在各個(gè)行業(yè)中的廣泛應用，已逐步形成當今世界競相開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)之一。
 1. 活性碳纖維的性能
ACF主要是由碳原子以類(lèi)石墨微晶片亂層堆疊而成的，具有發(fā)達的比表面積，豐富的微孔和相對集中的孔徑，且微孔直接開(kāi)口于纖維表面，吸附質(zhì)分子可以直接由纖維表面進(jìn)入微孔，因而吸附速度和解吸速度很快。
由于活性炭的原料結構的不規整性，活性炭表面孔隙分為大孔、過(guò)渡孔及微孔，對于吸附過(guò)程來(lái)講，其主要過(guò)程是由微孔來(lái)完成的，因此，吸附質(zhì)分子要通過(guò)大孔到過(guò)渡孔、過(guò)渡孔到微孔的擴散過(guò)程后，才能發(fā)生吸附作用，脫附則相反。由此可以看出，ACF的吸附過(guò)程要比活性炭快得多。
ACF除具有特殊的物理結構以外，還有其表面化學(xué)結構，在A(yíng)CF的碳微晶表面上有含氧及含氮官能團，這此官能團對ACF的吸附性能也有很大影響。
特殊的物理和化學(xué)結構使ACF比活性炭具有更優(yōu)異的性能，主要表現在以下幾個(gè)方面：
（1）吸附容量大
ACF對大多數有機溶劑都有較高的吸附量，PAN基ACF對一些惡臭物質(zhì)，如：正丁基硫醇等含有N、S的化合物的吸附量要比顆粒炭（GAC）大幾倍到幾十倍。另外，ACF對氯代烴也有很高的吸附容量，吸附裝置可以做得很小，因此ACF被廣泛用于氯代烴類(lèi)溶劑的回收。
此外，ACF對無(wú)機氣體，對水溶液中的無(wú)機物、染料、有機物、貴重金屬離子、微生物及細菌等均有良好的吸附能力。
（2）對低濃度吸附質(zhì)的吸附能力特別優(yōu)良
由于A(yíng)CF上的孔屬微孔，相對孔壁力場(chǎng)的相互疊加使得吸附勢大大增加，吸附過(guò)程在很低的分壓和很短的時(shí)間內就可完成。因此即使對于PPb級的臭氧O3和甲基碘，ACF仍可達到極高的吸附效率。目前，ACF已被用于復印機臭氧的消除，效果非常明顯。
（3）活性炭纖維吸附速度快、易脫附，對于氣體一般在幾十秒內達到吸附平衡，對于液體的吸 附也僅需幾分鐘就可達到吸附平衡。一般情況下，ACF比GAC要快2-3個(gè)數量級，故不需較厚的吸附層，這樣可使吸附設備小型化、占地小、投資省。
（4）活性炭纖維強度高，不易粉化，不易造成二次污染。除此之外，它的純度高、雜質(zhì)少，可用于醫療衛生和食品工業(yè)。
（5）活性炭纖維形態(tài)多樣，有纖維、氈、布和紙，易深加工，使用戶(hù)的選擇范圍廣，適應性強。
2. 活性炭纖維的應用領(lǐng)域
目前，在高科技領(lǐng)域，應用ACF己經(jīng)成功地開(kāi)發(fā)出大量的高科技產(chǎn)品，主要有：
（1）用ACF制造的電雙重層電容器，其容量是鋁電解電容器的100萬(wàn)倍，應用于計算機的RAM。
（2）用ACF作為捕集太陽(yáng)能的黑體，所制造的熱水器在同樣條件下，比太陽(yáng)能金屬集熱板熱水器的水溫要高十度左右，且裝置輕，易于安裝。
（3）在醫療衛生領(lǐng)域，前蘇聯(lián)應用ACF制造的醫用敷料已進(jìn)入臨床應用，解決了傷口感染等問(wèn)題，在海灣戰爭中已裝備部隊實(shí)用。
（4）在制冷領(lǐng)域，已有專(zhuān)家學(xué)者應用ACF的快速吸附與脫附性能，利用吸附放熱及脫附吸熱的原理，制造了吸附式冰箱。該冰箱可不用氟里昂，不用壓縮機，只需1公斤ACF材料即可制致冷能力為5公斤冰/天的冰箱，帶來(lái)冰箱的大變革。
此外，諸如在電池、蓄電池、電極的添加材料以及防毒服、口罩、人工腎臟、凈水器、空氣凈化器等方面都應用了ACF，并取得了良好的效果。
結語(yǔ)
近年來(lái)，ACF作為一個(gè)有意義的研究開(kāi)發(fā)方向，已經(jīng)得到越來(lái)越多的科學(xué)工作者和企業(yè)家的肯定，它的優(yōu)異性能必將在未來(lái)的環(huán)境凈化材料領(lǐng)域得到充分發(fā)揮，其應用潛力不可限量。
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