活性炭纤维
活性炭纤维(完整)方
ACF碳纤维和其他活性炭材料吸附能力对比
粉末活性炭（Pac）<活性炭棒（CTO）<颗粒活性炭（GAC）<碳纤维（ACF）
三.活性炭的合成方法及原理
1.合成方法 ：目前用作活性炭纤维前驱体的有机纤维主要 有粘胶基、聚丙烯睛基、沥青基、酚醛基四种，除此之外 ，还有采用其他原料制成的，如聚偏二氯乙烯、聚酞亚胺 纤维、PBO纤维、聚苯乙烯纤维、聚乙烯醇纤维、聚氯乙 烯基、PVA基等，不同的原料纤维有不同的炭化和活化特 性，制成的活性炭纤维的特点有所不同 2.原理：活性炭纤维是经过活化的含碳纤维，将某种含碳 纤维，经过高温活化（不同的活化方法活化温度不一样） ，使其表面产生纳米级的孔径，增加比表面积，从而改变 其物化特性。
3）大气治理和空气净化
4）应用于医学领域 5）有机合成催化剂或催化剂载体
1、饮用水的净化
ACF的微孔孔径具有可调节性，可以针对不同的有机微污
染物，选择性的设计出具有不同吸附性能的ACF，从而能 够去除水源中的各种污染物质。 ACF对水质混浊有明显的澄清作用，可以除去水中的异臭、 异味；对氰、氯、氟、酚等有机化合物去除率达90％以上， 对细菌有极好的过滤效果，如大肠杆菌去除率达98％。
四.活性炭的加工工艺
目前活性炭纤维的生产主要是聚丙烯腈基和沥
青基、黏胶基，其他炭纤维很少。 活性炭纤 维生产加工工艺如下1)浸渍(预处理)；2)氧化 工艺；3)碳化工艺；4)活化工艺，活化时尽可 能多地造孔，形成多孔结构
活性炭纤维加工工艺流程图
五.活性炭纤维应用情况
1）废水治理及水净化 2）回收溶剂
1.活性炭纤维优良的吸附性能：
吸附容量大，达到吸附平衡的速率快，对有机
蒸气的吸附量比粒状活性炭大几倍甚至几十倍；
活性炭纤维
活性炭纤维是一种新型、高效、多功能吸附材料，产品为黑色、毡状织物，具有比表面积大，孔径分布窄，在液相、气相中对有机物和阴、阳离子吸附效率高，吸、脱附速度快，可再生循环使用，同时耐酸、碱，耐高温，适应性强，且可加工成任何形状，该产品在防止环境污染、食品加工、医疗卫生、劳动保护及国防等领域，具有广泛的应用前景，如饮用水净化、工业污水处理、空气净化、脱臭、防毒、液体脱色、溶剂回收等。
二.活性炭纤维毡（布）系列主要指标:比表面积（m2/g）：700-1500碘吸附（mg/g）：700-1500苯吸附（%）：25-50亚甲蓝脱色（mg/g）：100-200其它数据原料：聚丙稀晴基，粘胶基，复合型规格：长度：0.5-30m宽度：0.6-1.2m厚度：1-5mm包装：10KG/纸箱体积：1200mm活性炭纤维毡(ACF FELT) 活性炭纤维毡采用天然纤维或人造纤维无纺毡经炭化、活化等系列工艺制成。
性能：极大的比表面积：900-220m2/g，吸附容量大。
微孔直径：5-100A。
，吸附速度快，是颗粒活性碳的10-100倍。
脱附方便，且脱附以后活性炭纤维吸附能力基本不变。
良好的导电性，耐酸、碱，成型性好。
用途：溶剂回收，空气净化，水净化防毒、防化，医用，除味，除臭，耐高温及保温电极材料。
粘胶基活性炭纤维毡是以粘胶纤维毡为原料制得的活性炭纤维，用途①溶剂回收：对苯类、酮类、酯类、石油类均能吸附回收；②空气净化：能吸附过滤空气中的恶臭、体臭、烟气、毒气、O3、SO2等。
③水净化：能去除水中的重金属离子、致癌物质、臭味、霉味、细菌及脱色等；可用于自来水、食品工业用水及工业用纯水等处理；④环保工程：废气及污水处理；⑤防毒口罩、防毒衣、香烟过滤嘴等；⑥贵金属提炼或回收、吸附放射性物质，也可用于作为催化剂载体、气相色谱的固定相；⑦医药上用于包扎带，急性解毒剂、人工肾脏等；⑧电子及能源方面应用，如高容量电容、蓄电池等；⑨耐高温及保温材料活性炭纤维新技术活性炭纤维对有机气体及恶臭物质（如正丁基硫醇等）吸附量比粒状活性炭（GAC）大几倍至几十倍。
2024年活性碳纤维(ACF)市场发展现状
2024年活性碳纤维（ACF）市场发展现状1. 简介活性碳纤维（ACF）是一种具有高孔隙度和大比表面积的纤维材料。
它由活性碳纤维原料经过高温炭化和气体活化处理而成。
ACF在吸附、催化、导电等领域有广泛应用，并且由于其独特的性能，在新能源、环境保护、医疗等领域的需求不断增长。
2. 市场规模根据市场调研数据显示，活性碳纤维（ACF）市场近年来呈现出快速增长的趋势。
截至目前，全球ACF市场规模已达到XX亿美元，并预计未来几年将保持稳定增长。
3. 主要应用领域3.1 吸附材料活性碳纤维作为一种优秀的吸附材料，在水处理、空气净化等领域中得到广泛应用。
其大比表面积和孔隙结构能够有效吸附有害物质，提高净化效果。
随着城市化进程和环境污染的加剧，吸附材料市场需求将继续增长。
3.2 电池材料ACF在电池材料中有着重要的应用。
其高导电性和良好的储能性能使得活性碳纤维成为电池生产的理想材料。
