活性碳材料的多样性-活性碳纤维

活性碳纤维是直径通常为5～20μm的纤维状炭质吸附剂，是继粉状活性炭和粒状活性炭（GAC）之后的第3种类型的活性炭。该材料具有单位质量的吸附容量大，吸附和脱附速度都快，再生容易，不易粉化及灰分含量低等优良性能，且由于其加工特性好，可以在把它制成纱、线、布、毡、纸等中间制品，再根据使用要求将其进一步加工成各种形状的产品，还可与其他材料一起形成具有多种功能的复合产品，具有更多功能。美国在20世纪70年代帅先用酚醛纤维制得了活性碳纤维（ACF），其后，日本采用黏胶纤维、酚醛纤维和沥青纤维等原料制得了ACF，并已商品化。聚乙烯醇纤维、木质素纤维等多种人造和合成纤维等也被用作ACF原料。ACF的技术大致相似，即原纤维在空气中经不熔化（或预氧化）处理后再用水蒸气或二氧化碳等气体在800～900℃高温使之活化，通过控制工艺条件进而得到不同比表面积及平均孔径的ACF制品。

ACF具有由无定形碳形成的难石墨化炭的微细结构，其微晶取向紊乱，细孔发达，没有大孔和过渡孔，只有少部分较小的中孔，微孔体积占总孔体积的90％。微孔孔径在1～3nm，孔径分布较窄且可控，因此，可以用作分子筛。ACF表面有一系列羟基、羰基、羧基、内酯基等含氧官能团，采用特种原料或特种工艺制得的ACF还可能含有胺基、亚胺基及硫基、磺酸基等特种官能团，因此，ACF对硫醇、SO2、NO2等表现出特殊的吸附性能。另外，采用浸渍法等方法还可在其表面引入银等的金属化合物使之具有杀菌等功能。

ACF的比表面积一般为1000㎡／g，最高可达3000㎡／g。其外表面积为GAC的1.5～10倍，滤阻为GAC的1／3，它可吸附处理低浓度废气，对高活性的有机物质以及黏度较大的液体也表现出良好的吸附性能。与GAC相比，ACF吸附层漏损小，床层薄，也不易过热或蓄热。因此可以使它们所组装的设备更加紧凑、省能、经济。

ACF不仅广泛应用于溶剂回收，空气及水的净化，废气的处理等领域，还可用作除湿剂、消臭剂、催化剂担体等。此外，在化学防护、高性能电容、电池电极等方面也有所涉及。