活性炭作为一种吸附材料，广泛用于化工、食品、医药、环境保护等专业技术中。近年来，随着工业上对吸附技术的需求，国内新型活性炭材料相继出现，从而大大丰富了这一材料的结构类型。近来，我们对已知的几种新型材料进行了初步的分析对比，现将获得的一些主要结果提供给有关专业人员参考。
一、对新型材料的需求
活性炭的生产和应用已经有了较长的历史，虽然它的种类和适用范围不断扩展，但随着科学技术的发展，当人们需要某种整体结构的活性炭材料时，传统分散状态的活性炭就不能满足要求。因此一些专业人员致力于实现活性 炭材料整体化的研究。这类工作在国外早有报道，例如将活性炭粉涂布在衣服纤维中，制得了具有防糜烂或防有毒气体功能的服装。
二、国内新型材料的状况
目前，国内新型材料的品种较多。通过对几种主要材料的分析对比可以看出，各种材料在整体性和实用性上有一些共同点，但由于加工方式和材料的结构不相同，因此也就有着各自的特性。
1 活性炭纤维
八十年代初期，国内就有该种材料的实验性生产。目前在浙江、辽宁、吉林、山西等地已有多家企业实现规模生产。活性炭纤维是将化纤织物材料直接以炭化、活化工艺制得，产品呈丝束、布状或毡状。以后者为主。通过对国内某种活性炭纤维毡的使用和测试，基本性能如下：
⑴ 吸附特性 。 对于溶剂苯的吸附，静活性在40%以上；但动活性很低，这是一种很特殊的情况。吸附剂动活性通常可用实际操作条件下的穿透曲线来说明，典型的吸附穿透曲线形状如图1。
在此曲线中，从破点到终点出口浓度C接近初浓度C。之间的水平距离越短越好，即穿透曲线越陡越好，表明床层 中传质区短，床层利用率高。
所选活性炭纤维床层的穿透曲线如图 2 所示。实验条件：初浓度 C0=82.2mg/m3，破点浓度C/C0=0.1，床层厚度50mm，气流速度0.15m/s。
该曲线与典型的穿透曲线差异较大，自破点出现后曲线平缓地发展，又经过长约140分钟，C/C0值才达到0.28。这说明床层虽已穿透，但出口浓度却迟迟不能接近进口浓度。实验表明，活性炭纤维的传质区长，破点出现后床层却难以饱和，这在工程应用上是不利的。这个结果可能与选用材料的品种有关，其他厂家的产品是否具有此种特性，应注意加强实际应用中的考察研究。
⑵ 质地及观感。实际应用中，发现活性炭纤维的强度很差，用手撕或稍用力捻压即可成为粉末，在实验气流的冲击下很容易起毛或变形。
⑶ 气流阻力。由于活性炭纤维毡结构致密，它的气流阻力较大，部分测试数据如下表。
| 床层厚度(mm) | 流速（m/s） | 压降（mmH2O） |
| 6 | 0.15 | 6 |
| 0.20 | 10 | |
| 0.25 | 14 | |
| 50 | 0.15 | 58 |
| 0.25 | 95 |
2 活性炭布
这是一种将活性炭粉与胶粘剂混合后涂在布基上的材料，厚约0.5mm，由解放军防化兵系统研制，主要特性如下：
⑴ 吸附特性。该种材料对于苯的静活性约为14%。由于它不具备用于吸附床层的使用条件，未测定穿透特性。
⑵ 质地及观感。活性炭布具有很好的强度，且材质柔软，适于折迭、裁剪和缝制 。
⑶ 气流阻力。 活性炭布的透气性较差，这是由于所选基材致密，且在加工制作中使用了胶粘剂。在气流实验中 ，单层活性炭布的阻力数据如下表。
| 流速（m/s） | 0.15 | 0.20 | 0.25 |
| 压降（mmH2O） | 24 | 44 | 60 |
3 活性炭毡
这是一种将活性炭粉分布在多孔隙织物中制得的毡状材料，该材料厚度可以选择，活性炭的含量也可以变化，目前的制品含炭量约10%。
⑴ 吸附特性。对于苯的静活性约4%左右。对于50mm厚的床层，测试其穿透曲线如图3所示。实验条件为：气流速 度0.25m/s，初浓度C0=1674mg/m3，破点浓度C/C0=0.1。
⑵ 质地及观感。该材料具有完好的整体结构，强度高，质地柔软，不会因为用力撕扯或受气流作用而受到破坏和变形，且裁剪及缝制性能都很好。
⑶ 气流阻力。活性炭毡材料的孔隙结构均匀，透气性较好，在气流实验中所得部分数据如下表。