目前，锂离子电池等新能源电池的快速发展推动了ACF 市场的增长。
3.3 催化剂载体活性碳纤维常被用作催化剂的载体。
其大孔隙结构和高比表面积有利于催化剂的分散和反应过程的进行。
在化工、石油等领域，催化剂载体的需求日益增长，带动了ACF市场的发展。
3.4 医疗领域活性碳纤维在医疗领域有广泛的应用，如人工器官、生物医学材料等。
其生物相容性和孔隙结构的特点使其成为医疗材料的理想选择。
随着人口老龄化程度的加剧和医疗技术的进步，ACF在医疗领域的市场将持续增长。
4. 市场发展趋势未来ACF市场的发展将呈现以下趋势：4.1 高性能化随着技术的不断进步，活性碳纤维的性能将不断提升。
纤维材料的制备工艺和表面改性技术的创新将使ACF具备更好的吸附性能、导电性能和化学稳定性，满足不同领域的需求。
4.2 新能源需求增长新能源领域对ACF的需求将继续增长。
随着可再生能源的快速发展，对电池和储能材料的需求将增加，进一步推动ACF市场的扩大。
4.3 环保意识提高全球环保意识的提高将促进活性碳纤维在污染治理和环境保护领域的应用。
活性炭纤维毡
• 具有较高的拉伸强度，可达300 MPa以上
• 具有较高的孔隙率，可达**90%**以上
• 具有较好的弯曲强度，可达100 MPa以上
• 具有较好的热稳定性，可在200℃以下使用
• 具有较好的压缩强度，可达150 MPa以上
活性炭纤维毡的热性能与电性能
活性炭纤维毡的热性能
• 具有较高的热稳定性，可在200℃以下使用
• 用于制作创伤敷料，提供抗菌消炎作用
⌛️
活性炭纤维毡在新能源领域的应用
• 用于制造超级电容器，提供高电容量和高功率密度
• 用于制造氢燃料电池，提供高质子传导性和高热稳定性
04
活性炭纤维毡的市场需求与产业发展
活性炭纤维毡的市场需求与趋势
活性炭纤维毡的市场需求
活性炭纤维毡的市场趋势
• 随着环保意识的提高，活性炭纤维毡在环保领域的需求
03
活性炭纤维毡的性能优化与应用拓展
活性炭纤维毡的性能优化方法与策略
活性炭纤维毡的性能优化方法
• 表面改性：提高活性炭纤维毡的吸附性能
• 掺杂改性：提高活性炭纤维毡的电性能
• 复合改性：提高活性炭纤维毡的综合性能
活性炭纤维毡的性能优化策略
• 针对不同应用需求，选择合适的改性方法
• 优化改性工艺，提高改性效果
• 政府应加大对活性炭纤维毡产业的支持力度，推动产业
前景广阔
技术创新
• 随着科技的发展，活性炭纤维毡在其他领域的应用潜力
• 政府应加强对活性炭纤维毡产业的监管，确保产品质量
巨大
和环保要求
CREATE TOGETHER
谢谢观看
THANK YOU FOR WATCHING
DOCS
活性炭纤维毡的制备原料
活性炭纤维材料
酚醛基ACF
GAC
1500
900
0.50
0.75
2.4
4-6μm纤维
—
—
表一：ACF与GAC形态特征对比表
ACF的结构与组成
结论：
ACF中经活化生成的空隙90%以上为微孔，这为ACF供了巨大比 表面积，且微孔孔径绝大部分相近，在几纳米至几十纳米范围 内。 颗粒活性炭则含有大量的大孔、过渡孔，孔径呈分散型分布。
ACF的性质
性质三：其他特性
ACF还兼有纤维的各种特性，能制成束、纸、布、毯等形状， 且性能良好。例如，活性炭纤维纸比表面积在原ACF的75% 左右，这样方便了工程应用和工艺简化。另外，很容易在 ACF大表面积上添加金属、盐类，来改变活化工艺，可以针 对特定的ACF产品，用途大大拓宽。
ACF的制备
ACF的性质
活性炭的吸附性
1.吸附量大 对有机气体恶臭，腥臭物质吸附量比粒状活性炭（GAC）大20-30倍。 对水溶液中的无机物，染料，有机物及贵金属离子吸附量比GAC高5—6倍。 对微生物及细菌有优良的吸附能力。如大肠杆菌的吸附率可达94%-99%。 对低浓度吸附质吸附能力特别优良，即使 10-6数量级的吸附质也能保持很 高的吸附率。
Hale Waihona Puke 活性碳纤维产品产品一：净水器过滤芯片
活性碳纤维产品
产品二：活性碳纤维布
ACF的性质
性质二：氧化还原及催化特性
活性炭纤维具有气相催化氧化还原功能。通过用H2SO4活 化ACF，使其表面有催化能力，可以在NH3存在下把NO还 原成N2。 在水溶液中，活性炭纤维可以作为还原剂，也可以作为氧 化剂，这取决于所用体系电位的高低，参与反应的基团种 类和浓度不同，ACF氧化还原容量也不同。
活性炭纤维毡标准
活性炭纤维毡标准性炭纤维毡是一种由多种织物和活性炭的混合组成的无纺布复合制品。
它具有优异的吸附性能，防止气流和液体的渗漏，具有防水，防潮，防尘，耐污染等特定的性能，是化学，矿山，食品饮料，制药，风机，服装，汽车，抗污染，农业，医疗等行业的优良阻隔材料。
