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Q01:活性碳纖維(ACF)是什麼? 其作用如何?
Q02:活性碳纖維(ACF)與一般顆粒碳 (GAC)、粉末碳 (PAC)有何不同? 在吸附能力上有何不
           同?整體經濟效益比較如何?

Q03:活性碳纖維有哪些種類?
Q04: ACF 放置在空氣中是否會自然吸附?會不會飽和?飽和後如何再生?多久要換?
Q05:活性碳纖維可吸附哪些化學物質?
Q06:活性碳纖維是否可以水洗?
Q07:活性碳纖維如何再生使用?
Q08:ACF可不可以染色?
Q09:ACF有無氈或紙的型態?
Q10:ACF是否一層就可以過濾?
Q11:ACF在水中是否仍具吸附作用?
Q12:液相中活性碳纖維與顆粒活性碳之性能有何差異?
Q13:何謂「BET」?
Q14:何謂「飽和吸附量」?
Q01:活性碳纖維(ACF)是什麼? 其作用如何?
Ans:
活性碳纖維(ACF)簡單而言就是具大量開放性孔洞結構之碳 纖維布,外觀上不同於傳統之顆粒狀活性碳(GAC)及粉狀活性碳 (PAC)。活性碳纖維(ACF)質地柔軟、呈織物狀、易握持,且具有超高的吸 附性能 (對於低濃度不易吸附的物質亦有很好的效果);市面上常 看到一些過濾材如活性碳纖維氈,此種濾材只不過是利用不織布
、粉狀活性碳、混合一些黏著劑製成;而活性碳纖維布為百分之百的純碳材料,其每一根纖維的碳含量均在90﹪以上,故吸附能力較市售產品高出許多倍。活性碳纖維(ACF)具有較快的吸脫附速率及更便利的操作維護等優點,可廣泛應用於軍事、環保、化工、工安、醫療等相關用途。
臺炭小百科:
判別濾材是否為純活性碳(碳含量至少在90%以上),只要用打火機燒濾材,若起火、冒濃煙,表示含大量之非碳原素(如不織布)。
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Q02:活性碳纖維(ACF)與一般顆粒碳 (GAC)、粉末碳 (PAC)有何不同? 在吸附能力上有何不同?整體經濟效益比較如何?
Ans:
活性碳纖維(ACF)與傳統顆粒碳(GAC)、粉末碳(PAC)基本上都是具有大量開放性孔洞得碳材料,但在孔洞結構及官能基卻有差異。
活性碳纖維(ACF)之孔洞均集中於20 Ao(埃:angstrom)以下,即屬超細孔洞,比表面積可達1000-1500m2/g。顆粒碳(GAC)與粉末碳(PAC)之孔洞則分佈廣闊,從數十至數百Ao(angstrom)都有,比表面積為800-1000m2/g,而三者吸附皆靠凡得瓦力之外,ACF因孔洞結構均勻且細小集中,故吸附機構又多了一毛細凝結現象,所以吸附速率比顆粒碳(GAC)、粉末碳(PAC)高出數十至數百倍,僅管活性碳纖維(ACF)、顆粒碳(GAC)、粉末碳(PAC)在比表面積相同下,ACF在吸附速率的表現仍高出傳統活性碳很多。
a.活性碳纖維與顆粒狀活性碳孔洞結構之比較
b.不同孔徑之碳表面交互作用能之比較
c.ACF和GAC孔洞大小分佈之比較
臺炭小百科:
您家的冰箱是否五味雜陳,有味道極了! 試著拿一塊ACF製置入冰箱,幾天後您會發覺怪味消失了;使用一陣子後,您又會發現怪味又出現了,別擔心,這是ACF吸附飽和了,把它拿出來用吹風機或烘乾機處理,約10分鐘後,此ACF又可再重覆使用了。
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Q03:活性碳纖維有哪些種類?
