活性炭纤维简介
　　
　　活性炭纤维（ActivatedCarbonFiber，简称ACF），是20世纪70年代初发展起来的一种新型吸附功能材料，它以木质素、纤维素、酚醛纤维、聚丙烯纤维、沥青纤维等为原料，经炭化和活化制得。与粒状粉状活性炭相比较，ACF具有特有的微孔结构!更高的外表面积和比表面积以及多种官能团!平均细孔直径也更小!通过物理吸附、化学吸附以及物理化学吸附等方式在废水、废气处理、溶剂回收、水净化等领域得到了广泛应用。
　　
　　ACF（炭纤维）优异的净水功能来源于其微孔直接开口于纤维表面，当水流经ACF滤芯时水中污染物会被微孔均匀、快速地吸附；直径纤细的纤维状的形态，使ACF净水器对水滤阻降至极小，在保证压力损失最小的情况下，让水与材料充分接触得以最大利用；实验表明，ACF对水中污染物的去除能力是粒状活性炭的10～100倍，同时增加了ACF滤芯的使用寿命，减少更换成本。
　　
　　活性炭纤维主要性能
　　
　　活性炭纤维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。
　　
　　吸附功能对比表：
　　
　　粉末活性炭（Pac）<活性炭棒（CTO）<颗粒活性炭（GAC）<炭纤维（ACF）


　　
　　拦截功能对比表：
　　
　　粉末活性炭（Pac）<颗粒活性炭（GAC）<活性炭棒（CTO）<PP<炭纤维（ACF）


　　
　　杰酷碧炭纤维（PS-ACF）的余氯去除性能：


　　
　　竖向：去除性能
　　
　　横向：SV值
　　
　　SV：空塔速度，即填充物粒的负荷指数、单位填充容积的过水量。
　　
　　SV（1/h）=过水量（mL/h）÷体积（cm3）
　　
　　说明：杰酷碧炭纤维的余氯去除性能高、SV的依赖性小、所以相比同体积的活性炭滤芯保持较高性能
　　
　　杰酷碧炭纤维（PS-ACF）与颗粒活性炭（GAC）的差异

	杰酷碧炭纤维	颗粒活性炭	比较差异
纤维直径/颗粒大小	10～20μm	1～3mm	精细100倍
比表面积m2/g	700～2500	900～1200	大2～3倍
外表面积m2/g	0.2～2.0	～0.001	大200～2000倍
微孔直径nm	4以下	—	非常均匀

　　
　　 杰酷碧炭纤维 颗粒活性炭 比较差异


　　
　　纤维直径/颗粒大小 10～20μm 1～3mm 精细100倍
　　
　　比表面积m2/g 700～2500 900～1200 大2～3倍
　　
　　外表面积m2/g 0.2～2.0 ～0.001 大200～2000倍
　　
　　微孔直径nm 4以下 — 非常均匀
　　
　　杰酷碧炭纤维（PS-ACF）与颗粒活性炭（GAC）的微孔结构差异

微孔	杰酷碧炭纤维（PS-ACF）	颗粒活性炭（GAC）
均匀度	很均匀	非常不均匀
排列度	密集	非常分散

　　
　　从上图可以看出，在有效的吸附材料的一样的基础上：
　　
　　杰酷碧炭纤维：微孔均匀而密集
　　
　　颗粒活性炭：微孔不均匀而分散
　　
　　微孔 杰酷碧炭纤维（PS-ACF） 颗粒活性炭（GAC）
　　
　　均匀度 很均匀 非常不均匀
　　
　　排列度 密集 非常分散
　　
　　结论：具有吸附功能的微孔大量存在于纤维表面、使纤维的吸附速度非常快、吸附能力大幅提高。
　　
　　活性炭纤维结构
　　
　　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。在活性炭纤维中无大孔，只有少量的过渡孔，微孔分布在纤维表面，其吸附速率快，活性炭纤维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。活性炭纤维的体积密度小，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
　　
　　活性炭纤维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。活性炭纤维的孔主要是乱层结构炭和石墨微晶形成的微孔。微孔的大量存在使活性炭纤维的表面积增大，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;活性炭纤维其纤维直径一般在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。活性炭纤维是由CF活化而成。CF为多晶乱层石墨结构，转化成活性炭纤维后，结构基元不变化。活性炭纤维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1200m2/g，远大于CF，在苛刻条件下活化时可达3000m2/g。活性炭纤维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活性炭纤维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。活性炭纤维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。
　　
　　活性炭纤维实际应用
　　
　　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。活性炭纤维孔径小且分布窄，吸附速度快，吸附量大，容易再生。与粉状(5nm~30nm)活性炭相比，活性炭纤维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。活性炭纤维被认为是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。
　　
　　饮用水的净化：随着工业的发展与都市人口的密集，水的污染越来越严重，都市区内的生活废水处理量已越来越大。在废水中特别是工业废水中的有机污染物有大量增加的趋势，并且化工、冶金、炼焦、轻工等产业中的废水为最主要的污染源，其含有的有毒物和有害物已在对生态环境构成威胁。随着城市化的加速，有机物的污染，都市生活污水量的不断增加，使工业废水中排放的有机物不仅数量增加而且有毒的物质，对环境造成极大危害，因此确保优质饮用水的供应是一件至关重要的事情。用活性炭纤维处理地下水可以获得很好的效果。自来水中的残氯也可用活性炭纤维吸附。地下水中的三氯乙烯(TCE)不仅使饮用水变味，而且在人体某一器官内积累后将诱发致癌，因此TCE的污染是一个非常严重的问题。活性炭纤维对水中TCE的吸附量为粒状活性炭的4倍。对大肠杆菌的吸附，所吸附的细菌数量随比表面积的增大而增大。细菌吸附量还与活性炭纤维表面银颗粒的大小有关。对水中的生物吸附，活性炭纤维也非常有效。近年来，城市人口的增加已使饮用水的供应不足，国内用活性炭处理三卤甲烷废水，其有效去除率仅为40%。对地下水的检测表明，在水中已含有多种氯化物，这些氯化物具有致癌作用，自来水中的含氯物质可用活性炭纤维加以去除。用活性炭纤维去除水中的三氯乙烯时，活性炭纤维的吸附量为粒状活性炭的4倍，在实际处理中可比活性炭大1个数量级。
　　
　　目前活性炭纤维已广泛用于净水器，特别是载银活性炭纤维具有吸附和灭菌的双重功能。用载银活性炭纤维对大肠杆菌进行吸附，在银含量增加，比表面增大时，其吸附量增大，对水中其它微生物的吸附同样有效。其中知名度较大的有派斯涅普顿系列净水器；