活性炭纤维毡标准包括材料组成，表面性能，卷材性能，热处理性能，型号等多项指标，用以确保活性炭纤维毡使用过程中满足客户需求，保证使用安全性和可靠性。
1、材料组成：活性炭纤维毡主要由活性炭粉，粘合剂，非织物支撑层，无纺布，熔胶涂布等组成。
其中，活性炭粉是活性炭织物的基础，对活性炭纤维毡的吸附性能有很大的影响。
粘合剂用于活性炭粉和基体材料之间的粘接，合成活性炭毛织物，改善其机械性能。
2、表面性能：表面性能是活性炭纤维毡品质的重要指标，主要包括普通厚度，表面平整度，纹理状态，整片GN值，色泽，孔隙率等。
此外，活性炭纤维毡还应具有良好的透气性和耐撕裂性。
3、卷材性能：卷材性能是活性炭纤维毡的重要指标之一，主要包括卷周长，卷宽，折痕率，松紧度，压痕率，辊脱率等。
4、热处理性能：热处理性能是活性炭纤维毡品质衡量的重要指标，主要涉及热阻，热容量，热传导率和热衰减等性能。
5、型号：活性炭纤维毡的型号分三类：实芯毡，中空毡和绝缘毡。
实芯毡由无纺布+活性炭粉构成，结构紧凑，性能稳定，耐温范围较广；中空毡由无纺布+活性炭粉+夹层构成，既能提供良好的吸附性能，又能提供良好的抗紫外线性能；绝缘毡由无纺布+活性炭粉+绝缘材料构成，具有良好的绝缘性能和抗火性能。
活性炭纤维毡通常用于防护，控制，阻隔，过滤，吸泥等领域。
准确的活性炭纤维毡标准可以有效保证活性炭纤维毡的使用安全性和可靠性，保证用户使用无忧。
本文从活性炭纤维毡材料组成，表面性能，卷材性能，热处理性能，型号等方面论述了活性炭纤维毡标准内容及其实际应用，以期为活性炭纤维毡的使用提供参考。
新型服装材料
新型服装材料随着科技的不断进步，新型服装材料也随之出现，它们不仅具有时尚造型，还打破了传统服装材料的限制。
新一代的服装材料拥有更高的舒适度和透气性，可以帮助人们更好地适应各种环境，缓解疲劳和不适。
本文将探讨几种新型服装材料的特点及其应用。
1. 活性炭纤维材料活性炭纤维材料是一种新型的高科技纤维材料，它是通过将活性炭颗粒贴附在纤维表面制成的。
活性炭纤维具有许多独特的特性，例如吸湿性、透气性、抗菌性和除臭性等。
它的微孔结构可以吸附和过滤空气中的有害颗粒，如汽车尾气和PM2.5等。
在服装方面，活性炭纤维可以用于户外运动服、工作服、医用服装等，以保护人们免受外部环境的侵害。
例如，它可以用来制作户外运动服，以吸收人体的汗水并减轻运动时的疲劳感。
此外，活性炭纤维材料的抗菌和除臭性还可以帮助人们避免汗臭和异味。
2. 超级弹性纤维材料超级弹性纤维材料是一种新型的高科技纤维材料，它具有非常高的弹性、柔软度和舒适度。
与传统的纤维材料相比，超级弹性纤维材料的拉伸性能更好，可以承受更大的拉伸力而不会失去弹性。
这种材料可以用于制作运动服、内衣和泳装等。
超级弹性纤维材料还具有良好的透气性和吸湿性。
这使得它可以帮助人们在运动时快速排汗并保持身体干爽。
此外，由于它可以适应身体的形状，所以能够提供更好的支撑和舒适度，使人们在运动中更加自由和舒适。
3. 智能发热材料智能发热材料是一种在低温环境下可以自行发热的材料，它可以通过电子器件来调节发热效果。
这种材料通常由纤维和金属粉末制成，具有良好的弯曲性和可塑性。
智能发热材料的应用范围非常广泛，可以用于制作冬季服装、医用保暖材料等。
在服装领域，智能发热材料可以用于制作保暖内衣、手套、袜子等。
这种材料不仅可以提供更好的保暖效果，还可以减少对传统化石能源的依赖。
此外，智能发热材料还可以用于医疗领域，帮助一些需要保暖的人群，如老年人和残疾人。
总之，新型服装材料的应用正在逐渐扩展。
这些新材料不仅可以提供更好的舒适度和功能性，还可以帮助人们更好地适应各种环境。
活性炭纤维布的用途和特点
活性炭纤维布的用途和特点活性炭纤维布是一种由活性炭纤维制成的材料，广泛应用于许多领域。
它具有许多独特的特点和优势，下面将详细介绍其用途和特点。
首先，活性炭纤维布具有很高的吸附性能。
活性炭纤维具有非常多的孔隙结构，可以有效地吸附和去除空气中的有害气体、异味和污染物。
因此，活性炭纤维布广泛应用于空气净化、气体处理和水质净化等领域。
它可以用于制作空气净化器、活性炭滤芯、防毒面具等产品，可以有效提高室内空气质量，保护人们的健康。
其次，活性炭纤维布具有良好的导电性能。
活性炭纤维具有优异的导电性能，可以用于制作防静电材料和电磁屏蔽材料。
在电子工业和航空航天领域，活性炭纤维布可以用于制作防静电服、电磁屏蔽材料等，可以有效保护电子设备的安全运行，提高工作效率。
第三，活性炭纤维布具有良好的耐高温性能。
活性炭纤维具有较高的熔点和较低的热传导系数，可以在高温环境下保持其稳定性和完整性。
因此，活性炭纤维布广泛应用于高温过滤、高温隔热和阻燃等领域。
在钢铁冶金、石油化工和航空航天领域，活性炭纤维布可以用于制作高温过滤器、高温隔热材料和防火服装等，提高工作环境的安全性和效率。
此外，活性炭纤维布具有良好的柔软性和透气性。
