活性碳纤维
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；
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生活常识：活性碳纤维与活性炭两者之间的区别
什么是活性碳纤维？活性碳纤维是经过活化的含碳纤维，将某种含碳纤维（如酚醛基纤维、PAN基纤维、黏胶基纤维、沥青基纤维等）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。
活性碳纤维与活性炭，两个tan字不一样，前者带有石字旁，表示含碳元素的一类纤维，与非含碳纤维（如玻璃纤维）相对；而后者不带有石字旁，表示具体的物质，如煤炭、焦炭等。
下面让我们一起来了解下活性碳纤维的相关知识介绍吧！
什么是活性碳纤维？活性碳纤维是经过活化的含碳纤维，将某种含碳纤维（如酚醛基纤维、PAN基纤维、黏胶基纤维、沥青基纤维等）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。
活性碳纤维与活性炭，两个tan字不一样，前者带有石字旁，表示含碳元素的一类纤维，与非含碳纤维（如玻璃纤维）相对；而后者不带有石字旁，表示具体的物质，如煤炭、焦炭等。
下面让我们一起来了解下活性碳纤维的相关知识介绍吧！
活性碳纤维定义
传统的活性炭是一种经过活化处理的多孔炭，为粉末状或颗粒状，而活性碳纤维则为纤维状，纤维上布满微孔，其对有机气体吸附能力比颗粒活性炭在空气中高几倍至几十倍，在水溶液中高5~6倍，吸附速率快100~1000倍！没有确切数值，这与活性碳纤维的种类、制作工艺等有关。
它是继活性炭之后新一代的吸附材料，它的使用只是近20多年的事，世界上只有少数国家能够生产。
它的制品可以是丝、纸、毡、布等形
1。
活性炭纤维（ACF）
活性炭纤维（ACF）活性炭纤维是新一代高效活性吸附材料和环保功能材料，是活性炭的更新换代产品。
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。
产品结构活性炭纤维（ACF）是用天然纤维或人造有机化学纤维经过碳化制成。
其主要成份由碳原子组成。
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1000-1600m2/g，微孔体积90%左右，其微孔孔径为10A-40A。
产品性能1、吸附容量大：对有机气体恶臭、腥臭物质（NO、NO2、SO2、H2S、NH3、CO、CO2）吸附量比颗粒和粉状活性炭大20-30倍。
对水溶液中的无机物、燃料、有机物质及重金属离子吸附量比颗粒、粉状活性炭高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%）。
对低浓度吸附质的吸附能力特别优良。
如对PPM吸附仍保持很高的吸附量。
而GAC吸附材料往往在低浓度吸附能力大大降低。
2、吸附速度快：对气体的吸附一般在数十秒至数分钟达到吸附平衡，比GAC高2-3个数量级。
3、脱附速度快、易再生：用120℃-150℃热空气加热10-30分钟即可完全脱附。
在多次吸附过程中，仍然保持原有的吸附性能。
4、耐温性能好：在惰性气体中耐高温1000℃以上，在空气中着火点达500℃。
5、耐酸、耐碱，具有良好的导电性能和化学稳定性。
6、灰份少：它的灰份含量仅为GAC的十分之一，对回收物质的催化作用小。
产品用途1、水净化：能除去水中的重金属离子、致癌物质、臭味、铁锈、毒味、细菌及脱色等。
用于自来水、食品工业用水及工业用纯水等。
2、空气净化：能吸附过滤空气的恶臭、烟气、毒气、致癌物质等。
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。
活性碳纤维的特性
活性碳纤维的特性1)吸附量大活性碳纤维对有机气体及恶臭物质（如正丁基硫醇等）的吸附量比粒状活性炭（GAC ）大几倍至十几倍。
对无机气体也有较好的吸附能力。
对水溶液中的无机物、染料、有机物及贵金属的吸附量比GAC 高5—6倍。
对微生物及细菌也有很好的吸附能力（如对大肠杆菌的吸附率可达94—99%）。
对低浓度吸附质的吸附能力特别优良。
如对于吸附质的浓度在几ppm 级时仍可保持很好的吸附量，而GAC 等吸附材料往往在几十ppm浓度时才有良好的吸附能力。
2)吸附速度快对于从气相中吸附气态污染物的吸附速度非常快，对液体的吸附也可很快达到吸附平衡，其吸附速率比GAC 高数十倍至数百倍。
3)再生容易，脱附速度快在多次吸附和脱附过程中，仍能保持原有的吸附性能。
如用120-150℃蒸汽或热空气再生处理ACF 10-30分钟即可达到完全脱附。
4)耐热性好在惰性气体中可耐高温1000℃以上，在空气中的着火点高达500℃以上。
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。
活性碳纤维的介绍一般传统上所使用的活性炭可分为粉末状活性炭（AC）和颗粒状活性炭(GAC)，上世纪六十年美、日、俄等国家相继研发出第三种形态的活性炭称为活性碳纤维（Activated Carbon Fibers,/ACF）。
