活性炭纤维知识

1、活性炭纤维是什么？
活性炭纤维（ACF）是由含碳材料制成的外观黑色、内部孔隙发达、比表面积大、吸附能力强的一类纤维碳。活性炭纤维是继粉状活性炭和颗粒活性炭之后的第三代活性炭产品，是随着纤维工业发展起来的一种新型碳材料。20世纪60年代初,，在碳纤维研究基础上研制出活性炭纤维。20世纪70年代,，逐渐开始活性炭纤维的工业化生产。活性炭纤维是由有机纤维原料经炭化、活化而成的，有一定量的表面官能团，对水溶液中的有机物和重金属离子等有较大的吸附容量和较快的吸附率，并且容易再生。
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2、 活性炭纤维是怎样制成的？
普通炭是由木材在高温下生成的（木炭、煤）。而活性炭纤维是将纤维毡分别放在炭化炉和活化炉内进行高温炭化和活化，使碳表面与内部生成大量的相互串通的小孔，形成纵横交错的蜂窝状结构，再经过酸洗或水洗、烘干而制成的。
 
3、 活性炭纤维结构有什么特点？ 123456
在结构上有两大特点：一是内部与表面孔隙发达。其孔径分布狭窄而均匀，微孔体积占总孔体积的90%左右，微孔孔径大多在1mm左右，没有大孔和过滤孔。二是比表面积大。即1克活性炭纤维毡的表面积与所有孔隙面积的总和，一般活性炭纤维的比表面积为800㎡/g至1800㎡/g，国外的超级活性炭纤维可达3000㎡/g（约为足球场面积）。孔隙结构越发达比表面积越大，其吸附功能越强。
 
4、活性炭纤维为什么具有吸附功能？

这要从三个方面来说明：第一，孔隙具有吸附势，靠碳分子与被吸附分子的引力而形成的，孔径越小，吸附势越强。第二，分子运动理论：①一切物体均由分子或原子组成，分子（原子）间有间隙；②分子（原子）是处于永不停息漫无规则的热运动状态，分子间相互碰撞很频繁，在标准状态下，甲醛分子的自由运动速度为450m/s，一个甲醛分子与其它分子每秒要碰撞109次/S（几十亿次）；若贴近所研究表面的甲醛分子数密度，时时刻刻与远处的甲醛分子数密度相等，则每秒有约2.7×1027个甲醛分子（约130㎏）碰在每平方米面积上；③分子间有相互作用力，一般表现为引力。第三，碰撞分子的直径与活性炭纤维孔隙直径要匹配，若分子直径大于孔隙直径，则分子碰活性炭纤维时，进不了孔隙而被弹回到空中；若分子直径远小于孔隙直径，则分子即使碰到了孔隙，也有可能跑出来，孔径越大，跑出来的概率也越大，使吸附率越小；当分子直径略小于孔径时，分子碰到孔以后难于跑出来，即被吸附了。被吸附的分子数量多，表明其吸附能力越强。经查实与计算，某些物质分子的有效直径如表1所示： 

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表1. 某些物质分子的平均有效直径

由以上数据可知，只有孔隙直径大于0.45nm而小于2.0nm的微孔才能吸附有毒有害气体，而正好活性炭纤维的这些微孔占总孔数的90％以上，所以对吸附这些有毒有害气体的效果而言，活性炭纤维是最理想的。
 
5、 活性炭纤维的吸附过程是怎样的？

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有毒有害气体分子在不断运动，不断碰撞活性炭纤维的表面。当碰孔径约为分子直径1.2 至3倍的微孔时，便进入了孔隙中，被碳分子吸住而难于跑出，这些分子又被接着来碰的分子碰着向孔深处推移，直至孔隙被这些分子填满为止。由此可知，这完全是靠分子运动、分子引力而产生的吸附，没有任何化学反应，故称为物理吸附。而活性炭纤维的吸附是纯物理吸附。
 
6、多大面积的房间要配置多重的活性炭纤维？
这是大家普遍关心的核心问题；要准确回答这个问题，必须通过检测与计算：
a、普通活性炭纤维的碘吸附值大于1000mg/g，即1克活性炭纤维至少能够吸附1克的碘。因为炭、碘、甲醛的摩尔质量分别为12g、127g、30g，即碘的摩尔质量是炭的127/12=10.58倍，也就是1058个炭原子吸附100个碘原子；如果1058个炭原子也同样可以吸附100个甲醛原子，那么1克活性炭纤维能吸收30/127=0.236克甲醛。
b、目前活性炭纤维的碘吸附值最高可达1500mg/g；按照a的计算，1g活性炭纤维能够吸附0.g甲醛；据此算法，1g活性炭纤维可分别吸附甲苯0.g、二甲苯0.g。 内容来自123456
c、若房间面积为25m2、高为3m，其中甲醛、甲苯、二甲苯、氨、二氧化碳的浓度均超过国家标准10倍（即前这三种有毒气体在居室的国家标准安全浓度分别为0.08mg/m3、0.20mg/ m3、0.20mg/m3），则房间内有甲醛60mg、甲苯150mg、二甲苯150mg。1000g产品中只要1000×0.06/153=0.393克可吸完房内甲醛，1000×0.15/469=0.320克产品可吸完甲苯，0.278克产品可用完二甲苯，即1000克产品中只需用1.18克就可吸完这三种气体，1000克产品可吸847次。
    d、若每6天出现超标10倍的情况，则可吸13.9年。取保险系数为200％，则也可吸附6年。 123456
    据以上计算，对于该产品与房间配置为1000/25=40g/㎡，取30-50g/㎡，之所以重量取一变动范围，是因为房屋高度有差异，有毒气体、种类、浓度有差异，房间条件有差异，产品本身也可能有差异。
 