活性炭纤维具有较高的柔软性和可塑性，可以根据需要制作成各种形状和结构的产品，具有较好的适应性。
同时，活性炭纤维布具有较好的透气性，可以通过孔隙结构调节透气性能，使其透气性和吸附性能得以平衡。
因此，活性炭纤维布广泛应用于制作舒适的防护服、透气的床垫和污水处理等领域，提高产品的使用舒适度和性能。
最后，活性炭纤维布具有较好的耐腐蚀性能和机械性能。
活性炭纤维具有很强的耐腐蚀性能，可以在酸碱和腐蚀性气体环境中长期使用。
同时，活性炭纤维布具有较高的强度和耐磨性，可以承受较大的张力和摩擦力。
因此，活性炭纤维布广泛应用于电池制造、化工、矿山和船舶等领域，提高产品的使用寿命和安全性。
综上所述，活性炭纤维布具有广泛的用途和独特的特点。
活性炭纤维材料的制备与性能研究
活性炭纤维材料的制备与性能研究活性炭纤维材料是一种具有较高孔隙度和比表面积的吸附材料，广泛应用于环境治理、能源储存、电化学催化等领域。
本文将探讨活性炭纤维材料的制备方法及其性能研究进展。
一、活性炭纤维材料的制备方法目前，活性炭纤维材料的制备方法较为多样化，常见的制备方法包括物理法、化学法和物化法等。
物理法制备活性炭纤维材料主要是经过模板法或纺丝-炭化法制备而成。
模板法是将纤维素或其他有机物为原材料的非晶态材料在模板的作用下形成孔道后进行炭化，制备的活性炭纤维材料具有高孔隙度和良好的分散性；纺丝-炭化法则是将聚丙烯和聚丙烯腈等物质通过纺丝成纤维，再通过高温炭化制备活性炭纤维材料。
化学法制备活性炭纤维材料主要是通过化学物质反应生成活性炭纤维材料。
常见的方法有静电纺丝-炭化法、沉淀炭化法等。
静电纺丝-炭化法是将含有活性炭前体物质的聚合物放入溶液中，静电作用将聚合物拉伸成纤维，再经过高温炭化得到活性炭纤维材料。
沉淀炭化法则是将金属离子或羟基化合物与活性炭前体物质反应生成活性炭纤维，该方法制备的活性炭纤维材料具有高孔隙度和高电导率。
物化法制备活性炭纤维材料则是将物理法与化学法结合，通过物理吸附或气相反应将活性剂及其它前体吸附在纤维表面，在高温或气相反应条件下进行炭化制备活性炭纤维材料。
二、活性炭纤维材料的性能研究进展1. 孔隙度与比表面积由于活性炭纤维材料的孔隙度比常见的材料（例如白炭黑、活性炭颗粒）高出数倍，使其具有更高的吸附能力。
近年来，学者们通过调控纤维的直径、导向剂的添加等方式控制纤维的孔径和孔隙度，得到了具有不同孔径分布和比表面积的活性炭纤维材料。
2. 电化学性能活性炭纤维材料具有优异的电化学性能，广泛应用于电容器等电化学器件的制备中。
近年来，学者们通过研究活性炭纤维材料的表面化学性质，发展了活性炭纤维材料的超级电容性能研究。
活性炭纤维材料具有较高的比电容、较快的电荷/放电速率和长期循环稳定性等特点，有望在储能领域中得到广泛应用。
粘胶基活性炭纤维及其改性研究
粘胶基活性炭纤维及其改性研究活性炭纤维（ＡｃｔｉｖａｔｅｄＣａｒｂｏｎＦｉｂｅｒ，ＡＣＦ）是继粉状活性炭（ＰＡＣ）和颗粒活性炭（ＧＡＣ）之后发展起来的一种新型碳材料。
活性炭纤维可以按其原料的不同分类，较常见的有粘胶基、酚醛基、聚丙烯腈基和沥青基活性炭纤维，其他原料的有聚偏二氯乙烯、聚酰亚胺纤维、ＰＢＯ纤维、聚苯乙烯纤维、聚乙烯醇纤维、聚氯乙烯（Ｓａｒａｎ）基、ＰＶＡ基、天然植物纤维基等系列的ＡＣＦ［１］，其产量以粘胶基最多。
粘胶基活性炭纤维的制备原料低廉，得率高，研制成功的最早，结构性能优良，是目前工业化生产和应用最广泛的炭纤维，因而具有及高的研究价值。
１结构特点１．１高比表面积粘胶基活性炭纤维的比表面积从９００－２０００ｍ２／ｇ，有巨大的伸缩空间，可以根据不同的需要进行制备。
１．２孔径均匀紊乱碳层堆叠的类石墨微晶结构，主要以微孔为主，９２％的孔径＜２ｎｍ［２］。
变化范围可以从０．２－２ｎｍ，含有少量的中孔，基本上没有大孔。
ＡＣＦ的微孔孔径，直接开口于表面［３］，比较一致。
１．３活性基团丰富粘胶基ＡＣＦ的主要成分是碳，此外还有少量的氧和氢等元素，为较纯的纤维素结构，纤维表面结构复杂，有类石墨或交联烃类的碳氢结构单元、羟基、醚基、羰基、羧基等［４］，具有含氮官能团是其应用在脱硫、脱氮领域的一个很重要的因素。
由于基团活性强，可以与多种物质发生反应。
２性能２．１吸附性能活性炭纤维微孔结构直接分布于固体表面，使吸附质分子不需穿过大孔、中孔而直接到达微孔的吸附部位，缩短了吸附行程，加快了吸附速率，使大量微孔得到了充分利用。
粘胶基活性炭纤维的吸附容量大，吸附层薄，吸附灵敏度高，在低浓度甚至痕量下，也可进行极其有效的吸附，吸附效率比活性炭高得多；再生容易，对乙醇的再生吸附率超过９５％［５］。
２．２电性能活性炭纤维孔道比较畅通，连接紧密，电阻低，极化性导电性好，适用于作电极材料，且具有耐热性强、热膨胀性低、化学性能稳定等优点，在一些电池或电器的电极生产中已经得到应用。
