右. 含有许多不规则结构 ———杂环结构或含有表
面官能团的微结构 ,具有极大的表面能. 从而也就
造就了微孔相对孔壁分子共同作用形成强大的分
子场 ,提供了一个吸附态分子和化学变化的高压
体系. 使得吸附质到达吸附位的扩散路径比活性
炭短、

驱动力大且孔径分布集中 ,这是造成 ACF

比活性炭比表面积大、

吸脱附速率快、

吸附效率高

的原因. 另可通过适当的表观改性 ,改变 ACF 表
面的化学基团的种类和含量 ,来满足对特定物质
的高效吸附转化. ACF 通常适用于气相和液相低
分子量分子的吸附. 当吸附剂微孔大小为吸附质
分子临界尺寸的两倍左右时 ,吸附质较易吸附. 调
整孔径的目的就是使 ACF 的细孔与吸附质分子
尺寸相当 ,改性需综合考虑物理结构与化学结构
的影响.

3. 2 　性能

活性炭纤维与传统炭材料相比具有以下优良

性能

[3 ]

1211 　吸附容量大

ACF 的吸附作用一直是人们研究和应用的热

点 ,活性炭纤维具有发达的微孔结构 ,因而吸附量
大. 对有机气体、

恶臭、

腥臭物质 ,水溶液里的无机

物、

染料、

有机物及重金属离子吸附量比颗粒状、

粉状活性炭高几倍至几十倍. 对细菌、

低浓度吸附

质的吸附能力特别优良.

1212 　吸附脱附速度快

ACF 表面主要是孔径分布集中的微孔 ,吸附

质无需象活性炭一样经长距离的大孔 ,过渡孔到
达微孔 ,粒内扩散阻力小 ,因而吸附速度快 ,对气
体液体的吸附一般能在数十秒至数分种内即可达
到吸附平衡. 脱附速度快 ,且再生容易 ,用 120～

150 ℃热空气加热 10～30min 即可完全脱附. 在多
次吸、

脱附过程中 ,仍能保持原有的吸附性能.

1213 　氧化还原及催化特性

活性碳纤维的氧化还原性能在其溶液中吸附

金属离子时表现最为明显. 活性炭纤维的氧化还
原特性是由一系列电极电位不同的表面活性基团
引起的 ,活性炭纤维可以作为还原剂 ,也可用作氧
化剂 ,这取决于所用体系的电位高低. 活性炭纤维
在一定的催化温度下表现出很高的催化特性 ,通
过用 H

活化 ACF ,使其表面有催化能力 ,可以

在 NH

存在下把 NO 还原成 N

[4 ]

1214 　其它特性

ACF 还兼有纤维的各种特性 ,能制成纤维束、

纸、

布、

毡等形状 ,且性能良好 ,还能耐高温、酸、

碱 ,且能对活性炭纤维进行改性 ,大大拓宽其用
途.

由于以上性能 ,活性炭纤维一问世就得到人

们广泛的关注和深入的研究 ,目前被广泛应用于
冶金、

食品、

化工、

医药、

环保等领域.

　活性炭纤维在挥发性有机废气处理中

的应用现状

随着有机化工产品在工业中的广泛应用 ,进

入大气中的有机污染物越来越多 ,主要是低沸点、
易挥发的有机物 (VOCs) . 它们主要来源于石油化
工行业所排放的废气 ;造纸、

油漆、

涂料、

采矿和纺

织等行业所排放的有机溶剂. 其中工业生产中的
涂装业是废气污染严重的行业 ,涂料则是起主导
作用的第一要素. 涂装作业中所使用的涂料 ,大部
分为溶剂性涂料 ,其溶剂含量为 60 %左右 ,这部
分溶剂最后都散发到作业环境和大气中去 ,不但
浪费资源 ,而且给工人的健康和大气环境造成危
害 ,其中 70 %左右的溶剂在工人喷涂及流平阶段
挥发 ,通过抽风系统排出 ,30 %左右的溶剂在工件
涂层固化阶段前期 ,通过固化设备的排气系统排
出. 目前 ,我国常用涂料所产生的废气种类有三苯

(苯、

甲苯、

二甲苯) 、

苯乙烯环己酮、

丙酮、

松节油 ,

甲醇、

乙醇、

丙醇、

丁醇、

溶剂汽油、

醋酸甲酯、

醋酸

乙酯、

醋酸丁酯等. 其中 ,溶于水的有丙酮、醇类

等 ;微溶于水的有醋酸乙酯、

醋酸丁酯等 ,不溶于

水的为三苯等. 综观国内外该类有害气体的治理
技术 ,一类是采用焚烧和催化燃烧的净化技术 ,另
一类是吸附后的回收利用技术. 从符合可持续发
展的要求看吸附法更为适用. 由于 ACF 具有优良
的吸附脱附性能 ,可有效地将生产中产生的低沸
点化合物、

脂肪族化合物及 VOCs 等危害人体健

康的有机溶剂脱除并回收 ,因此 ACF 起着替代颗
粒和粉末活性炭在有机废气处理中的作用.

4. 1 　含苯系物废气处理

在喷漆行业中 ,大量的苯、

甲苯、

二甲苯等有

机废气排放到空气中 ,严重污染大气环境 ,金毓
荃

[5 ]

等用比表面积为 1 200m

/ g. 纤维絮片单层厚

度 2mm 的活性炭纤维处理苯系废气 ,当在滤速为

120m/ s 以下时 ,ACF 对苯、甲苯、二甲苯及其混

合物的净化效率高达 90 %以上 ,ACF 对 3 种不同
物料的净化效率依次是邻二甲苯 > 甲苯 > 苯 ;在

・

曲靖师范学院学报 　　　　　　　　　　　　　　　　第

卷