Ans:
(1)從原料區分:包括聚丙烯睛(PAN)、嫘縈 (Rayon) 、瀝青(Pitch)、酚醛(Phenolic)、木質素(Cellulose)、聚偏二氯乙烯(Saran)等系列。
(2)從型態區分:因應實際應用之需求,活性碳纖維可以加工成為不同型態,包括:纖維束、布狀、氈狀、或是切成粉末、摻入紙漿製成活性碳纖維紙。
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Q04: ACF 放置在空氣中是否會自然吸附?會不會飽和?飽和後如何再生?多久要換?
Ans:
ACF為一吸附材,放置在空氣中仍然會吸附空氣中的一些分子,但於一般空氣中,有害氣體的濃度低,甚至無的情況下,ACF並不會吸附飽和,故一旦將 ACF置於有害氣體的環境中,即發生吸附的作用,直到吸附飽和為止。使用後之 ACF若要再生必須確知其所吸附之物質的物、化性,只要通入適當溫度之熱空氣或熱水汽即可再
生,至於多久要更換,須視使用人訂定之排放標準及使用場所污染的程度而定。
臺炭小百科:
所謂的吸附飽和乃是吸附物 (如ACF)表面之被吸附物質濃度與被吸附物質濃度 (環境中如空氣及水中之污染物濃度) 達到一動平衡之現象。吸附又可分為物理吸附及化學吸附,ACF 90﹪以上屬物理吸附,故為可逆反應,即所吸附的物質可藉由升溫來增加分子之熱振動能,達到脫附之效果。
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Q05:活性碳纖維可吸附哪些化學物質?
Ans:
一般而言,活性碳纖維與傳統活性碳所能吸附、去除的物質種類近似,惟吸附效率上更優於傳統活性碳,因此活性碳纖維無庸置疑地可應用於除臭、脫色等高級處理。最適用活性碳纖維吸附之化學物質主要簡述如下:
(1) 揮發性氣體:苯、甲苯、四氯化碳、丙酮、異丙醇、乙酸乙酯等有機溶劑;
(2) 臭味氣體:硫化氫、甲硫醇、阿摩尼亞、醋酸。
(3) 空氣污染物:硫氧化物、氮氧化物。
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Q06:活性碳纖維是否可以水洗?
Ans:
ACF本身幾乎為純碳材料,基本上可以水洗而不會影響其原有性質,惟須注意不可於水中添加清潔劑,避免清潔劑的分子佔用ACF吸附空間,影響吸附效能。再則,遍佈於ACF裡外無數之微孔洞提供快速有效的吸附表面,但也是影響ACF本身的強度,所以清洗動作必須要輕柔,以免造成ACF碎裂。
臺炭小百科:
基本上,ACF經水洗(不行添加任何洗潔劑 )只不過是要去除ACF 所沾惹上之微小灰塵或顆粒,並不能達到再生的目的,最主要是需要加熱ACF才能達到再生的目的。故只要ACF本身乾淨無塵埃時,直接丟入烘乾機即可。
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Q07:活性碳纖維如何再生使用?
Ans:
ACF經水洗(不可添加任何洗潔劑 )旨在去除 ACF所沾惹上之微小灰塵或顆粒,並不能達到再生的效果,最主要是需要加熱ACF才能達到再生的效果,故只要ACF本身乾淨無沾染塵埃時,直接丟入烘乾機即可。
或是將ACF與其它布料或不織布,經貼合或車縫加工成三明治狀 (ACF於夾層內),再去水洗,洗後必須經過烘乾,才可達到重覆使用的效果。
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Q08:ACF可不可以染色?
Ans:
ACF為100﹪純活性碳纖維布,由於元素成份幾乎全為碳素,故無法藉由染色增加產品外觀的多樣化。
臺炭小百科:
純碳材料是無法染色的,如鐳射印表機列印的原料就是用碳粉,故鐳射印表機無採色的 (只要是為彩色列印,其所使用的列印材料絕不是碳粉 );美太空梭鼻端及機翼前端所使用的材料為碳 /碳複合材料,故聰明的您可發現其為何永遠都是黑色,而不是其它顏色呢?
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Q09:ACF有無氈或紙的型態?