废气活性炭纤维的作用原理
废气活性炭纤维的作用原理
废气活性炭纤维的作用原理是利用活性炭纤维具有较大的比表面积和孔隙结构，能够吸附废气中的有害物质。
活性炭纤维表面含有大量的微孔和介孔，其比表面积可达到1000-3000平方米/克，大大增加了物质吸附的表面积。
同时，活性炭纤维的孔径分布也比较合理，有助于吸附废气中不同大小颗粒物质。
废气经过活性炭纤维过滤装置时，有害物质分子通过扩散、吸附和化学反应等机制被吸附到纤维表面的微孔和介孔中。
活性炭纤维具有很强的吸附能力，可以吸附废气中的有机物、化学气体、重金属离子等。
同时，活性炭纤维还能吸附一些有害气体中的污染物、异味和色素等。
当废气中的有害物质被吸附到活性炭纤维上后，废气中的清洁空气通过过滤装置进入环境中。
对于一些易挥发物质，活性炭纤维可以通过蒸发和再生等方法将其释放出来，以便再次使用。
总而言之，废气活性炭纤维通过其较大的比表面积和吸附能力，能够有效地吸附废气中的有害物质，从而达到净化废气、改善空气质量的作用。
活性碳纤维
活性炭材料方面的发展活性碳纤维[1]1.概述活性碳纤维（activated carbon fiber, ACF）是继粉状活性炭和颗粒活性炭之后发展起来的第三代活性炭材料。
人们最初将传统的粉状或细粒状活性炭吸附在有机纤维上或灌倒空心有机纤维里制成纤维状活性炭（fiberous AC, FAC）但所得到产品性能不够理想[2]。
于是，知道20世纪60年代初期，在碳纤维（carbon fiber，CF ）工业得以发展的基础上，人们将CF进行活化处理，才获得这种新型的吸附性能有一的ACF。
2.发展过程最早报道ACF研制成功的事W.F.Abbott ,他于1962年研制成功黏胶基ACF[3]。
1972年，G.N.Arons和R.N.Macnair等研制成功酚醛基和黏胶基AC[4]。
1973年、1977年，R.Y.Lin和J.Economy报道了关于酚醛基ACF的研究成果[5]。
后来建立了一个ACF商业化设备工艺程序[1]。
Bailey和Maggs用路易斯酸来处理黏胶纤维制得ACF[1],并获专利。
随后人们尝试了各种原料来直奔ACF，包括黏胶、酚醛纤维、聚丙烯腈、沥青、聚酰亚胺纤维、异型截面纤维等。
在诸多国家中，日本是开发和应用ACF较多的国家之一[6、7]。
日本东洋纺织公司最早开发了人造丝基ACF，并与1975年工业化，目前产量达到100t∕a；1976年东邦人造丝开发出PAN基ACF；1988年，日本大阪气化公司与尤尼吉卡共同开发出沥青基ACF。
国内从事ACF的开发与研究科研单位及大专院校有许多，在ACF的制备、性能与结构表征、活化机理及应用取得长足进步。
中山大学材料系增汉民教授及其合作者就不同原料ACF的制备、性能测定、反应机理、功能化研究等方面发飙了数十篇论文[8~10]。
1987年中科院山西煤化所沈曾民研究员及其合作者系统开发了通用沥青基ACF，并在其随后的研究工作中，进一步优化和考察了以预氧化纤维为原料的“碳化∕活化”工艺(又称作“一步法”)与传统的“碳化再活化”工艺（有称作“二步法”）的各自优劣，并探讨了不用活化方式对中间相沥青CF和通用级沥青CF的活化规律[11~18]。
活性炭纤维的制备工艺研究
活性炭纤维的制备工艺研究一、前言活性炭纤维是一种新型的吸附材料，由于其特殊的结构与性能，能够有效地吸附有害气体和水中的有机物，因此成为了近年来研究的热点之一。
在各种制备工艺中，化学气相沉积法是相对成熟的技术之一，但在实际应用中，其制备周期长、成本高等问题限制了其广泛应用。
因此，本文将围绕活性炭纤维的制备工艺进行深入研究，通过对各种制备工艺的比较和分析，为活性炭纤维的工业化生产提供一定的参考。
二、活性炭纤维的特点活性炭纤维是一种具有高孔隙度、大比表面积、良好的吸附性能和多孔结构的吸附材料。
它的优点主要有以下几点：1.比表面积大：活性炭纤维由于其独特的结构，比表面积一般可达到500-3000m2/g，比传统活性炭的比表面积大出10倍以上，因此吸附性能更为出色。
2.吸附效率高：活性炭纤维由细微的纤维组成，使得其微孔多，孔径分布均匀，因此能够有效吸附液态、气态中的各种有机物等。
3.化学性质稳定：活性炭纤维的碳纤维是纯碳材料，其化学性质稳定，因此在各种不同环境下都可以有很好的应用性能。
三、活性炭纤维的制备方法活性炭纤维的制备方法有多种，根据不同的制备工艺，其孔径大小、比表面积等性质也会有所不同。
常见的制备方法有化学气相沉积法、煅烧纺丝法和激光烧结法等。
1.化学气相沉积法化学气相沉积法是目前比较成熟、研究较多的制备活性炭纤维的方法。
这种方法利用化学反应在碳纤维表面生成孔隙结构和吸附能力较好的碳材料。
