由于具有微孔,其吸附、脱附速率远大于两个数量级,吸附量大。在填充床中流体的床层阻力小,可作为催化剂与催化剂载体使用在活性炭纤维分子内的痕量杂原子为磷、氮、氯等。在活化时,部分杂原子被脱去后,表面的杂质大大减少。由于活化中氧化气体的作用,表面含氧基团增强,主要有酸性基团,如羧基等。中性基完备如羰基、内酯基等。碱性基团有过氧化基等。活性炭纤维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。
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,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,世界上只有少数国能够生产。它的制品可以是丝、纸、毡、布等形式,活性碳纤维的市场价格在40万/吨左右,是活性炭的十几倍到几十倍(煤质活性炭价格在1万/吨左右,椰壳活性炭价格在2万/吨左右)。但因其重量极轻,其制品成本只是略有增高而已。在工业上利用它的强吸附能力去回收有机溶剂,净化空气,净化用水。
再根据不同的废气成分配置的惰性催化剂,催化剂采用蜂窝状金属网孔作为载体,光源接触,惰性催化剂在纳米光源以下发生催化反应,放大80-20倍光源效果,使其与废气进行充分反应,缩短废气与光源接触时间,从而提高废气净化效率,催化剂还具有类似于植物光合作用,对废气进行净化效果,通过三重处理后的废气其除臭高可达95%以上,净化、脱臭效果大大超过GB16297-1996《大气污染物综合排放标准》二级排放标准,GB14554-93《恶臭污染物排放标准》。经高能紫外线光解催化氧化处理后的废气通过后端风机抽风形成负压从烟囱达标的排放到大气中。
吸附剂中的大孔是作为被吸附分子到达吸附位的通道,它控制着吸附速度;活性炭纤维其纤维直径一般在10nm~13nm、外表面积大、微孔丰富且分布窄、易于与吸附质接触、扩散阻力小,所以其吸脱附速度快,有利于吸附分离。而且,可以根据需要制成毡、布、纸等各种形态,适应于多种用途。活性炭纤维是由CF活化而成。CF为多晶乱层石墨结构,转化成活性炭纤维后,结构基元不变化。活性炭纤维是非均匀性的多相结构。由于高温水蒸气将部分原子脱去后形成微孔结构使之生成羧基、羰基等含氧活性基团,使其表面的酸性增加。比表面积约为1200m2/g,远大于CF,在苛刻条件下活化时可达3000m2/g。活性炭纤维为分布狭窄单一孔径的微孔结构,其孔可以产生毛细管的凝聚作用。
效率高,且具有纤维、毡、布和纸等各种纤细的表态,孔隙直接开口在纤维表面,其吸附质到达吸附位的扩散路径短,且本身的外表面积较内表面积高出两个数量级。对于有些大分子或颗粒物质,如二恶英、粉尘等,体积已经接近乃至大于活性碳纤维微孔体积,难以被吸附,相比较活性炭更占有优势。结构说明:微孔形结构:微孔半径在2nm以下,其孔径分布窄,特殊的细孔呈单分散分布,由不同尺寸的微细孔隙组成其结构,并且中孔、小孔扩散呈现出多分散型分布,在各细孔结构中的差别较大,其主要原因在于原料的不同。
在活性炭纤维中无大孔,只有少量的过渡孔,微孔分布在纤维表面,其吸附速率快,活性炭纤维丝束的空间起大孔作用,对气相与液相物质具有较好的吸附作用,其外比表面积大,吸脱速度快,为粒径活性炭10~100倍。随着比表面积增大,口碑好的UV光氧催化净化器细孔的平均孔径随之增大,细孔容积增加,在细孔内发生吸附后充填细孔内。其比表面积增大吸附容量大,为粒状活性炭的10倍,烟台UV光氧催化净化器可吸附处理低浓度废气或具有高活性的物质。活性炭纤维的体积密度小,滤阻小、可吸附粘度较大的液态物质,且动力损耗小。