| 床层厚度(mm) | 流速（m/s） | 压降（mmH2O） |
| 3 | 0.15 | 2 |
| 0.20 | 6 | |
| 0.25 | 7 | |
| 6 | 0.15 | 4 |
| 0.20 | 8 | |
| 0.25 | 10 | |
| 50 | 0.25 | 24 |
4 活性炭泡沫塑料
该材料以泡沫塑料为基材，将活性炭粉与胶粘剂混合后涂布在泡沫塑料的孔隙中，材料厚2mm。
⑴ 吸附特性。对苯的静活性约50%。穿透曲线如图4。实验条件为，床层厚度30mm，气流速度0.lm/s，初浓度C0=500mg/m3，破点浓度C/C0=0.1。
⑵ 质地及观感。活性炭泡沫塑料质地柔软，但强度较差。在缝制特性上也不理想，缝线后受力容易破裂。
⑶ 气流阻力。对30mm厚的床层所测气流阻力如下表。
| 流速（m/s） | 0.1 | 0.3 | 0.5 |
| 压降（mmH2O） | 8.2 | 32.8 | 64 |
三、新材料应用前景分析
目前，新型活性炭材料被广泛用于卫生保健用品、安全防护用品、吸附净化设备及其开发研究中。现结合上述各种材料有关特性的介绍，探讨其在工业产品开发中应用的可行性。
1 防毒防护服装。目前，在有毒作业中缺乏适用于防毒的防护服装，在必需的环境中，多采用涂胶材料制成的防毒服，这与防化兵所用的防护服装相似。这类材料以涂胶层阻断了毒物侵入皮肤的途径，但同时也阻断了人体与环境间的气体和热量交换，穿着时闷热多汗，无舒适感，不宜普遍应用。考虑新型材料的特点，可望开发出适用的工业防毒服装。这里对几种材料的基本性能分析列表介绍如下。
| 基本性能材料 | 吸附性能 | 透气性 | 裁剪缝制性 | 综合改进性 |
| 活性炭布 | ∨ | △ | ∨ | × |
| 活性炭纤维 | ∨ | ∨ | △ | × |
| 活性炭毡 | △ | ∨ | ∨ | ∨ |
| 活性炭泡沫塑料 | ∨ | ∨ | △ | × |
由于缺乏材料间可以对比的方法和数据，特别是缺乏用于工业防毒服装的相关数据，表中的分析结果具有一定的主观性，但仍可供在研究工作中参考。如果在材料制作中能对某些关键特性加以改进和调整，也就有可能开发 出实用的防毒服装材料。
2 吸附净化设备。新型活性炭材料在吸附净化设备中已有应用。但由于新型材料均为整体结构，其结构致密，气流阻力大。研究中曾对柱状活性炭进行了测试，有关数据如下表。
| 品名 | 尺寸d×L（mm） | 床层厚度（mm） | 气流速度（m/s） | 压降（mmH2O） |
| GH-71 | 3×5 | 50 | 0.25 | 3 |
用含苯空气对该床层测试，得到破点以前的实验曲线如图5所示。实验条件：气流速度0.25m/s，床层厚度50mm， 气体初浓度C0=334mg/m3，破点浓度C/C0=0.1。
与其他材料的实验资料对比可以看出，柱状活性炭破点出现的时间长，这说明它具有很好的保护作用特性。加上柱状活性炭床层的气流阻力很低，使得它在吸附器床层的设计中具有很佳的操作特性。如果考虑薄床层的应用， 分散状活性炭用于1~2cm厚床层的设计在技术上是可行的。因此，在固定床层吸附器的选材设计中，分散状活性炭所处的地位依然是重要的。可以说，活性炭布以外的几种新型活性炭材料，虽可以考虑用于吸附器床层的设计 ，但应和分散状活性炭进行充分的经济和技术指标对比，然后再作出选择。
需特别指出的是，活性炭纤维材料如果用于吸附床层的设计，应充分研究它对所处理物质的动态吸附特性，不要轻易地以它的静活性推测出动活性数据。如果穿透曲线出现图2所示的情况，则说明这种材料不该用于吸附器的设计中，此时吸附装置可能成为废气通道，而难以保证净化要求。
本文对新型活性炭材料的特性及应用前景所进行的分析，由于实验条件的限制，目前尚难以做出更加全面的评价，希望有关的科研人员对于新型材料的实验研究方法以及用于后续开发的技术产品标准等做更多的工作，使之在劳动保护及其他专业技术中发挥更大的作用。