基本步骤是将制备好的碳纤维放入反应器中，然后流入匀速气流和反应气体，通过控制温度、压力、反应时间、气体流量等参数，使反应体系发生化学反应，产生气体沉积在碳纤维表面，最终形成多孔的活性炭纤维。
2.煅烧纺丝法煅烧纺丝法是通过添加活性炭纤维前驱体到高分子聚合物中，在升高温度的情况下，高分子热降解，产生一定的孔隙结构和活性炭纤维。
煅烧过程中需要控制升温速度、煅烧温度、保温时间等参数，从而得到一定的孔隙度和比表面积。
3.激光烧结法激光烧结法是通过使用激光束烧结活性炭纤维前驱体，从而制备高性能、高孔隙度的活性炭纤维。
活性炭纤维
•
活性炭纤维的应用相当广泛,可用于有机溶剂的回收装置,水的净
化,有害有毒气体的去除和净化及电子电器材料等。
•
日本是开发活性炭纤维最早的国家,日本的东洋纺织公司1975年
实现了工业化生产。在20世纪70年代,已开始应用有机物炭化技术的
成果用于环境保护等方面,并由此受到各国开发研究人员的密切关注,
现已成为当代世界开发的热点项目之一,并已进入工业化的发展时期, 总产能力为千吨。我国从80年代开始投入力量进行研究,到90年代末 开始进入工业化生产时期,国内的产能为百吨。
活性炭纤维的型号及相关参数
型号
TK1000
TK1300
比表面积 900(㎡/g) 1000
11501250
吸苯量 30-35 (w t%)
38-43
吸碘值 850-900 1100-
(mg/g)
1200
TK 1500 13001400 45-50
13001400
TK-1600
14501550 53-58
活性炭纤维的开发与应用
• 活性炭纤维是继粉状活性碳和粒状活性炭之后的第三代产品。做为新 型功能吸附材料具有成型性好,耐酸耐碱,导电性和化学稳定性好等特 点。其不仅比表面大,孔径适中和分布及吸脱速度快,而且具有不同的 形态,广泛用于环保工业、电子工业、化学工业与辐射防护、医用生 理卫生等,具有广阔的发展前景。
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江苏同康活性炭纤维有限公司是专业生产活性炭纤维及功能型特
种面料的厂家，拥有国内一流的特宽幅大型连续式活性炭纤维生产线，
采用先进的生产工艺，科学的管理和检测手段，年产活性炭纤维毡
150吨或活性炭纤维布100吨，广泛应用于环保、军事、航空、石油、
活性炭纤维
活性炭纤维（Activated Carbon Fibers ACF）活性炭纤维，亦称纤维状活性炭，是性能优于活性炭的高效活性吸附材料和环保工程材料。
它是有纤维状前驱体，经一定的程序碳化活化而成。
较高的技术含量和较高的产品附加值是其主要特征，可使吸附装置小型化，吸附层薄层化，吸附漏损小，效率高，节能经济，可以完成颗粒活性炭无法实现的工作，是任何其它类型的活性炭纤维无法比拟的，性能出类拔萃的活性吸附材料和环保工程材料。
结构活性炭纤维（ACF）是用天然纤维或人造有机化学纤维经过碳化制成。
主要成分是C 但也存在微量的杂质原子，包括O、H此外还有N、S等。
它们与C 结合形成相应的官能团，其中以含氧基团在活性炭纤维表面含量较为丰富。
碳原子主要以类似石墨微晶片、乳层堆叠的形式存在。
ACF另一引人注目的结构是具有发达的比表面积，丰富的微孔径。
一般活性炭纤维（ACF）的比表面积可达1500-2000m2/g，甚至更高；微孔体积90%左右，其微孔孔径为10A-40A。
活化机理活化剂有选择性地与非晶碳、晶格缺陷处和晶棱上的碳原子发生氧化反应，形成挥发性气体而使碳消耗，并向纵深处蚀刻，在炭纤维的表面处留下孔洞，从而增大了ACFs的表面积。
以水蒸气作为活化剂为例，可将炭纤维活化过程分为三个阶段：(1)氧化反应由炭纤维外表面逐渐扩展到内部，炭纤维表面氧化物和矿物等杂质上所吸附的水分子制约碳的氧化；(2)炭纤维原有的大孔结构的暴露，减轻水分子向炭纤维深部扩展，并保证化学反应在炭纤维全部体积中进行；(3)连通孔隙系统形成，使活化过程的速度受水蒸气向炭纤维孔隙内扩散速度的制约。
活化技术当前的活化技术主要分为两大类：物理活化和化学活化。
物理活化：又称气体活化法，在活化过程中不发生化学键的断裂和生成。
它是在炭纤维炭化后，再在600—1200o C高温下活化制得ACF。
使用的活化剂主要有水蒸气、二氧化碳、氧气等气体。
物理活化的优点在于使用的活化剂成本低，并且对环境的污染小，缺点在于它产生的活性炭纤维的得率低于化学活化的得率，并且制得的活性炭纤维的平均孔径比化学活化的大。
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预处理→炭化 活化 添加剂→结构控制方法 预处理 炭化→活化 添加剂 结构控制方法 工艺设备 炭化 活化→添加剂 结构控制方法→工艺设备
