基础知识 > 正文

    活性炭纤维(AcF)是以有机纤维为前驱体通 过不同途径而制得的一种新型功能性纤维，做为继粉状活性炭和粒状活性炭之后的第三代产品的新型 功能吸附材料具有成型性好，耐酸、碱，电导性与化 学稳定性好等特点。其不仅比表面积大、孔径适中、 分布均匀及吸附速度快，而且具有不同的形态。活性 炭纤维在催化、吸附方面具有独特的性能特征，其本身所具有的特性与孔结构、孔分布、微孔表面积以及 表面化学等使之具有极大的开发价值。

简介
　　目前，纳米ACF已广泛应用在化学工业、环境 保护、辐射防护、电子工业、医用、食品卫生等方面，而且越来越受到人们的关注，其应用前景相当广阔。

主要性能
　　ACF是一种表面纳米粒子，具有不规则的结构 与纳米空间混合的体系。其纤维直径细，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。

结构
　　ACF具有微孔形结构，微孔半径在 2nm以下，其孔径分布窄，特殊的细孔呈单分散分布，由不同尺寸的微细孔隙组成其结构，并且中孔、小孔扩散呈现出多分散型分布，在各细孔结构中的差别较大，其主要原因在于原料的不同。在 ACF中无大孔，只有少量的过渡孔，微孔分布在纤维表面，其吸附速率快，ACF丝束的空间起大孔作用，对气相与液相物质具有较好的吸附作用，其外比表面积大，吸脱速度快，为粒径活性炭10～100倍。随着比表面积增大，细孔的平均孔径随之增大，细孔容积增加，在细孔内发生吸附后充填细孔内。其比表面积增大吸附容量大，为粒状活性炭的10倍，可吸附处理低浓度废气或具有高活性的物质。
 　　ACF的体积密度小，滤阻小、可吸附粘度较大的液态物质，且动力损耗小。

表面化学结构
　　ACF固体表面原子呈不饱和结构，具有独特的表面化学性能，微晶在燃烧温度低时易与氧化介质发生反应生成氧化产物，主要有羧基、酚基、醌基等含氧基团，及含硫基、氮元素、卤素等官能团。其表面酸性与吸附平衡有密切的关系。 　　按照国际纯粹与应用化学联合会(1UPAC)的分类标准，吸附剂的细孔分为三类：孔径大于50nm的为大孔，2nm～50nm的为中孔，0．8nm～2nm的为微孔以及小于0．8nm的为亚微孔。ACF的孔主要是乱层结构炭和石墨微晶形成的微孔。微孔的大量存在使ACF的表面积增大，同时也使其吸附量提高。吸附剂中的大孔是作为被吸附分子到达吸附位的通道，它控制着吸附速度；ACF其纤维直径一般在 10nm～13nm、外表面积大、微孔丰富且分布窄、易于与吸附质接触、扩散阻力小，所以其吸脱附速度快，有利于吸附分离。而且，可以根据需要制成毡、布、纸等各种形态，适应于多种用途。ACF是由CF活化而成。CF为多晶乱层石墨结构，转化成ACF后，结构基元不变化。ACF是非均匀性的多相结构。
 　　由于高温水蒸气将部分原子脱去后形成微孔结构使之生成羧基、羰基等含氧活性基团，使其表面的酸性增加。比表面积约为1 200m /g，远大于CF，在苛刻条件下活化时可达3 000m /g。ACF为分布狭窄单一孔径的微孔结构，其孔可以产生毛细管的凝聚作用。
 　　由于具有微孔，其吸附、脱附速率远大于两个数量级，吸附量大。在填充床中流体的床层阻力小．可作为催化剂与催化剂载体使用在ACF分子内的痕量杂原子为磷、氮、氯等。在活化时，部分杂原子被脱去后，表面的杂质大大减少。由于活化中氧化气体的作用，表面含氧基团增强，主要有酸性基团，如羧基等。中性基完备如羰基、内酯基等。碱性基团有过氧化基等。ACF会因活化的方法不同，而生成不同表面含氧基与表面酸碱性不同的产物。在水的作用下．其氧化还原能力更强。由于水的存在可以使一些基 团氧化成羟基。由此在表面含氧基团数目增加后．表面氧化还原容量增大。

实际应用
　　近年来，随着人类环保意识的不断加强，对于生 存的环境，特别是对空气、水等净化密切相关的活性 炭等环保材料的性能要求越来越高，粒状或粉状活 性炭已能很好满足使用要求。传统的活性炭是一种 粒状或粉状的炭材，自20世纪初实现工业化生产以 来，在分离及净化水及其它液体的除臭、净化等方面 得到广泛应用。粒状或粉状的结构，它的吸附速度较 慢，分离效率不高，特别是它的物理形态在应用时有 许多不便，限制了应用范围。ACF孔径小且分布窄， 吸附速度快，吸附量大，容易再生。与粉状(5nm～ 30nm)活性炭相比，ACF在使用过程中产生的微粉 尘少，可制成纱、线、织物、毡等多种形态的制品，使 用时更加灵活方便。 ACF被认为是 21世纪最优秀的环保材料之 一， 在气体和液体净化、有害气体及液体吸附处理、 溶剂回收、功能电极材料等方面已得到成功应用。