7、吸附速度如何？即对于有毒气体浓度超标10倍的房间，按上述要求配置产品，需吸附多少天才能达标？
这也是大家关心的核心，要回答这个问题，也必须依据检测结果与计算： 本文来自123
    a、平均而言，在24小时内，活性炭能吸附77%以上的甲醛、98%以上的甲苯、99%以上的二甲苯。
    b、据此，把上述有害气体浓度超标10倍降到达标浓度n0，需要Ti天；对于甲醛，则10n0（1-77%）T1=n0，得T1=lg0.1/lg0.23=-1/- = 天，取为天能达标，甲苯取为 天；二甲苯为 天。因为上述检测是在房内无风条件下进行的，若有微风，则吸附天数将大大减少。原因是风能使贴近产品表面处的有毒气体浓度总是大于无风时的浓度，这可使相同时间内碰撞产品的有毒气体分子数增多，从而增强吸附功能，减少达标天数。 123456
 
8、产品吸附达到或接近饱和后，有没有办法使产品能继续吸附？
有办法。活性炭纤维对有毒气体的吸附是物理吸附，所以也可用物理方法把孔隙内的有毒气体赶出来，这个过程叫脱附再生。具体做法是：将已吸附饱和的产品放在阳光下暴晒，被吸附的有害气体和有害物质便自动脱附，几小时后再放回室内重复利用即可，这就是脱附再生。 本文来自123
 
9、一件产品正常使用寿命为多少年？
正常使用4至5年后应脱附再生（这4至5年就是产品正常使用年限或叫再生周期），脱附再生后又可使用4至5年。一件产品无损缺时，可脱附再生3-4次，其使用寿命可达10多年。提醒，本产品最好定期拿到阳光下晒，以提高其吸附的效果。
 

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10、产品对空气会不会产生污染（包括二次污染）？
绝对不会。原因是：第一、碳元素从原子结构来看，在常温常压下是极其稳定的，不会与其它物质产生化学反应而生成毒性物，即无化学污染；第二、已吸附的有毒气体在常温常压下不会跑到孔外来，所以本身不产生二次污染；第三，产品吸附时不需要任何能源（如电、光、热、化学、生物能源及水源），所以不会产生电磁污染、光污染、催化污染、生物污染。
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11、什么叫做居室空气污染严重？污染源来自何处？
根据国内外专家的调查，当前空气中损害人体健康的主要物质是：甲醛、苯、甲苯、二甲苯、氨、二氧化碳、氡、氯、二氧化硫、甲烷、一氧化碳等，尤以前四种最为严重。据专家统计，当空气中甲醛、苯、甲苯、二甲苯的浓度分别超过0.08mg/m3 、0.10 mg/m3、0.20mg/m3、0.20mg/m3时，对人体就会造成伤害，轻则致病，重则致癌，甚至死亡（已有多例），对婴糼儿危害更大。凡居室空气中有毒有害气体浓度超过国家标准浓度都属空气污染，超标越多污染越严重。
    居室中这些污染物主要来自装修、装饰用的原材料（如漆料、塑料、胶料、粉料、石料、涂料），即使是绿色环保材料，也多少有些污染。其次，据专家检测，某些棉、麻布料、衣料，其甲醛含量也大大超标；再次，一些儿童玩具的甲醛、苯含量也超标；一些啤酒中的甲醛含量也严重超标。由此可知，我们的衣、食、住中都存有污染源。要想自然摆脱这种污染环境，事实上是不可能的。唯一摆脱这种污染的办法，就是将毒气清除。前面讲了，从活性炭纤维的结构特点而言，用活性炭纤维进行吸附是最理想的办法之一。
    当前环境污染造成的危害已相当严重；据世界卫生组织公布的《2002年度世界卫生报告》中将室内空气污染列为人类健康十大威胁之一。据统计，全球近一半人群生活在居室空气污染中，且已引起35.7%的呼吸道疾病、22%的慢性肺病和15%的气管类、肺癌。我国每年因空气污染导致的死亡人数已达11.1万人。 123456
 
12、目前汽车内的空气污染程度如何？
不久前，中国装饰协会室内空气监测中心对100辆汽车进行随机抽检后，发现90%的汽车都存在车内空气污染问题，其毒气超标和细菌量、异味比车外要严重得多。新车更是如此。因此，放置一些炭包或汽车饰品在车内，可有效去除对人体有害的气体，从而保证我们的健康。