1.预处理预处理主要有盐浸渍和预氧化两种方式。盐浸渍是将原料纤维充分浸渍在盐(磷 预处理预处理主要有盐浸渍和预氧化两种方式。盐浸渍是将原料纤维充分浸渍在盐 磷 预处理预处理主要有盐浸渍和预氧化两种方式 酸盐、碳酸盐、硫酸盐等)溶液中 然后使其干燥。 溶液中， 酸盐、碳酸盐、硫酸盐等 溶液中，然后使其干燥。预氧化处理一般采用空气预氧化的方 原料纤维在一定的温度范围内，缓慢预氧化一定时间， 法，原料纤维在一定的温度范围内，缓慢预氧化一定时间，或者按照一定升温程序升温 预氧化。预氧化主要是为了防止PAN纤维、沥青纤维等高温炭化和活化时发生熔融并丝。 预氧化。预氧化主要是为了防止 纤维、沥青纤维等高温炭化和活化时发生熔融并丝。 纤维 2.炭化是在惰性气体 如氮气或氩气等 环境下于 炭化是在惰性气体(如氮气或氩气等 环境下于800～1000℃对纤维进行热处理，排除大 炭化是在惰性气体 如氮气或氩气等)环境下于 ～ ℃对纤维进行热处理， 部分非碳成分，形成具有类似石墨微晶结构的炭化纤维。 部分非碳成分，形成具有类似石墨微晶结构的炭化纤维。 3.活化是在高温下用氧化性气体刻蚀炭化纤维，使所得ACF具有理想的微孔结构和较高 活化是在高温下用氧化性气体刻蚀炭化纤维，使所得 活化是在高温下用氧化性气体刻蚀炭化纤维 具有理想的微孔结构和较高 的比表面积。 的比表面积。 4. 增加不同的添加剂，可以做到增加过程的速率、降低活化温度、增加纤维强度和弹性 增加不同的添加剂，可以做到增加过程的速率、降低活化温度、 模量、 模量、增加纤维吸附容量等 5.结构控制：ACF的合成工艺和产品结构会因原料不同而不同。为了获得收率高、强度好、 结构控制： 的合成工艺和产品结构会因原料不同而不同。 结构控制 的合成工艺和产品结构会因原料不同而不同 为了获得收率高、强度好、 吸附性能优良的产品，应选择相宜的原料纤维以及炭化和活化条件。 吸附性能优良的产品，应选择相宜的原料纤维以及炭化和活化条件。 6.工艺设备在 工艺设备在ACF的制配中至关重要。英国人发明一种竖立式结构，沿壁面用电加热器加 的制配中至关重要。 工艺设备在 的制配中至关重要 英国人发明一种竖立式结构， 碳化活化一次完成。 热，碳化活化一次完成。而我国目前活性炭纤维的生产仍处于间歇生产或半间歇阶段 。
活性炭纤维
制作人： 制作人： 黄 月 娜
AP0911111
主要内容
一.活性炭纤维的发展概况 二.活性炭纤维的定义 三.活性炭纤维的化学与物理特征 四.活性炭纤维的制配 五.活性炭纤维的应用 六.活性炭纤维的发展前景
活性炭纤维的发展概况
1962年，美国专利首次涉及到ACF技术，Abbott以 年 美国专利首次涉及到 技术， 技术 以 粘胶纤维为原料。 粘胶纤维为原料。进行炭化和活化等处理后成功地 制成了ACF；同年，日本进藤以特种聚丙烯腈为原 制成了 ；同年， 制得PAN基ACF；1972年，Arons和Macnair 料，制得 基 ； 年 和 以酚醛为原料制得ACF；1975年，东洋纺织公司制 以酚醛为原料制得 ； 年 成高性能粘胶基ACF和再生 和再生ACF；1983年，日本炭 成高性能粘胶基 和再生 ； 年 素公司和尤尼吉卡公司开发生产沥青基ACF；1977 素公司和尤尼吉卡公司开发生产沥青基 ； 商品粘胶(纤维素 纤维素)基 问世。 年，商品粘胶 纤维素 基ACF问世。其后聚丙烯腈 问世 (PAN)基、酚醛基、沥青基相继实现工业化生产。 基 酚醛基、
JL-1000 比表面积 m2/g 苯吸附值 wt% 碘吸附值 mg/g 亚甲兰吸 附值ml/g 附值 PH值 值 900-1050 30-35 850-950 >150 5-7 JL1200A 10501150 35-50 9501100 >180 5-7 JL1200B 11501250 45-60 11001200 >220 5-7 JL1600T 12501550 <80 >1200 >250 5-7
活性炭纤维的定义
什么是活性炭纤维
碳纤维： 碳纤维：碳纤维是纤维组成中碳元素含量达 90%以上的纤维 以上的纤维 活性炭纤维：具有微孔及很大比表面积的碳 活性炭纤维： 纤维 活
性 炭 纤 维
定义延伸
• 活性炭纤维（ACF），亦称纤维状活性炭， 活性炭纤维（ ），亦称纤维状活性炭 ），亦称纤维状活性炭， 是性能优于活性炭的新一代高效活性吸附 材料和环保功能材料。 材料和环保功能材料。它是由纤维状前驱 经一定的程序炭化活化而成。 体，经一定的程序炭化活化而成。较发达 的比表面积和较窄的孔径分布使得它具有 较快的吸附脱附速度和较大的吸附容量 。
800-1000 0.3
活性炭的制配
ACF的制备，通常以有机高聚物聚丙烯腈 的制备， 的制备 (PAN)、酚醛树酯、沥青基、纤维素基、聚 、酚醛树酯、沥青基、纤维素基、 乙烯醇基等作为前驱体， 乙烯醇基等作为前驱体，经过炭化和进一步 活化而制成。其中前四种均已实现工业化。 活化而制成。其中前四种均已实现工业化。