Ans:
活性碳纖維是可製成氈或紙的型態,但為了加工成型會加入一些黏著劑或其它纖維來補強,如此,會導致吸附性能的降低,亦不易再生回收使用 (因不耐高溫) 。
臺炭小百科:
ACF為100﹪純活性碳纖維所製成,不添加任何其它物質,故吸附性能必定優於其它不純之活性碳纖維氈或是紙,且因 ACF幾乎全為碳元素,故脫附時即使在 400℃高溫處理下,亦不會毀損。
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Q10:ACF是否一層就可以過濾?
Ans:
基本上ACF不管幾層都會有吸附的效果,只不過看使用者如何應用而已。如使用在密閉循環的系統中,污染物不斷的重覆循環,此可使用一層 ACF(如市售之活性碳不織布),此法是將污染物不斷重覆與 ACF進行接觸,以達到吸附的效果;倘若要將某污染物質經過吸附後就要達到排放標準,則 ACF可能須堆疊或纏繞成一碳床高
才行 (此床高須視處理條件而定)。
臺炭小百科:
不論是活性碳、活性碳纖維或其它吸附材,其進行吸附過程中,被吸附物質必定須有一擴散時間才能到達吸附材表面或孔洞內被吸附住。故進行過濾的設計中被處理物質通過任何吸附材都必須考慮到接觸時間,接觸時間若夠,處理物質會被吸附掉,反之則否。一般而言,吸附材吸附性能越高其所需接觸時間越短,代表被吸附物質在吸附物內之擴散速度快,越易被吸附。
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Q11:ACF在水中是否仍具吸附作用?
Ans:
ACF在潮溼或在水中的環境下仍具有相當高之吸附能力,這是由於 ACF本身具有超細孔洞的結構外,其表面大部份為疏水性的。
臺炭小百科:
將一小塊 ACF置於魚缸的過濾系統中,再加入市售之亞甲基藍溶液( 治療魚疾病用 ),即使倒入一整罐都沒關係 ( 只要魚缸內沒有魚 ),在循環抽水幫浦不斷的循環下,您會發現水又澄清了。
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Q12:液相中活性碳纖維與顆粒活性碳之性能有何差異?
Ans:
(1)物化特性比較表
(2)活性碳纖維與顆粒活性碳於水中吸附速率比較圖
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Q13:何謂「BET」?
Ans:
吸附現象大致可區分為物理吸附及化學吸附,而活性碳纖維之吸脫附作用屬於物理吸附,亦即利用吸附材與吸附質之間的凡得瓦力來進行吸附行為,因此吸附材的表面積愈大、吸附容量也愈大。
目前常被引用描述等溫吸附模式理論包括: Langmuir、Freundlich、 BET(Brunauer-Emmett-Teller)等三種理論,其中Langmuir為理想的單層吸附模式、亦即吸附材的表面僅能吸附一層物質;Freundlich則為理想的多層吸附模式、吸附材的表面可以吸附多層物質,且被吸附之各層物質仍具相當的吸附能力;BET與前兩種理論相較,BET屬於多層吸附理論,但每層被吸附物質之吸附能力會有所遞減,理論基礎較為合理,因此最常為業界所採用。
BET已習慣被用以表示吸附材之比表面積值,亦即單位質量的吸附材含有多少表面積 (m2/g),因此BET愈大、吸附材之比表面積也愈大。臺炭科技生產之活性碳纖維BET介於1,500~2,000 m2/g,超出傳統顆粒碳400~800 m2/g甚多,因此單位重量之吸附容量也更大。
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Q14:何謂「飽和吸附量」?
Ans:
所謂吸附,意指具有表面吸附力之吸附材(adsorbent)將流體內吸附質(adsorbate)吸著於固體表面上的一種程序。在吸附過程中,吸附與脫附同時進行,當兩者速率相同、達成動態平衡時,即為吸附平衡。此時溶質之吸附量即稱為「飽和吸附量」。飽和吸附量可隨吸附質之濃度、溫度、壓力等平衡條件而有所不同,考慮定溫、定壓之狀態,吸附質之濃度愈高,飽和吸附量也就愈高。
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