国内在七十年代末八十年初,也研发出活性碳纤维。
因为活性炭纤维其表面遍布微孔，以及可经二次加工，成为不同形态的毡及布状的材料，与传统的颗粒炭相比，具有较快的吸附、脱附的速度和更便利的操作维护等优点活性碳纤维（以下简称ACF）的诞生在整个环保产业是一场革命。
ACF是以粘胶基纤维为原料，经高温碳化、活化后制成的纤维状新型吸附材料，与社会上公认的比较好的吸附材料颗粒状活性炭相比，ACF具有以下显著的的特点：（一）、比表面积大，有效吸附量高。
由于同样重量的纤维的表面积是颗粒的近百倍，所以需要填充的活性碳纤维的重量非常小，然而吸附效率却非常高，根据所处理废气的有机气体含量和其它物理特性的不同，吸附效率在85％至98％之间，多级吸附工艺可以达到99.99％,远远高于活性碳颗粒吸附法的最高吸附率88％，而且体积及总重量也都很小。
活性炭纤维
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 。
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。
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1. 进展
• 人们曾尝试在粒状或粉状活性炭的基础上开发了纤维状活性 炭（Fibrous Activated Carbon），例如，通过在粘胶人造 丝的纺丝液中加入粒度小于70微米的活性炭，然后进行纺丝。 通过加热聚酯（芯）/聚乙烯（皮）复合纤维而将粒状活性炭 粘在纤维表皮，再热牵伸。或用粘合剂将粒状活性炭粘附在 纤维上。然而，这样制备的纤维状活性炭由于部分炭粒表面 被覆盖使吸附性能下降。人们还试图将活性炭填灌到空心纤 维中的方法制备纤维状活性炭，但工艺复杂，所制纤维较粗， 容易破裂，不适应于纺织操作。
二、 活性炭纤维
1. 进展
• 活性碳纤维之所以一直受到科学家和企业家的重视，而且成 为当今国际上多孔吸附分离材料研究的热点方向，这是由于 它具有与传统活性炭等吸附材料所不同的化学结构、物理织 构和优异的性能特征 • 碳含量高，比表面积大，微孔丰富，孔径小且分布窄，从而 吸附量大，吸附速度快，再生容易。 • 并且，它能以纱、线、布、毡等形式使用，在工程应用上更 为灵活方便。 • 因此，在化学化工、环境保护、资源能源、医疗卫生、电器、 军工等领域显示出良好的应用前景，成功地被应用于溶剂回 收，废水废气净化、毒气、毒液、放射性物质及微生物的吸 附处理、贵金属的回收、电极制造等方面。
二、 活性炭纤维
. 4 活性炭纤维的生产设备
• 从工艺流程上看，活性炭纤维的生产设备有间歇式和连续式 两类。 （1）间歇式生产设备 研究上常用管式电炉来进行活性炭纤维的制备。但是间歇 式设备的热能利用率低，能耗大，生产周期长，生产效率低。 因此，常采用内胆式密封式两段法生产设备和工艺，来降低 能耗，缩短周期。
预处理有两种类型， 其一为盐浸渍预处理。
ห้องสมุดไป่ตู้
其二为预氧化处理
二、 活性炭纤维
2. 种类及制备工艺
• 活性炭纤维的制备工艺 • （2）碳化工艺 • 碳化是在惰性气氛中加热升温，逐渐排除纤维中可挥发的非 碳组分，形成类石墨微晶结构的碳化纤维的过程。
二、 活性炭纤维
2. 种类及制备工艺
• 活性炭纤维的制备工艺 • （2）碳化工艺 • 碳化工序的主要工艺参数：
二、 活性炭纤维
2. 种类及制备工艺
• 活性炭纤维的种类 • 活性碳纤维是以高聚物纤维为原料，经高温碳化和活化而制 备的一种纤维状高效吸附分离材料。依据纤维原料的不同， 人们将活性碳纤维分为不同种类，称为ＸＸＸ基活性碳纤维 （ＸＸＸ-based activated carbon fiber ）。
二、 活性炭纤维
– – – –
碳化过程升温速度 碳化温度 碳化时间 碳化气氛
二、 活性炭纤维
2. 种类及制备工艺
• 活性炭纤维的制备工艺 • （3）活化工艺 • 活化反应是在高温下用氧化性气体刻蚀碳化纤维，生成多孔 的活性碳纤维。
二、 活性炭纤维
. 3 活性炭纤维的修饰改性
• 为了改善活性炭纤维的性能，可通过化学和物理方法对活性 炭纤维的孔结构和表面化学结构进行修饰。 • 。
2. 种类及制备工艺
• 活性炭纤维的种类 • • • • • 1、纤维素基活性碳纤维 2、聚丙基烯腈基活性碳纤维 3、沥青基活性碳纤维。 4、酚醛纤维基活性碳纤维。 5、其它活性碳纤维。
二、 活性炭纤维
2. 种类及制备工艺
• 活性炭纤维的制备工艺
二、 活性炭纤维
2. 种类及制备工艺
• 活性炭纤维的制备工艺 • （1）预处理工艺
二、 活性炭纤维
. 4 活性炭纤维的生产设备
• 从工艺流程上看，活性炭纤维的生产设备有间歇式和连续式 两类。 （2）连续式生产设备 规模工业化生产均采用连续式设备。
二、 活性炭纤维
1. 进展
• 六十年代初，得益于高性能碳纤维的研究发展和活 性炭的工作积累，人们直接采用纤维为原料进行碳化 －活化，成功制备了活性碳纤维（Activated Carbon Fiber），使新一代的纤维状吸附材料成为 现实 • 七十年代中期，人们成功工业化生产了粘胶基、聚 丙烯腈基、木质素基和酚醛基活性碳纤维 • 八十年代中，又成功开发并工业化生产了沥青基活性 碳纤维。