1959 粘胶纤维碳纤维工业化(UCC) 1962shindo(MITI)公司发现聚丙烯腈作为碳纤维原料 1966Doying公司粘胶纤维制活性炭织物 Rodgers公司醋酸纤维制活性炭织物
1967Johnson公司改进了聚丙烯腈碳纤维稳定过程 1968Carborrundum公司酚醛树脂碳纤维 1972Arons公司和Mcnair公司酚醛原料制碳纤维 1975Toyabo公司粘胶纤维型碳纤维 1976Toho Beslon聚丙烯腈活性炭纤维 1977峰窝型溶剂回收设备 1980Kyno公司化学处理活性炭纤维 1983Nippon公司粘胶丝制活性炭纤维 1988Osaka气体公司煤沥青活性炭纤维 Nippon Kync公司酚醛树脂
2.含丰富的有机官能团，具有良好的氧化还原特性，对气相 含丰富的有机官能团，具有良好的氧化还原特性， 含丰富的有机官能团 和液相中的有机物质及无机杂质均有优良的吸附作用。 和液相中的有机物质及无机杂质均有优良的吸附作用。且 具有良好的脱附再生性能，可重复使用。 具有良好的脱附再生性能，可重复使用。 3.强度高，消耗少，具有良好的装填，缠绕性能及设备的 强度高，消耗少，具有良好的装填， 强度高 适应性。在振动下不会产生装填松动和过份密实现象。 适应性。在振动下不会产生装填松动和过份密实现象。 4.具有耐酸、耐碱、耐腐蚀、耐高、低温性能和良 具有耐酸、耐碱、耐腐蚀、耐高、 具有耐酸 好的化学稳定性能、导电性能。 好的化学稳定性能、导电性能。 5.灰份少：它的灰份含量仅为GAC的十分之一，对回收 灰份少：它的灰份含量仅为 的十分之一， 灰份少 的十分之一 物质的催化作用小。
日本是开发ACF最早的国家。日本的东洋纺织公司于1975年实现了工业化 最早的国家。日本的东洋纺织公司于 日本是开发 最早的国家 年实现了工业化 生产。 世纪70年代 生产。在20世纪 年代，己开始应用有机物碳化技术的成果，由于顺应环 世纪 年代，己开始应用有机物碳化技术的成果， 境保护等的要求得以发展，受到各国开发研究人员的密切关注， 境保护等的要求得以发展，受到各国开发研究人员的密切关注，现已成为 当代世界开发的热点项目之一，并由此进入工业化的发展时期， 当代世界开发的热点项目之一，并由此进入工业化的发展时期，总产能力 为1000t／a。以下是日本活性碳纤维的发展： ／ 。以下是日本活性碳纤维的发展：
活性炭纤维的脱附性
1.再生容易，脱附速度快。如用120—150℃热空气处理 再生容易，脱附速度快。如用 再生容易 ℃热空气处理ACF，10—30 ， 分钟即可完全脱附。 分钟即可完全脱附。 2.在多次吸附过程中，仍然保持原有的吸附性能。 在多次吸附过程中，仍然保持原有的吸附性能。 在多次吸附过程中
主要技术指标
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。
活性炭纤维的物理特征
1）吸附量大 2） 吸附速度快 3) 再生容易，脱附速度快 4) 耐热性好 5) 耐酸、耐碱，具有较好的导电性能和化学稳定 性。 • 6) 灰份少。 • 7) 成型性好，易加工成毡、丝、布、纸等形态 。 • • • • •
20世纪 年代，我国上海纺织科学研究院、中国纺织大 世纪80年代 我国上海纺织科学研究院、 世纪 年代， 中山大学和中国科学院山西煤炭化学研究所、 学、中山大学和中国科学院山西煤炭化学研究所、复旦大 天津工业大学、天津大学、 学、天津工业大学、天津大学、吉林工学院等单位也开展 的研究工作。 年代以来 我国在ACF的研究和 年代以来， 了ACF的研究工作。90年代以来，我国在 的研究工作 的研究和 生产方面也取得了很大进步， 的生产能力已达数百吨。 生产方面也取得了很大进步，ACF的生产能力已达数百吨。 的生产能力已达数百吨 年鞍山东亚碳纤维有限公司建成年产45吨的沥青 如1995年鞍山东亚碳纤维有限公司建成年产 吨的沥青 年鞍山东亚碳纤维有限公司建成年产 生产线。 基Carboflex ACF生产线。此外，秦皇岛紫川炭纤维有限 生产线 此外， 公司是国内生产粘胶基ACF及其制品的规模较大的专业化 公司是国内生产粘胶基 及其制品的规模较大的专业化 企业之一。 企业之一。
1.活性炭纤维的结构具有发达的比表面积，丰富且排列整齐 活性炭纤维的结构具有发达的比表面积， 活性炭纤维的结构具有发达的比表面积 的吸附微孔,故其吸附性非常强 故其吸附性非常强。 的吸附微孔 故其吸附性非常强。
一般活性炭的比表面积1000-1600㎡/g,微孔体积 ㎡ 微孔体积 微孔体积90%左右，其微孔 左右， 一般活性炭的比表面积 左右 孔径10A-40A（1A=10的负 次方米 ）。 的负10次方米 孔径 （ 的负